Устойчивость функционирования объектов экономики в чрезвычайных ситуациях. Практикум

Окончание табл. 1.2

Примечания:

1.Слабая степень – повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов (ущерб – 10…15 % от стоимости здания).

2.Средняя степень – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей (ущерб – 30…40 %).

3.Сильная степень – разрушение несущих конструкций и перекрытий (ущерб – 50 %; ремонт нецелесообразен).

4.Полная степень – обрушение зданий.

11

При полном разрушении зданий под действием взрыва образуются завалы, форма и размеры которых зависят от размеров здания и особенностей взрыва. При взрыве внутри здания обломки разлетаются во все стороны равномерно, а при взрыве вне здания - смещаются в направлении распространения ударной волны (рис. 1.1).

При сильном разрушении зданий можно принять, что объем завалов составляет примерно 50 % от объема завалов при полном разрушении здания.

При приближенных оценках размеры завалов, образующихся при взрыве внутри здания размером А×В×Н, м, можно определить по формулам:

–– длина завала

где L - дальность разлета обломков, принимаемая равной половине высоты здания (L = Н/2), м.

При внешнем взрыве размеры завала определяются по формулам:

Для определения высоты завала h, м, используется формула

где g – удельный объем завала на 100 м3 строительного объема здания

(табл. 1.3);

k – константа, k = 2 – для взрыва вне здания и k = 2,5 – для взрыва внутри здания.

Для ориентировочного определения безвозвратных потерь Nбезв, чел., населения (персонала) вне зданий и убежищ можно использовать формулу

где Р – плотность населения (персонала), тыс. чел/км2; GТНТ – тротиловый эквивалент, т.

12

1.Пустотность завала α – объем пустот на 100 м3 завала, м3.

2.Объемный вес завала r – вес 1 м3 завала, т/м3.

Санитарные потери Nсан, чел., принимаются следующим образом:

Для ориентировочного определения потерь людей, находящихся в зданиях, в зависимости от степени их разрушения можно использовать следующие формулы:

где Ni – количество персонала в i-м здании, чел.; n – число зданий (сооружений) на объекте, шт.;

13

K1i, K2i – коэффициенты для нахождения потерь в i-ом здании, определяемые по табл. 1.4.

Для определения зависимости избыточного давления на фронте ударной волны Pф, кПа, от расстояния R, м, до эпицентра взрыва конденсированного взрывчатого вещества наиболее часто используется формула М.А. Садовского для наземного взрыва при условии

−1

1 ≤ R GТНТ3 ≤100 :

где GТНТ – «тротиловый эквивалент», равный массе тринитротолуола (тротила), при взрыве которой выделяется такое же количество энергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг.

Значение GТНТ, кг, определяется по формуле

14

В зависимости от полученных значений ξзд и ξто по графику (рис. 1.2) определяется вероятность наступления сильных и полных разрушений зданий и технологического оборудования.

При значениях xзд и xто ≤ 0,3 расчеты вероятности разрушений цехов не производятся, так как при этих значениях здания и технологическое оборудование не получают сильные разрушения.

Задача 1.1

На машиностроительном заводе произошла авария на складе конденсированных взрывчатых веществ.

В соответствии с индивидуальным заданием (см. табл. 1) и вариантом исходных данных (табл. 1.7) определить следующие показатели.

1.Степень устойчивости заданного цеха (вероятность наступления различных разрушений здания и технологического оборудования внутри).

2.Степень поражения населения и персонала на территории и в заданном цехе.

3.Размеры зон последствий взрыва. Нанести на генеральный план предприятия (см. рис. 1) зоны смертельного поражения и безопасную для людей. Обозначить размеры образуемых завалов.

16

Окончание табл. 1.7

_________

*НРС – наибольшая рабочая смена.

Алгоритм расчета

1. Установить степень устойчивости заданного цеха.

1.1.Найти тротиловый эквивалент GТНТ, кг, для заданного взрывчатого вещества по формуле (1.13) с использованием данных табл. 1.5.

1.2.Установить расстояние от склада взрывчатых веществ до заданного цеха R, м, для чего на генеральном плане машиностроительного завода (см. рис. 1) найти расстояние от центра склада (16) до центра заданного цеха.

1.3.Рассчитать избыточное давление во фронте ударной волны Рф, кПа, на установленном расстоянии R, м, по формуле (1.12).

1.4.Установить степень разрушения цеха по табл. 1.2 на основа-

нии рассчитанного избыточного давления Рф, кПа, на расстоянии R, м, и характеристик цеха в соответствии с исходными данными (см. табл. 1).

1.5.Рассчитать приведенные показатели устойчивости цеха и технологического оборудования внутри него по формулам (1.14) и (1.15), используя данные табл. 1.6. Давление, вызывающее сильные разрушения зданий и технологического оборудования, определять по табл. 1.2, выбирая среднее значение из диапазона (конвейер, краны и станки легкие приравнять к станочному оборудованию; а станки тя-

желые, прессы гидравлические, котлы и машины тяжелые – к кузнеч- но-прессовому оборудованию).

17

1.6.По рис. 1.2 установить вероятности разрушений основных производственных фондов.

2.Установить степень поражения населения и персонала на территории и в заданном цехе.

2.1.Определить потери населения и персонала вне зданий по формулам (1.6) – (1.8), округлив результат математически до целого числа (при расчете санитарных потерь принять Nсан = 4·Nбезв).

2.2.Рассчитать общие, санитарные и безвозвратные потери с учетом степени разрушения цеха по формулам (1.9) – (1.11), используя данные табл. 1.4.

3.Определить размеры зон последствий взрыва и нанести их на генеральный план машиностроительного завода (см. рис. 1).

3.1.Установить радиусы зон смертельного поражения и безопасную для людей. Провести расчет завалов. Для определения радиусов зон различной степени поражения можно воспользоваться или графическим методом, или методом итераций.

Графический метод. Построить графическую зависимость избы-

точного давления во фронте ударной волны Pф, кПа, от расстояния R, м, Рф = f(R). На основании данных табл. 1.1 по графику определить радиус зоны летального поражения (ΔРф = 100 кПа) Rлет, м, и безопасной зоны (ΔРф = 10 кПа) Rбез, м, откладывая по оси ординат соответствующее значение Рф, кПа, и снимая с графика значение

R, м.

Метод итераций является альтернативным методом нахождения расстояний, на которых могут быть реализованы те или иные степени поражения. Задавая различные расстояния R, м, по формуле (1.12) методом последовательного приближения устанавливают необходимое избыточное давление Рф, кПа.

3.2. Рассчитать размеры образуемых завалов на месте склада взрывчатых веществ в результате взрыва по формулам (1.1), (1.2) и (1.5), используя данные табл. 1.3.

3.3. В случае полного разрушения здания заданного цеха рассчитать размеры образуемых завалов по формулам (1.3) – (1.5), используя данные табл. 1.3.

3.4. Нанести на генеральный план машиностроительного завода полученные зоны.

4. Сделать вывод.

18

Практическое занятие 2

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОБЪЕКТА ЭКОНОМИКИ ПРИ ВЗРЫВЕ ПАРОГАЗОВОЗДУШНОГО ОБЛАКА В НЕОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Цель занятия

Ознакомление с методами оценки устойчивости объекта экономики в чрезвычайной ситуации и методикой расчета опасных факторов взрыва парогазовоздушного облака в неограниченном пространстве. данных Определение критерия устойчивости заданного цеха в соответствии с индивидуальным заданием и вариантом исходных данных.

Общие сведения

Парогазовоздушное облако (ПГВ) образуется при авариях в системах переработки, транспортировки и хранения перегретых жидкостей и сжатых газов, а также при испарении разлившейся горючей жидкости (нефть, бензин, бензол и т.п.).

При аварии аппарата с жидкостью часть жидкости может находиться в виде пара, вырывающегося при аварии в окружающее пространство с образованием первичного облака. Оставшаяся часть жидкости разливается либо внутри обваловки (поддона), либо на грунте с последующим испарением с зеркала разлива и образованием вторичного облака.

Масса пара в первичном облаке mпΙ , кг, определяется по формуле

где α – объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой; М – молярная масса жидкости, кг/кмоль;

V1 – объем аппарата, м3;

Р1 – давление в аппарате, Па;

Vт – объем вещества в трубопроводе, м3;

Р2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, Па; Тж – температура жидкости в аппарате, К;

R – универсальная газовая постоянная газа, R = 8310 Дж/(К∙кмоль).

19

Характеристики некоторых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) представлены в табл. 2.1.

Примечание. М – молярная масса жидкости, кг/кмоль; Lкип – удельная теплота кипения жидкости при температуре перегрева Тж, Дж/кг; Tкип – температура кипения жидкости, К.

Если разлившаяся жидкость имеет температуру Тж выше, чем температура кипения Ткип, которая, в свою очередь, превышает температуру окружающей среды Тос (Тж > Ткип > Tос), то жидкость кипит за

где Lкип – удельная теплота кипения жидкости при температуре перегрева Тж, Дж/кг, (см. табл. 2.1); Ср – удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева

Тж, Дж/(кг∙К);

Tж – температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К; Tкип – температура кипения жидкости, К, (см. табл. 2.1);

mж – масса перегретой жидкости, кг.

Разлившаяся жидкость с температурой Тж < Ткип испаряется с об-

разованием пара массой mпΙΙ.исп , кг, во вторичном облаке:

где W – интенсивность испарения жидкости, кг/(м2∙с);

Fисп – площадь испарения (разлива), м2, равная площади обваловки (поддона) или площади поверхности, занимаемой разлившейся жидкостью исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % масс. и менее растворителей, разливается на площади 0,1 м2, остальные жидкости – на 0,15 м2; τисп – время испарения разлившейся жидкости, с, равное времени полного испарения, но не более 3600 с.

20