Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Практикум-1
.pdf
• для случая горения нефтепродуктов в резервуаре диаме-
RD
тром D
рез
, м,
* 0, 8 ;
= ⋅
рез
q
q
– плотность потока собственного излучения пламени
соб
пожара, кВт / м
ной 260 кВт / м
– плотность потока падающего на объект излучения пла-
кр
2
, например, для дерева принимается рав-
2
;
мени пожара, критическая для рассматриваемого объекта при данной степени термического воздействия, кВт / м
(табл. 9.5).
Таблица 9.5
Критические значения плотности падающего
теплового потока
qкр, кВт / м
Примечание: ГЖ – горючая жидкость (мазут, торф, масло и т.п.); ЛВЖ –
легковоспламеняющаяся жидкость (ацетон, бензол, спирт и т.д.).
2
30 1 2
22 2 3
18 2,5 4,3
11 5 8,5
8 8 13,5
5 16 25
4,2 15…20 40
1,5 Безопасно Безопасно
14,0 Происходит возгорание древесины через 10 минут
17,5 Происходит возгорание древесины через 5 минут
35,0 Происходит возгорание ЛВЖ через 3 минуты
41,0 Происходит возгорание ГЖ через 3 минуты
Последствия и время, с, до того, как
начинаются
болевые ощущения
появляются ожоги
(ожог II степени)
2
Задавая ту или иную степень поражения человека, сооружений и т.п., по формуле (9.4) несложно определить искомое
расстояние от очага пожара.
211
Образующиеся при пожаре продукты горения (или выде-
ляющиеся в атмосферу находящиеся в зоне горения ОХВ), распространяются по направлению ветра, образуя зону задымле-
ния (заражения).
Глубину зоны задымления (заражения) определяют по формуле
Gab
⋅+
34, 2
Г
– глубина зоны задымления (токсического заражения),
где Г
i
=
i
k k wD
12
( )
⋅⋅
2/3
(9.5)
,
i
соответствующей i-ой степени поражения человека (глу-
бина зоны токсического заражения при летальном пора-
жении Г
пороговом поражении Г
или глубина зоны токсического заражения при
лет
), м;
пор
G – масса токсичных продуктов, кг;
a, b – доля массы токсических продуктов в «первичном»
и «вторичном» облаке соответственно (табл. 9.6); при по-
жаре для всех продуктов горения принимают а = 1 и b = 0;
– токсодоза, соответствующая i-ой степени поражения
D
i
человека (летальная токсодоза D
доза D
) мг ⋅ мин / л (табл. 9.6);
пор
или пороговая токсо-
лет
w – скорость ветра, м / с;
– коэффициент шероховатости подстилающей поверх-
k
1
ности, равный 1 – для открытой поверхности; 2 – для степ-
ной растительности и сельскохозяйственных угодий; 2,5 –
для кустарников, 3,3 – для леса и городской застройки;
– коэффициент степени вертикальной устойчивости ат-
2
мосферы, равный 1 – для инверсии; 1,5 – для изотермии,
2 – для конвекции (рис. 9.2).
При изотермии распределение температуры неизменно по
высоте приземного слоя атмосферы, конвективные потоки,
размывающие шлейф продуктов горения пожара, практически отсутствуют и смешение потока токсических веществ с
воздухом происходит только за счет молекулярной диффузии.
212
При конвекции температура у поверхности Земли имеет
Температура воздуха t, °С
Изотермия
Высо та Z, м
самые высокие значения и нагретый воздух, поднимаясь кверху, интенсивно перемешивает с воздухом (размывает) поток
токсических веществ. В этом случае протяженность зоны заражения (задымления) самая маленькая.
При инверсии у поверхности Земли находится самый холодный воздух и восходящие потоки полностью отсутствуют.
Протяженность зоны задымления в этом случае самая большая.
Конвекция
Инверсия
Рис. 9.2. Распределение температуры в приземном слое
атмосферы при разных классах устойчивости атмосферы
Таблица 9.6
Значения токсодоз некоторых опасных
химических веществ
ОХВ
Аммиак NH
3
Угарный газ СО 60 25 1,00 0,00
Оксид азота NO
Диоксид серы SO
Фосген COCl
Хлор Cl
2
2
Токсодоза, мг ⋅ мин / л Значения коэффициентов
Летальная D
Пороговая D
лет
пор
a b
60 18 0,20 0,15
x
2
3 1,5 0,00 0,03
70 1,8 0,20 0,15
6 0,2 0,07 0,15
6 0,6 0,20 0,15
213
Пример 9.1
без
тор
260
0,282 8,66 ;32,15
1, 5
м
R = ⋅⋅ =
без
фас
260
0,282 10 37,13
1, 5
.
м
R = ⋅⋅ =
без
тор(5)
260
0,282 8, ;66 9, 41
17,5
м
R = ⋅⋅ =
В черте города произошло возгорание деревянного дома
3
размером 15×20×5 м
. Вследствие пожара разгерметизирована емкость с хлором массой 300 кг. Во время пожара состояние атмосферы – инверсия, скорость ветра 1 м / с.
Определить безопасное для человека расстояние от горящего деревянного дома и глубину зон токсического заражения
для летального и порогового поражения человека. Рассчитать
расстояния от горящего деревянного дома до близлежащих деревянных зданий, соответствующие их возможному возгоранию через 5 мин и 10 мин.
Решение
1. По формуле (9.4) находим безопасное для челове-
ка расстояние, с учетом q
= 1,5 кВт / м2 – безопасного для человека (по табл. 9.5),
q
кр
= 260 кВт / м2 (для древесины),
соб
и приведенного размера очага пожара, определенного как
= √15 ⋅ 5 = 8,66 м (для торца дома) и R
R
тор
= √20 ⋅ 5 = 10 м
фас
(для фасада):
2. Расстояния, с точки зрения вероятности воспламенения соседнего деревянного дома, определяем по формуле (9.4).
По табл. 9.5 выбираем q
ны через 5 мин) и q
кр
рез 10 мин).
Минимальное расстояние от горящего здания, на кото-
ром соседний деревянный дом загорится через 5 мин:
= 17,5 кВт / м2 (возгорание древеси-
кр
= 14,0 кВт / м2 (возгорание древесины че-
214
без
фас(5)
260
0,282 10 .10, 87
17,5
м
R = ⋅⋅ =
Минимальное расстояние от горящего здания, на котором
без
тор(10)
2;60
0,282 8, 6 6 1 0, 52
14
мR = ⋅⋅ =
без
фас(10)
260
0,282 10 12,15 14.
м
R = ⋅⋅ =
( )
23
лет
30 0 0, 2 0,1;5
34, 2
69, 8 6
3,3 1 1 6
м
Г
⋅+
=⋅=
⋅⋅
( )
23
пор
300.0,2 0,15
34, 2
342,24
3,3 1 1 0,6
м
Г
⋅+
=⋅=
⋅⋅
соседний деревянный дом загорится через 10 мин:
3. Определим протяженности зон токсического заражения.
Состояние устойчивости атмосферы – инверсия, k
ловия города k
= 3,3.
1
По табл. 9.6 определяем, что летальная D
а пороговая токсодоза для хлора D
= 0,6 мг ⋅ мин / л; a = 0,2
пор
= 1. Для ус-
2
= 6 мг ⋅ мин / л,
лет
и b = 0,15.
Теперь по формуле (9.5) находим протяженность зон ток-
сического заражения:
• летального
• порогового
Вывод. Безопасное расстояние для человека составляет
32,15 м с торца дома и 37,13 м с фасада дома. Расстояния от
горящего деревянного дома для соседних деревянных зданий
составят:
215
• при возгорании соседних зданий через 5 мин – 9,41 м
с торца дома и 10,87 м с фасада дома;
• при возгорании соседних зданий через 10 мин – 10,52 м
с торца дома и 12,15 м с фасада дома.
Глубина зон токсического заражения составит 69,86 м при
летальном поражении человека и 324,24 м при пороговом поражении.
Задача 9.1
В деревянном здании склада промышленного предприя-
3
тия размером А×В×Н, м
, возник пожар, в результате которого произошла разгерметизация резервуара с ОХВ массой G, т.
Предприятие расположено в черте города.
Определить безопасное с точки зрения термического воздействия на человека расстояние от горящего здания, а также
протяженности зон токсического заражения, соответствующие пороговому и летальному поражению человека. Рассчитать расстояния от горящего деревянного дома до близлежащих деревянных зданий, соответствующие их возможному
возгоранию через 5 мин и 10 мин.
Варианты исходных данных представлены в табл. 9.7.
Таблица 9.7
Исходные данные к задаче 9.1
Номер
варианта
А, м В, м Н, м ОХВ
1 8 8 3 Хлор 3 5 Изотермия
2 20 8 4 Аммиак 7 2 Конвекция
3 80 15 3 Оксид
азота
4 15 5 3 Фосген 4 6 Изотермия
5 20 10 4 Диоксид
серы
6 6 10 4 Аммиак 1 1 Изотермия
7 8 15 4 Оксид
азота
8 15 20 5 Хлор 1 1 Инверсия
216
Масса
ОХВ G, т
10 1 Инверсия
20 4 Конвекция
Скорость
ветра w, м / с
5 3 Изотермия
Состояние
атмосферы
Окончание табл. 9.7
Номер
варианта
А, м В, м Н, м ОХВ
9 10 15 4,5 Фосген 3 4 Конвекция
10 15 15 5 Аммиак 8 5 Конвекция
11 8 15 4 Хлор 6 3 Изотермия
12 8 15 4 Оксид
азота
13 12 15 4 Диоксид
серы
14 6 10 4 Хлор 4 1 Конвекция
15 10 20 5 Аммиак 2 3 Инверсия
16 20 30 6 Оксид
азота
17 15 25 4 Хлор 3 3 Конвекция
18 10 20 5 Аммиак 4 1 Конвекция
19 12 15 4 Фосген 6 5 Инверсия
20 10 15 4,5 Оксид
азота
21 15 25 4 Диоксид
серы
22 5 12 3 Хлор 5 2 Инверсия
23 15 15 5 Аммиак 12 4 Инверсия
24 10 15 4,5 Фосген 1 3 Конвекция
25 15 20 5 Хлор 10 1 Изотермия
26 8 8 3 Аммиак 3 6 Изотермия
27 20 8 4 Оксид
азота
28 80 15 3 Хлор 10 1 Конвекция
29 15 5 3 Аммиак 4 3 Конвекция
30 20 10 4 Фосген 20 1 Изотермия
31 6 10 4 Оксид
азота
32 8 15 4 Диоксид
серы
33 15 20 5 Хлор 1 3 Конвекция
34 10 15 4,5 Аммиак 3 3 Инверсия
35 15 15 5 Фосген 8 6 Конвекция
Масса
ОХВ G, т
Скорость
ветра w, м / с
2 3 Инверсия
1 6 Изотермия
1 2 Конвекция
4 4 Конвекция
3 3 Инверсия
7 4 Инверсия
1 4 Инверсия
5 5 Изотермия
Состояние
атмосферы
217
9.3. Пожар разлития
0,49
в
co s 0, 75 .W
-
q= ⋅
При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжиженный горючий газ или жидкость, часть (или вся) жидкости
может заполнить поддон или обваловку, растечься по поверхности грунта или заполнить какую-либо естественную впадину [2].
Если поддон или обваловка имеют вертикальный внутренний откос, то глубину заполнения h, м, можно определить по
формуле
m
ж
ж под
,
(9.6)
hF=
r⋅
где m
r
F
– масса разлившейся жидкости, кг;
ж
– плотность разлившейся жидкости, кг / м3;
ж
– площадь поддона, м2.
под
При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, происходит растекание жидкости по грунту (полу) и
(или) заполнение естественных впадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественными и
искусственно созданными границами (дорогами, дренажными канавами и т.п.), а если такая информация отсутствует, то
толщина разлившегося слоя принимается равной h = 0,05 м
и площадь разлива F
, м2, определяется по формуле
раз
m
ж
Fh=
раз
.
(9.7)
⋅r
ж
Пламя пожара разлития при расчетах представляют в виде
наклоненного по направлению ветра цилиндра конечного размера (рис. 9.3), причем угол наклона q, град, зависит от безразмерной скорости ветра W
:
в
(9.8)
218
Рис. 9.3. Расчетная схема пожара разлития
aW
=⋅⋅
-
Геометрические параметры пламени пожара разлития находятся по формуле Томаса:
L
D
где L – высота пламени пожара, м;
D – диаметр зеркала разлива, м;
m
r
– массовая скорость выгорания жидкости, кг / (м2 ⋅ с);
выг
m gD
⋅⋅
Ww
= ⋅
вв
, rв – плотность пара и воздуха соответственно, кг / м3;
п
выг
r
п
g – ускорение свободного падения, м / с
– скорость ветра, м / с;
w
в
а, b и с – эмпирические коэффициенты, а = 55, b = 0,67 и
с = –0,21.
gD
b
с
,
(9.9)
в
m
r⋅ ⋅
в
13
выг
– безразмерная скорость ветра;
2
;
219
Эмпирические коэффициенты в формуле Томаса получе-
3
10 10;
L
D
-
≤≤
62
--
≤<
Vt
ны на основании результатов экспериментов, выполненных
для широкого диапазона изменения параметров; при этом
m
10 10 .
выг
r⋅ ⋅
gD
в
Плотность пара rп, кг / м3, можно определить по формуле
r=
п
0
M
1 0,00367
⋅+ ⋅
( )
,
(9.10)
р
где М – молярная масса жидкости, кг / кмоль;
– молярный объем, равный 22,4 м3 / кмоль;
V
0
– расчетная температура, °С.
t
р
Скорость выгорания жидкостей определяют, как правило,
экс периментально. Для экспертной оценки скорости выгорания m
, кг / (м2 ⋅ с), можно воспользоваться эмпирической
выг
формулой
н
Q
р
– плотность жидкости, кг / м3;
где r
ж
н
Q
L
– низшая теплота сгорания топлива, Дж / кг;
р
– скрытая теплота испарения жидкости, Дж / кг;
исп
mC
= ⋅r ⋅ (9.11)
выг ж
,
L
исп
С – коэффициент пропорциональности, значение которого,
–6
равное 1,25 ⋅ 10
м / с, получено путем обработки многочисленных экспериментальных данных по выгоранию большинства органических жидкостей и их смесей.
Плотность теплового потока, падающего на элементарную
площадку, расположенную на уровне грунта (см. рис. 9.3),
, кВт / м2, вычисляется по формуле
q
пад
220
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]