Дипломы-1 / Документ / PDF / PRimery_vypolnenia_raschetov_po_OT

где Рг –давление пара (газа) в емкости, Па; Р0 –атмосферное давление, Па;

V0 – объем емкости, м3,

γ –значение показателя адиабаты (γ = 1,4 – воздух, водород, оксид углерода, азот, кислород; γ = 1,24 – ацетилен; γ = 1,3 – метан, углекислый газ; γ = 1,36 – хлор; γ = 1,35 – пары воды; γ = 1,29 – сернистый газ; γ = 1,67 –аргон, гелий; γ = 1,34 – сероводород).

где QТНТ – теплота сгорания тринитротолуола, кДж/кг (QТНТ=4,52·103 кДж/кг).

Избыточное давление взрыва емкости под давлением (кПа) рассчитывается по формуле (13.3) М.В. Садовского.

Дальность полета осколков (максимальная) рассчитывается по формуле (м)

Пример13.4.Определить степень разрушения одноэтажных деревянных и многоэтажных кирпичных зданий, расположенных на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва парового котла, находящегося под давлением Рг =22·105 Па, Р0 =

105 Па. Объем котла равен 320 м3.

Решение.Рассчитаем энергию взрыва котла, находящегося под давлением, по формуле (13.21), приняв показатель адиабаты для паров воды γ = 1,35

Определим по формуле (13.22) массу эквивалентного заряда, подставляя в формулу теплоту сгорания ТНТ в Дж

Q'=0,6Е/Qtht =0,6·16,2·108/4,5·106 =216кг

Определим избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 100м от эпицентра взрыва по формуле (13.3)

297

Pф 95 30,6 Q / R 390 3Q 2 / R2 1300 Q / R3

Pф 95 3216/100 390 32162 /1002 1300 216/1003 7,4кПа

Рассчитаем максимальную дальность полета осколков по формуле (13.23)

Lmax 238 3Q 238 3216 = 1428 м

Вывод. Избыточное давление взрыва емкости под давлением 7,4 кПа приведет к слабым разрушениям деревянных домов, дальность полета осколков составит 1428 м.

13.5. Оценка устойчивости оборудования к скоростному напору ударной волны

Для сооружений и оборудования, быстро обтекаемых ударной волной взрыва (трансформаторы, станки, антенны, дымовые трубы, опоры и т.п.) наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны [14].

Давление скоростного напора зависит от избыточного давления взрыва. Давление скоростного напора воздуха, движущегося за фронтом ударной

иолны, определяется по формуле

где Рск – давление скоростного напора, кПа,

Рф2 – избыточное давление, кПа.

Давление скоростного напора в зависимости от избыточного давления представлено на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Зависимость скоростного напора от избыточного давления

Оборудование сдвинется с места, если смещающая сила Рсм будет превосходить силу трения Fmp и горизонтальную составляющую силы крепления Qг

где Qг – суммарное усилие болтов крепления, работающих на срез, Н; Fmp – сила трения, Н;

где f – коэффициент трения (табл. 13.6); G – вес оборудования, Н ;

m–масса оборудования, кг;

g –ускорение свободного падения, м/с2.

Для незакреплённого оборудования Рсм ≥ Fmp, т.к. Qr = 0. Смещающую силу можно рассчитать по формуле

Рсм = Cx · Рск

(13.27)

где Cx – коэффициент аэродинамического сопротивления предмета (табл. 13.7);

S– площадь миделя, м2;

S=b·h,

где b– ширина обтекаемого предмета, м; h–высота предмета, м.

Таблица 13.6 – Значения коэффициента трения между поверхностями

Если тело имеет сложную форму, то коэффициент аэродинамического сопротивления можно рассчитать по формуле

где Схi – коэффициент аэродинамического сопротивления i-й части тела; Si – площадь миделя i-й части тела.

Таблица 13.7 – Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх

Зная силу трения, можно найти скоростной напор, вызывающий смещение оборудования.

Так как Рсм ≥ Fmp и Рсм = Cх·S·ΔPск, то предельное значение скоростного напора, не вызывающего смешения предмета будет определяться выражением

Пример13.5.Определить предельное значение избыточного давления, не вызывающее смещение незакрепленного вертикально-фрезерного станка относительно бетонного основания РфlimсмДлина станка 1000 мм, ширина 900 мм, высота 1800 мм, масса 800 кг (рис. 13.2).

Рис. 13.5. Силы, действующие на станок при смещении

Решение. Определим предельное значение скоростного напора, не вызывающее смещение станка, по формуле (13.29), выбрав по табл. 136 значение коэффициента трения чугунного основания по бетону f = 0,35 и по табл. 13.7 ко-

300

эффициент аэродинамического сопротивления Сх = 1,3

ΔPск = f·m·G/Cx·b·h = 0,35·800·9,8/1,30,9·1,8=1,3кПа

По величине ΔPск из графика на рисунке 13.1 находим избыточное давление Рфlimсм=20кПа.

Вывод. При Рфlimсм ≥ 20кПаударная волна вызовет смещение станка.

Высокие элементы оборудования под действием скоростного напора ударной волны могут опрокидываться. Смещающая сила Рсм, действуя на плече Z,будет создавать опрокидывающий момент, а вес оборудования G на плече 1/2 и реакция крепления Q на плече l - стабилизирующий момент (рис. 13.3).

Рис. 13.3. Силы, действующие на предмет при опрокидывании

Условием опрокидывания оборудования является превышение опрокидывающего момента над стабилизирующим:

- для закрепленного оборудования

PсмZ≥Gl/2+Ql; (13.30)

- для незакрепленного оборудования

Принимается, что точка приложения силы Pсм находится прямо в центре гнжссти площади миделя S предмета. Реакция крепления Qоп определяется как суммарное усилие болтов, работающих на разрыв.

Смещающая сила определяется из неравенства (13.31)

Скоростной напор Pck вызывавший опрокидывание оборудования, определяется по формуле

Если Q = 0, ТО давление скоростного напора будет равно

По известному PCK ( PЛОБ) из графика определяется РФ, при котором предмет (оборудование) опрокинется (рис. 13.4).

Рис. 13.4. Зависимость лобового давления от избыточного давления

Пример13.6. Найти предельное значение избыточного давления Рфlimоп при котором станок не опрокинется, если длина станка 1000 мм, ширина 900 мм, высота 1800мм, масса 800 кг.

Решение.Определяем предельное значение скоростного напора Рфlimоп , при которс станок еще не опрокинется по формуле (13.33)

PCK=G·l/2Cх·Z·S=m·g·l/2·CxS=m·g·l/2·Cx·h2·b=800·9,8·1/1,3·1,82·0,9=2070Па

По величине PCK =2,07кПапо графику на рис. 13.4 находим Рфlimоп=25кПа. Вывод. При Рф>25кПаударная волна опрокинет станок.

Для измерительных приборов и аппаратуры, имеющих чувствительны! элементы, опасными будут большие ускорения, создаваемые ударной волной взрыва.

Для оценки устойчивости прибора к ударной волне определяется лобовое сопротивление, при котором возможно инерционное разрушение предметов отрыв припаянных элементов, разрыв соединительных проводов, разрушение хрупких элементов по формуле

где a – ударное ускорение, м/с2; т – масса предмета, кг

Учитывая небольшое значение силы трения Fmp ею можно пренебречь, то-

гда

Избыточное лобовое сопротивление, не приводящее к инерционным разрушениям, определяется из выражения

где aдоп–допустимые ускорения при ударе, м/с2 (табл. 13.8). Избыточное давление Рфlimин находится по графику (рис. 13.4).

Таблица 13.8 – Основные нагрузки, воспринимаемые электронной аппаратурой

Пример13.7.Определить предельное значение избыточного давления, при котором прибор не получит инерционное разрушение. Длина прибора 400 мм,

ширина 420 мм, высота 720 мм, масса 60 кг. Допустимое ускорение при ударе

100 м/с2.

Решение.Определяем избыточное лобовое давление по формуле (13.38)

ΔPлоб =ΔPлоб/S=m·aдоп/S= 60·100/0,42·0,72= 20000Па

По графику на рис. 13.4 находим избыточное инерционное давление, соответствующее 20 кПа

303

Рфlimин = 18кПа

Вывод. При Рф ≤ 18кПаприбор не получит инерционные разрушения.

Задачи

1 На объекте взорвалась цистерна с аммиаком 200 т. Определить характер разрушения цеха с легким каркасом, пожарную обстановку на объекте, продолжительность существования огненного шара и потери людей. Цех находится на расстоянии 300 м от цистерны. Плотность населения в районе аварии 2 тыс. чел/км2.

2 На заводе взорвалась цистерна с сероводородом 150 т. Здание завода кирпичное. На территории имеются трубопроводы на эстакадах, линия электропередач и водонапорная башня. Определить зоны чрезвычайной ситуации при взрыве ГВС, если известно, что цистерна располагалась от здания в 150 м. Определить характер разрушений объекта и элементов.

3 На складе взорвалась ёмкость с бутаном 350 т. Определить радиусы зон взрыва ГВС и избыточное давление в каждой зоне.

4 Произошел взрыв емкости под давлением с ацетиленом. Объем резервуара 200 m3. Давление в резервуаре 106 Па. На расстоянии 100 м от емкости расположено кирпичное строение. Определить энергию взрыва, массу эквивалентного заряда и дальность разлета осколков.

5 В цехе сахарного завода объемом 1000м3 в сутки при работающей вентиляции накапливается 350 г сахарной пыли. Определить время накопления взрывоопасной концентрации пыли и последствия ее взрыва при температуре 22°С.

6 Рассчитать, при каком избыточном давлении произойдет смещение станка длиной 800мм, шириной 600мм и высотой 1500мм. Масса станка 700кг.

304

Часть 2. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Раздел 5. Природные опасности и стихийные бедствия

Глава 14. Природные опасности

14.1. Общие сведения

Чрезвычайные ситуации (ЧС) природного характера складываются под воздействием природных явлений – стихийных бедствий.

Опасныеприродныеявления– это стихийное событие природного происхождения, которое по своей интенсивности, масштабу распространения и продолжительности может вызвать отрицательные последствия для жизнедеятельности людей, экономики и природной среды.

Классификация ЧС природного характера приведена на рис. 14.1.

Рис. 14.1. Классификация ЧС природного характера [28]

К биологическим опасным природным явлениям относятся массовые заболевания людей, животных и растений, распространение насекомых - переносчиков заболеваний и насекомых - вредителей лесного и сельского хозяйства

(табл. 14.1 -14.5).

305

Таблица 14.1 – Массовые заболевания

Эпидемическийочаг-место заражения и пребывания заболевшего, окружающие его люди и животные, а также территория, в пределах которой возможно заражение людей возбудителем инфекционных болезней. Эпидемия- широкое распространение инфекционной болезни, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной территории уровень заболеваемости. Пан- демия-необычно большое распространение заболеваемости, как по уровню, так и по масштабам распространения с охватом ряда стран, целых континентов и всего Земного шара.

Эпизоотическийочаг- место пребывания источника возбудителя инфекции на определенном участке местности, где при данной ситуации возможна передача возбудителя болезни восприимчивым животным. Эпизоотическим очагом может быть помещение и территория с находящимися там животными. Эпизоотия- средняя степень интенсивности (напряженности) эпизоотического процесса. Эпизоотия характеризуется широким распространением инфекционных болезней в хозяйстве, области, стране. Панзоотия-высшая степень развития эпизоотии. Характеризуется необычайно широким распространением инфекционной болезни, охватывающей одно государство, несколько стран, материк.

Эпифитотия- распространение инфекционных болезней растений, выданных фитопатогенном, на значительные территории в течение определенного времени. Панфитотия-массовое заболевание, охватывающее несколько стран или континентов.

Классификация инфекционных болезней человека по виду возбудителя дана в табл. 14.2, по механизму передачи возбудителя - в табл. 14.3.

Таблица 14.2 – Классификация инфекционных болезней человека по виду возбудителя