Практичне заняття № 2 Пожежна безпека

Мета заняття:

Ознайомити студентів з теоритичною та практичною складовими пожежної безпеки.

Структура заняття:

1.Обговорення та контроль засвоєння теоретичного матеріалу з теми практичного заняття.

2.Заслуховування, обговорення та конспектування індивідуальних доповідей студентів (см. Програму самостійної та індивідуальної роботи студентів).

3. Визначення характеристик вражаючих факторів вибухів

Теоретичні передумови до виконання роботи: Лекція №4,5, нормативні документи (Закон України «Про пожежну безпеку»).

ПЛАН

1.Пожежна безпека.

2.Класифікація об’єктів за їхньою пожежо- вибухонебезпекою.

3.Показники пожежо- вибухонебезпеки речовин і матеріалів.

4.Законодавча база в галузі пожежної безпеки.

5.Основи забезпечення пожежної безпеки підприємств, установ, організацій.

Питання та завдання для самоконтролю

1. Зазначте етапи розвитку пожежі.

2. Перерахуйте складові трикутника пожежі

3. Зазначте додаткові умови щодо виникнення пожежі

4. Розкрийте класифікацію об’єктів за їхньою пожежо - вибухонебезпекою.

5. Охарактеризуйте небезпечні для людини фактори пожежі.

6. Дайте визначення поняттям «пожежа», «вибух», «самозаймання».

7. Зазначте фактори техногенних вибухів.

8. Перерахуйте показники пожежо- вибухонебезпеки речовин і матеріалів.

9. Наведіть приклади нормативного забезпечення пожежної безпеки в університеті.

10. Перерахуйте види відповідальності за порушення (невиконання) вимог пожежної безпеки.

ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ПРАКТИЧНОЇ ЧАСТИНИ ЗАНЯТТЯ 2

Визначення характеристик вражаючих факторів вибухів.

Внаслідок дії сейсмічної хвилі були пошкоджені будівлі, зруйновані ємності з пальними речовинами й створилися умови для виникнення вибухів та пожеж на постраждалій від землетрусу території.

Вибух – це процес фізичних і хімічних перетворювань речовин, що швидко протікає й супроводжується звільненням значної кількості енергії в обмеженому об’ємі, внаслідок чого в навколишньому просторі виникає та розповсюджується ударна хвиля (УХ).

УХ вибуху – зона стисненого повітря, що поширюється з надзвуковою швидкістю від центру вибуху, викликаючи ураження людей, руйнування споруд, техніки й ін. Характер цих руйнувань залежить від багатьох чинників: від типу, розмірів об’єкту, будівельного матеріалу, інтенсивності УХ тощо. Непрямий вплив УХ полягає в ураженні людей предметами, що захоплюються нею.

Найважливіша кількісна характеристика УХ – надлишковий тиск фронту УХ,ΔР_ф, кПа – різниця між максимальним тиском у фронті УХ й нормальним атмосферним тиском.

Найчастіше відбуваються вибухи газо- та паливо-повітряних сумішей (ГПС, ППС).

Характерними рисами вибухів ГПС, ППС є:

• виникнення різних типів вибухів: детонаційного, дефлаграційного чи комбінованого (найбільш розповсюджений);

• утворення п'яти зон ураження: детонаційної, розсіювання продуктів вибуху, дії УХ, теплового ураження та задимлення;

• залежність потужності вибуху від параметрів середовища, в якому відбувається вибух (температура, швидкість вітру, щільність забудови, рельєф місцевості).

Вихідні дані для розрахунку включають:

• тип ГПС (ППС), що зберігаються у ємностях;

• маса ГПС (ППС), М, кг;

• тип вибуху;

• відстань між ємністю з ГПС (ППС) та досліджуваним будинком, R, м;

• висота приміщення будинку, Н, м;

• довжина приміщення будинку, L, м;

• ширина приміщення будинку,B, м;

• температура повітря у приміщенні будинку, t_п, °С;

• ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП);

• маса токсичних продуктів горіння, М_т.п.,кг;

• швидкість середнього вітру, v, м/с.

В залежності від умов розміщення ємності вибух може відбуватися у відкритому просторі та в приміщеннях.

2.1. Прогнозування можливих руйнувань та уражень під час вибуху ГПС (ППС) у відкритому просторі.

В осередку вибуху, щодо дії УХ, виділяють три концентричні зони (див. рис.1).

Рис. 2.1.Зони осередку вибуху ГПС (ППС)

1 –детонації, 2- розсіювання продуктів вибуху, 3 - повітряної ударної хвилі.

1. Для прогнозування можливих руйнувань та уражень знайти радіуси цих зон та визначити в якій зоні знаходиться досліджуваний будинок.

Радіус зони детонації R₁визначається за залежністю:

, м,

де M– маса пальної речовини, т.

Радіус зони розсіювання продуктів вибуху,R₂:

,м.

Радіус зони дії УХ.R₃:

,м.

2. Визначити величину надмірного тиску на відстані до досліджуваного об’єкту (будинку).

В межах зони детонації, надмірний тиск,умовно, приймається постійним і дорівнює _кПа.

_{В зоні розсіювання продуктів вибух у надмірний тиск визначається за формулою:}

_{, кПа,}

_{де R – відстань від центру вибуху до досліджуваного об’єкту (будинку), м.}

_{У зоні дії повітряної УХ, надмірний тиск розраховується за приведеними нижче формулами.}

_{Для цього попередньо визначається відносна величина:}

_{якщо 2, то}

_,кПа,

_{якщо >2,то}

_{, кПа.}

_{3. За знайденою величиною надмірного тиску зробити висновки щодо ступеня уражень незахищених людей та можливих руйнувань об’єктів за таблицями 2.1 та 2.2, додатку 2.}

2.2. Визначення параметрів ударної хвилі при вибуху ГПС та ППС у приміщенні.

Оскільки межі приміщення не дають можливості вільно розширюватися продуктам горіння у замкнутому об’ємі, надмірний тиск вибуху для пальних речовин, що складаються з атомів С, Н, N, Cl, Br, I, F визначається за формулою:

,_кПа,

де Р_maх– максимальний тиск вибуху стехіометричної ГПС (ППС) у замкнутому об’ємі, визначається за довідником. Якщо дані відсутні, то приймаютьР_maх=900 кПа; Р₀–початковий тиск у приміщенні, кПа (приймають Р₀=101кПа); М – маса ГПС (ППС), що потрапила у приміщення в наслідок аварії, т; z − коефіцієнт участі пальної речовини у вибуху в приміщенні, дорівнює: 0,5 − для пальних газів, промислового пилу; 0,3 − для легко займистої речовини (ЛЗР) і пальних рідин, нагрітих до температури спалаху та вище й при температурі нижче температури спалаху при утворенні аерозолю; V_во − вільний об’єм приміщення, м³, що складає 80% від загального об’єму;  − коефіцієнт негерметичності приміщення та неадіабатичності процесу горіння, прийняти рівним 3;_п(г) − щільність пари (газу) при Р₀, кг/м³, визначається залежністю:

де t_п − температура повітря в приміщенні, °С; М_р– молярна маса речовини, г/моль (табл. 2.3 додаток 2); С_стх − стехиометрична концентрація газів чи пари, визначається за формулою:

,

де − стехиометричний коефіцієнт кисню в рівнянні реакції горіння, дорівнює:

де п_с , п_н , п_о, n_г – кількість атомів С, Н, О та галогенів у молекулі пального.

Примітка. Стехиометричною сумішшю називають суміш у якій кількість повітря забезпечує повне згорання пального.

_{За знайденою величиною надмірного тиску зробити висновки щодо ступеня уражень незахищених людей та можливих руйнувань об’єктів за таблицями 2.1 та 2.2, додатку 2.}

Якщо у приміщенні стався вибух з ΔР_max>30кПа, то воно, як правило, руйнується повністю.

2.3. Розрахунок параметрів зон теплового впливу при вибухах ГПС (ППС)

1. Визначити радіус вогняної кулі,R_вк,при загоранні хмари ГПС за залежністю:

м,

_{де М – маса ГПС (ППС), кг.}

_{2. Визначити час свічення вогняної кулі, tвк:}

с.

3. Визначити інтенсивність теплового випромінювання,І:

кДж/м²с,

де R – відстань між ємністю з ГПС (ППС) та об’єктом (людиною).

4. Визначити тепловий імпульс U вогняної кулі:

,кДж/м².

5. Визначити вражаючу дію вогняної кулі на людей за табл. 2.4 та на матеріали за табл. 2.5 додатку 2 відповідно.

6. Визначити безпечний радіус дії теплового випромінювання на людину:

де І^* - безпечна інтенсивність теплового випромінювання для людини (табл. 2.4 додаток 2), кДж/м²с.

2.4. Розрахунок параметрів зони теплового впливу, що може утворитися під час пожежі.

За рахунок теплового впливу відбувається займання об’єкту й розвиток пожежі.

Розміри зони теплового впливу під час пожежі розраховують за співвідношенням, яке визначає безпечну відстань R_без, м, при заданому рівні інтенсивності теплового випромінювання для людини:

,

де − коефіцієнт, що характеризує геометрію осередку горіння:  = 0,02 − якщо джерело горіння плоске (розлив на поверхні землі чи води);  = 0,08 − якщо джерело горіння об'ємне (будинок, резервуар); q₀− питома теплота пожежі, кДж/м²с (табл. 2.3дод. 2);I^* − безпечна інтенсивність теплового випромінювання для людини, кДж/м²c(табл. 2.4 додаток 2);R* − приведений розмір осередку горіння (пожежі):

• для будівель (L - довжина найбільшої стіни, h - висота будівлі), м;

• для резервуарів з ЛЗР R* = D_рез; для резервуарів з пальними рідинами (газами)R* = 0,8 ∙D_рез, (D_рез– діаметр резервуара), м;

• при розливі пальної рідини: ,де d – діаметр розливання, м; V − об’єм рідини, м³.