Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

БЕЗОПАСНОСТЬ 

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

Часть 2. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях»

Методические указания к выполнению практических занятий

для студентов специальности 120100

всех форм обучения

Одобрено

редакционно–издательским советом

Балаковского института техники,

технологии и управления

Балаково 2007

Раздел 3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Задача 1. Рассчитать категорию помещения цеха в соответствии с НПБ 105-03. Исходные данные принять в соответствии с вариантами по табл. 1 и 2.

Исходные данные

Таблица 1

Значения исходных данных		№ варианта (последняя цифра № зачетки студента)
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Размеры помещения, м	L= B= H=	20 8 5	25 12 6	30 14 7	35 16 8	40 18 9	45 20 5	50 22 6	55 24 7	60 26 8	65 28 9
Тип ЛВЖ		Ацетон	Бензол	н-Бутил-ацетат	Дихлор-этан	п-Ксилол	Пири-дин	Серо-уг­лерод	Стирол	Толуол	Хлор-бензол
Масса ЛВЖ m, кг		50	55	60	65	70	75	80	85	90	95

Таблица 2

Свойства некоторых вредных и пожароопасных веществ

Вещество	Химическая формула	Температура вспышки, ˚С	Температура самовоспламенения, ˚С	Характеристика вещества	Теплота сгорания Qсг, кДж/кг	ПДК, мг/м3
Ацетон	С3Н6О	-18	+535	ЛВЖ	31360	200
Бензол	C6H6	-11	+560	ЛВЖ	40576	50
Н-Бутилацетат	C6H12O2	+29	+330	ЛВЖ	28280	200
1,2-Дихлорэтан	C2H4Cl2	+9	+413	ЛВЖ	10873	10
П-Ксилол	С8Н10	+26	+528	ЛВЖ	41207	50
Пиридин	C5H5N	+20	+530	ЛВЖ	35676	5
Сероуглерод	CS2	-43	+102	ЛВЖ	14020	1
Стирол	С8Н8	+30	+490	ЛВЖ	43888	5
Толуол	С7Н8	+7	+535	ЛВЖ	40936	50
Хлорбензол	C6H5CI	+29	+637	ЛВЖ	27315	50

Указания к решению задачи

В соответствии с НПБ 105–03 помещения и здания по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г, Д. Отнесение к той или иной категории определяется величиной избыточного давления взрыва при аварийном выбросе взрывоопасных веществ.

Избыточное давление взрыва Р для горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, определяют по формуле:

,

где P_max– максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме (допускается принимать P_max= 900 кПа);

Р_о– начальное давление, кПа (допускается принимать Р_о= 101 кПа);

m_пp– приведенная к тротиловому эквиваленту масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение цеха, кг:

,

где Q_сг– удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;

z– коэффициент участия горючего во взрыве (допускается приниматьz = 0,5 для горючих газов;z = 0,3 для ЛВЖ);

Q₀ – константа, равная 4,52∙10⁶Дж/кг;

m – масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство (см. табл. 1), кг.

V_св– свободный объем помещения (см. табл. 1), м³;

_г,п– плотность газа (пара) при температуре t_р, кг/м³:

,

М — молярная масса паров горючего, кг/кмоль;

V_о — мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р— расчетная температура,^оС; допускается приниматьt_р = 25^оС.

C_ст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.);

,

 = n_c + (n_h –n_x)/4 + n_o/2 — стехиометрический коэффициент;

n_c, n_h, n_o, n_x — число атомов C, H, О и галоидов в молекуле горючего.

К_н– коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать К_нравным 3).

Задача 2. На основе расчета дать оценку действия ударной волны на персонал и здание цеха при взрыве горючих веществ на складе легковоспламеняющихся веществ (ЛВЖ). Принять емкость каждого резервуараM= 60 т. Остальные исходные данные принять по табл. 3 и 4.

Исходные данные

Таблица 3

Значения исходных данных	№ варианта (последняя цифра № зачетки студента)
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Число резервуаров N	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Расстояние от склада до цеха r, м	100	110	120	130	140	150	160	170	180	190
Число работающих в цехе Р, чел.	100	120	140	160	180	200	220	240	260	280

Таблица 4

Значения исходных данных	№ варианта (первая буква фамилии студента)
	А,Б,В	Г,Д,Е	Ж,ЗИ	К,ЛМ	Н,ОП	Р,С	Т,УФ	Х,ЦЧ	Ш,Щ,Э	Ю,Я
Балансовая стоимость С, млн. руб. Срок эксплуатации зданий tзд ,лет Срок эксплуатации оборудования и соору-жений tоб лет	100 5 1	150 6 2	200 7 3	250 8 4	300 9 5	350 10 1	400 11 2	450 12 3	500 13 4	550 14 5

Указания к решению задачи

1) Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определить массу m_пp,кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата:

m_пp=M∙N.

2) Избыточное давление p, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей на расстоянииr, рассчитать по формуле:

,

где р₀ –атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r –расстояние от центра взрыва газопаровоздушного облака, м.

3) Импульс волны давления i, Па∙с, рассчитывают по формуле

.

4) Дать оценку воздействия ударной волны и импульса давления на персонал цеха с распределением травм по тяжести, ориентируясь на данные табл. 5.

Таблица 5

Тяжесть поражения людей	Избыточное давление p, кПа	Распределение травм по тяжести, %
		смертельные	инвалидные	ушибы
Смертельные Крайне тяжелые травмы Тяжелые травмы Травмы средней тяжести Легкие травмы	>90 70–90 50–70 25–50 10–20	100 50 25	40 20 35	10 55 65 100

5) Дать оценку воздействия ударной волны и импульса давления на здания и сооружения, ориентируясь на данные табл. 6.

Таблица 6

(Извлечение из РД 03-409-01)

Характеристика действия ударной волны	I, Па·с	P, Па
Разрушение зданий
Полное разрушение зданий	770	70100
Граница области сильных разрушений: 50-75% стен разрушено или находится на грани разрушения	520	34500
Граница области значительных повреждений: повреждение некоторых конструктивных элементов, несущих нагрузку	300	14600
Граница области минимальных повреждений: разрывы некоторых соединений, расчленение конструкций	100	3600
Полное разрушение остекления	0	7000
50% разрушение остекления	0	2500
10% и более разрушение остекления	0	2000
Поражение органов дыхания незащищенных людей
50% выживание	440	243000
Порог выживания (при меньших значениях смерт. поражения людей маловероятны)	100	65900

5) Определить экономический ущерб, связанный со взрывом резервуаров с газовоздушной смесью на складе ЛВЖ:

– для зданий и сооружений, принимая долю основных средств в общей балансовой стоимости цеха = 0,4

– для машин и оборудования

где Е – норма дисконта, равная норме доходности на капитал, можно принять годовую норму на уровне банковского процента (Е = 0,12);

t_зд, t_об– год, затраты и результаты которого соответственно по эксплуатации зданий и оборудования цеха приводятся к расчетному году (срок эксплуатации), лет;

C– балансовая стоимость (см. табл. 4), млн. руб.

Суммарный ущерб определяется как сумма ущербов по основным фондам и оборотным средствам:

У = У_зд+ У_об

Литература: [1, 2, 4, 5, 6, 7].

Задача 3. Во избежание взрывов резервуаров сжиженных углеводородных продуктов рассчитать молниезащиту склада ЛВЖ.

а) Ожидаемое число поражений молнией в год зданий или сооружений:

n_г = (L + 6∙H) ∙ (B + 6∙H) ∙m∙10^–6 ,

где L, B, H — соответственно длина, ширина и высота здания или сооружения, м;

m— среднегодовое для данной местности число ударов молнии, приходящееся на 1 км²земной поверхности, которое зависит от интенсивности грозовой деятельности (РД 34.21.122–87), для Саратовской области принятьm= 3.

Размеры склада принять равными: высота навеса H = 10 м, длина и ширина принимается исходя из того, что размер площади, которую занимает каждый резервуар с учетом безопасных расстояний между ними, составляет L_р= 20 м, B_р= 10 м. Поэтому, зная расположениеNрезервуаров (рекомендуется изобразить схематически) и их число по длинеN_Lи ширинеN_B, имеем:

L= 20∙N_LиB= 10∙N_B

Тип и категорию молниезащиты принять самостоятельно.

б) Для выбранного вида молниеприемника (одиночный или двойной стержневой, тросовый, сетчатый) и категории молниезащиты защитная зона рассчитывается по следующим зависимостям:

— для зоны типа А (степень надежности 99,5 %)

h₀ = 0,8∙h;r₀ = (1,1 – 0,002∙h) ∙h;r_x= (1,1 – 0,002∙h) ∙ (h–h_x/0,85);

— для зоны типа Б (степень надежности 95 %)

h₀ = 0,92∙h;r₀ = 1,5∙h;r_x= 1,5∙ (h–h_x/0,92) ,

где h — требуемая высота молниеприемника, м;

r₀, r_x— соответственно радиусы зоны защиты на уровне земли и высоты здания или сооружения, м;

h₀— высота от земли до вершины конуса защиты (h₀< h), м;

h_x— высота от земли защищаемого здания или сооружения, м.

в) Изобразить схематически зону защиты здания.

Литература: [1, 2, 8].

Задача 4.На объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащаяG₀т агрессивно химически опасного вещества (АХОВ). Местность открытая, скорость ветра в приземном слоеv, м/с, температура воздухаt_в= +20С. Определить размеры химического заражения. Оценить возможных потерь людей в очаге химического заражения.

Исходные данные сведены в табл. 7, 8.

Исходные данные

Таблица 7

Значения исходных данных	№ варианта (последняя цифра № зачетки студента)
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Аварийный выброс G0, т	5	10	15	25	30	40	50	60	75	100

Таблица 8

Значения исходных данных	№ варианта (первая буква фамилии студента)
	А,Б В	Г,Д,Е	Ж,ЗИ	К,Л,М	Н,ОП	Р,С	Т,У,Ф	Х,ЦЧ	Ш,Щ,Э	Ю,Я
Скорость ветра u, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тип АХОВ	NH3	HF	HCl	NOx	HS	Фос	F	Cl	HF	Cl

Указания к решению задачи

1) Возможная площадь розлива агрессивно химически опасных веществ (АХОВ), м²:

,

где G₀– возможная масса розлива АХОВ (см. табл. 7), т;

 – плотность жидкой фазы АХОВ (см. табл. 9), т/м³;

h– толщина слоя свободно разлившейся АХОВ, м; принятьh= 0,05 м.

Таблица 9