Прогнозирование размеров зон поражения при быстром сгорании (взрыве) паровоздушной смеси в открытом пространстве

При контакте горючей паровоздушной смеси с источником зажигания возможно ее быстрое сгорание с образованием волны давления (ударной волны), воздействие которой может привести к гибели людей или разрушению соседнего оборудования, сооружений и зданий.

Исходные данные для проведения расчета:

- число атомов углерода в молекуле горючего, n C= 3;

- число атомов водорода в молекуле горючего, n H= 6;

- число атомов галоидов в молекуле горючего, n X= 0;

- число атомов кислорода в молекуле горючего, n O= 2;

- значение корректировочного параметра для гексана, b = 1;

- коэффициент участия горючего во взрыве, Z = 0,1;

- степень расширения продуктов сгорания, σ = 7;

-скорость звука в воздухе, C 0 = 340 м/c;

- удельная теплота сгорания для типичных углеводородов, E_уд=44∙10⁶ Дж/кг

- атмосферное давление, p 0 = 101325 Па;

- класс горючего вещества по степени чувствительности к возбуждению взрывных процессов – 3 (по табл. П3.1 [2]);

- класс режима сгорания паровоздушной смеси – 4, дефлаграция

- класс окружающего пространства по степени загроможденности – III [2];

Последовательность проведенного расчёта:

1) Масса гексана, содержащегося в облаке, с концентрацией между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени:

m_г = m_п∙z = 137,743 ∙ 0,1 = 13,774 кг

2) Значение удельного энерговыделения при горении гексана по формуле:

E_уд = β∙ E_уд0= 1 ∙ 44∙10⁶ =44∙10⁶ Дж/кг

3)Стехиометрический коэффициент при кислороде в реакции сгорания:

k = n_с+((n_н-n_х)/4)-n₀/2 = 4

Стехиометрическая концентрация паров гексана по формуле:

С_ст = 100/(1+4,84∙k) = 4,912 % (об.)

Концентрацию горючего в смеси (Сг) принимали равной НКПР,

Сг = CНКПР = 1,24 % (об.)

4) Плотность воздуха при расчетной температуре и атмосферном давлении:

ρ_п(в) = М/(V₀(1+0.00367∙t_р)) = 1,150 кг/м³

ρ_п(в) < ρ_п(г)

Облако расположено на поверхности земли. Эффективный энергозапас при расчете удваивается:

E=2 ∙ m_т ∙ E_уд = 2 ∙ 13,774 ∙ 44∙10⁶ = 12,121 ∙10⁸ Дж

5) Скорость фронта пламени для 4 класса режима сгорания:

u_р= k₁ (m_п)^1/6 = 43 (137,743)^1/6 =86,906 м/с

u = u_р , если u_р > 200

u = 200, если u_р ≤ 200

Отсюда u = 200 м/с

6) Безразмерное расстояние от центра облака:

Так как r x=0,875 >0,34 [2], то величину безразмерного давления и импульса определяем из выражения:

7) Размерные величины избыточного давления и импульса фазы сжатия

3.5. Прогнозирование размеров зон поражения тепловым излучением

пожара пролива

Тепловое воздействие пожара пролива гексана может привести к гибели людей, потере устойчивости соседнего оборудования и возникновению новых очагов пожара. Расчетное определение размеров зон теплового излучения пожара пролива гексана производили в соответствии с методом, приведенным в [2].

Исходные данные:

Площадь пожара, принимаемая равной фактической площади пролива метил - ацетата, F п = 140 м2

Расчет:

Интенсивность теплового излучения огненного шара определяли из выражения:

1)Находим среднеповерхностную интенсивность излучения:

ρ_кип = М / (V₀∙ (1+0,00367∙t_кип)) = 3,070 кг/м³

-параметр u_*

Так как параметр > 1, длину пламени находим по формуле:

L=55d = м

2) Нахождение углового коэффициента облучённости:

- угол отклонения пламени от вертикали под действием ветра

т.к > 1, то

q = arccos (u_* -0,5)= 0,876

Нахождение параметров, необходимых для определения факторов облученности для вертикальной и горизонтальной площадок:

a= 2L/d= 4,934

b=2r/d= 2,995

Фактор облученности для вертикальной площадки, расположенной в 90^о секторе в направлении наклона пламени, определяли по формуле:

Фактор облученности для горизонтальной площадки, расположенной в 90о секторе в направлении наклона пламени, определяли по формуле:

Окончательно имеем

3) Коэффициент пропускания атмосферы

Интенсивность теплового излучения определяли из выражения:

3.6. Прогнозирование размеров зон поражения тепловым излучением огненного шара

Огненный шар представляет собой крупномасштабное диффузионное пламя сгорающей массы топлива или парового облака, поднимающееся над поверхностью земли.

Исходные данные:

- масса продукта, поступившего в окружающее пространство, m ж =6,548* кг;

- среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, Ef = кВт/м2

Расчет:

1) Эффективный диаметр огненного шара определяли по формуле:

м.

2) Угловой коэффициент облученности

3) Коэффициент пропускания атмосферы для огненного шара

4) Интенсивность теплового излучения огненного шара определяли из выражения:

5) Время существования огненного шара

.

4. Оценка последствий воздействия ОФП на человека

4.1. Детерминированные и вероятностные критерии оценки поражающего действия ОФП на человека

Детерминированные критерии показывают значения параметров опасного фактора пожара, при которых наблюдается тот или иной уровень поражения людей.

В случае использования детерминированных критериев условная вероятность поражения принимается равной 1, если значение критерия превышает предельно-допустимый уровень, и равной 0, если значение критерия не превышает предельно допустимый уровень поражения людей.

Вероятностные критерии показывают, какова условная вероятность поражения людей при заданном значении ОФП.

4.2. Условная вероятность поражения человека тепловым излучением пожара-вспышки

Для пожара-вспышки принимали, что условная вероятность поражения человека, попавшего в зону воздействия высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушного облака, равна 1, за пределами этой зоны условную вероятность поражения человека принимали равной 0 [2].

Q_всп= ; r = 20 < R_F= 29,470; Q_всп = 1

4.3. Условная вероятность поражения человека при быстром сгорании (взрыве) паровоздушной смеси в открытом пространстве

Для определения условной вероятности поражения человека, находящегося вне здания, волной давления использовали пробит-функцию вида [2]:

Pr = 5,0 - 5,74 ln (S),

Где: S= = 20

= Δp/p₀ = /101325 = 0.227

=I⁺/ (p₀^0.5·m^0.33) = /(101325^0.5·70^0.33) = 0,850

Pr = 5,0 - 5,74 ln (S) = 5,0 - 5,74 ln (21,272) = - 12,196

(здесь m–масса человека, принимаемая равной 70 кг).

Значение пробит-функции составит Pr= -12,196

Значение условной вероятности поражения человека, находящегося вне здания, при быстром сгорании (взрыве) паровоздушной смеси в открытом пространстве определяли по таблице П4.2 [2]: Q в.д. = 0.

4.4. Условная вероятность поражения человека тепловым излучением пожара пролива

Для оценки поражения человека тепловым излучением пожара пролива использовали пробит-функцию вида [2]:

= 10,290

Величину эффективного времени экспозиции (t) определяли по формуле:

=9

где: t0 – характерное время, за которое человек обнаруживает пожар и принимает решение о своих дальнейших действиях, допускается принимать равным 5 с; x – расстояние от места расположения человека до безопасной зоны, то есть зоны, где интенсивность теплового излучения менее 4 кВт/м² (для всех вариантов принимается x = 20 м); u – средняя скорость движения человека к безопасной зоне, допускается принимать равной 5 м/с.

Значение условной вероятности поражения человека тепловым излучением пожара пролива определяли по таблице П4.2 [2]: Q_п.п. = 1

4.5. Условная вероятность поражения человека тепловым излучением огненного шара

Для оценки поражения человека тепловым излучением огненного шара использовали пробит-функцию вида [2]:

Величину эффективного времени экспозиции (t) определяли по формуле:

Тогда значение пробит-функции составит P_r = 10,536

Значение условной вероятности поражения человека тепловым излучением огненного шара определяли по таблице П4.2 [2]: Q_о.ш. = 1

4.6. Условная вероятность поражения человека в результате совместного воздействия двух ОФП

При определении условной вероятности поражения работника объекта защиты в результате воздействии на него двух опасных факторов пожара строилось логическое дерево событий.

Для сценариев 2, 7 и 12 общий вид логического дерева событий

для определения условной вероятности поражения человека представлен на рис. Г.2. Следовательно, условная вероятность поражения человека волной давления и тепловым излучением пожара пролива составит:

Q в.д.п.п.. = Q вд + (1 - Q вд) Q п.п. =0 + (1-0) ×1 = 1

Рис. Г.2. Общий вид логического дерева событий для определения условной вероятности поражения человека в результате реализации

2, 7 и 12-го сценариев, где 1 – условная вероятность реализации сценария

Для сценариев 3, 8 и 13 общий вид логического дерева событий для определения условной вероятности поражения человека представлен на рис. Г.3.

Рис. Г.3. Общий вид логического дерева событий для определения условной вероятности поражения человека в результате реализации

3, 8 и 13-го сценариев, где 1 – условная вероятность реализации сценария

Следовательно, условная вероятность поражения человека тепловым излучением пожара-вспышки и пожара пролива составит:

Q всп.п.п.. = Q всп. + (1 - Q всп.) Q п.п.=1 + (1-1) ×1=1

5. Индивидуальный пожарный риск для работника объекта защиты

Величину потенциального пожарного риска P (r) в определенной точке (r) на территории объекта при эксплуатации РГС-100 с гексаном определим по формуле:

Qi – частота реализации в течение года i-го сценария развития пожароопасной ситуации (год -1)

Qdj (r) – условная вероятность поражения человека в определенной точке территории (r) в результате реализации i-го сценария развития пожароопасных ситуаций, отвечающему определенному инициирующему аварию событию.

P(20)=(Q₁+ Q₆ + Q₁₁+ Q₄+ Q₉+ Q₁₄) ∙ Q_п.п. + (Q₂+ Q₇ + Q₁₂) ∙ Q_{п.п, в.д.} + (Q₃+ Q₈+ Q₁₃) ∙ Q_{п.п, всп} + Q₁₆ ∙ Q_o.ш. =4,690×10^-5 год^-1

Вероятность нахождения работника на расстоянии 20 м от центра РГС-100 (то есть на рабочем месте) определяли по формуле

где: 4 – число рабочих дней в неделю; 6 ч – продолжительность рабочей смены в день; 7 – количество дней в неделе; 24 – число часов в сутках.

Величину индивидуального пожарного риска (R_m) для работника найдём из выражения:

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: