Прогнозирование последствий аварий на пожаро-взрывоопасном объекте

, м3 1.2

где Vрез - объём резервуара, м34

Vж - объём горючей жидкости в резервуаре, м3;

- объёмная доля насыщенного пара горючей жидкости (в долях от единицы).

Объём горючей жидкости в резервуаре:

, м3

где mж - масса жидкости в резервуаре, кг;

ж - плотность диэтилового эфира при температуре 10оС (по справочной таблице приложения 4 находим плотность диэтилового эфира а при 10оС, равную 713,5 кг/м3).

Объёмная доля насыщенного пара диэтилового эфира при 10С:

где Pо - атмосферное давление (по условию равно 99,5кПа);

Следовательно, в данных условиях:

Молярный объём при температуре 10С (283) и давлении 102,5кПа

По формуле Менделеева-Клапейрона:

Масса насыщенных паров горючей жидкости в резервуаре:

где Vн.п. - объём насыщенных паров жидкости, м3;

Vм - молярный объём при заданных условиях, м3/кмоль.

1.2 Расчёт массы жидкости, испарившейся с поверхности разлива

Интенсивность испарения диэтилового эфира в неподвижную среду:

где Рн.п. - парциальное давление насыщенных паров жидкости, кПа (рассчитывается по формуле 1.5);

М - молярная масса жидкости, кг/кмоль.

Масса диэтилового эфира , испарившегося с поверхности разлива

Так как, согласно исходным данным, разлив диэтилового эфира происходит в пределах обвалования, площадь которого меньше площади разлива на неограниченную поверхность, то принимаем, что площадь разлива равна площади обвалования: Fпр = Fобв. Следовательно:

где Wисп - интенсивность испарения;

исп - продолжительность испарения до момента воспламенения облака;

Fобв - площадь обвалования.

Следовательно, по формуле 1.1 масса диэтилового эфира в облаке ГПВС равна:

1.3 Расчёт тротилового эквивалента при детонационном взрыве облака ГПВС

Стехиометрическая концентрация паров диэтилового эфира в облаке ГПВС:

Уравнение полного горения паров диэтилового эфира в воздухе:

+6(О2 + 3,76N2) 4СО2 + 5Н2О +63,76N2

Из уравнения реакции видно, что газопаровоздушной смесью в данном случае является смесь + 6(О2 + 3,76N2) - т. е. левая часть уравнения. Следовательно:

где nг - стехиометрический коэффициент перед горючим веществом;

- сумма стехиометрических коэффициентов компонентов исходной ГПВС.

Объём облака ГПВС:

где Vм - молярный объём при заданных условиях;

mг - масса диэтилового эфира в облаке ГПВС.

Плотность стехиометрического облака ГПВС:

где , , - стехиометрические коэффициенты перед горючим веществом, кислородом и азотом соответственно в уравнении реакции полного горения;

М - молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания:

диэтиловый эфир является химическим веществом, имеющим определённую химическую формулу

Для индивидуальных химических веществ низшую теплоту горения определяется через нахождение энтальпии реакции их сгорания. Энтальпия сгорания вещества есть изменение энтальпии реакции его горения в расчёте на 1 моль (или 1 кмоль).

Энтальпия сгорания:

Для реакции полного горения паров диэтилового эфира

где , и - стандартные энтальпии образования углекислого газа, паров воды и паров диэтилового эфира соответственно.

Согласно справочным данным: = -393,5 кДж/моль,

= -242,5 кДж/моль, = -276,96 кДж/моль.

Следовательно:

Согласно закону Лавуазье-Лапласа, тепловой эффект любой реакции численно равен, но противоположен по знаку изменению энтальпии этой реакции. Следовательно, при стандартных условиях низшая теплота сгорания:

Массовая теплота сгорания стехиометрической ГПВС:

где - плотность стехиометрической смеси.

Тротиловый эквивалент:

где VГПВС - объём образовавшегося облака ГПВС, м3;

4184 - теплота взрывчатого разложения 1 кг тротила, кДж/кг.

1.4 Расчёт степени воздействия ударной волны на различные объекты

1) Склад 1 - кирпичное здание (r1 = 100 м):

Приведённый радиус (по формуле 1.19):

Приведённое давление во фронте ударной волны (по формуле 1.20):

Следовательно:

Избыточное давление во фронте ударной волны (по формуле 1.21):

;

где Ро - атмосферное давление, кПа.

Так как кирпичное здание склада является большим плоским сооружением, то результирующее воздействие на него будет оказывать давление отражения.

Избыточное давление отражения (по формуле 1.25):

где Ро - атмосферное давление, равное по условию 102,5кПа,

Согласно справочной таблице приложения 8, для складского кирпичного здания:

Следовательно, на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва облака ГПВС помещение склада 1 подвергнется средним разрушениям. будет разрушена кровля, фонари, оконные переплёты, незначительно повреждены внутренние малопрочные перегородки, разрушено 100% остекления. Значительного физического ущерба людям, находящимся в помещении склада, причинено не будет.

2) Склад 2 - здание из сборного железобетона (r2 =105 м):

Приведённый радиус:

Приведённое давление во фронте ударной волны:

Следовательно:

Избыточное давление во фронте ударной волны:

;

Так как здание склада 2 является большим плоским сооружением, то результирующее воздействие на него будет оказывать давление отражения.

Избыточное давление отражения :

Согласно справочной таблице приложения 8, для здания из сборного железобетона:

Следовательно, на расстоянии 105 м от эпицентра взрыва облака ГПВС помещение склада 2 подвергнется слабым разрушениям: будет разрушена кровля, фонари, оконные переплёты, незначительно повреждены внутренние малопрочные перегородки, разрушено 100% остекления. Значительного физического ущерба людям, находящимся в помещении склада, причинено не будет.

3) Административное здание - многоэтажное здание с металлическим каркасом (r4 = 75 м):

Приведённый радиус:

Приведённое давление во фронте ударной волны:

Следовательно:

Избыточное давление во фронте ударной волны:

;

Так как административное здание является большим плоским сооружением, то результирующее воздействие на него будет оказывать давление отражения.

Избыточное давление отражения :

Согласно справочной таблице приложения 8, для здания с металлическим каркасом:

Следовательно, на расстоянии 75м от эпицентра взрыва облака ГПВС помещение административного здания подвергнется средним разрушениям: повреждены оконные проёмы, разрушено 100% остекления, происходит изгибание металла. Значительного физического ущерба людям, находящимся в помещении административного здания, причинено не будет.

4) Водонапорная башня (r5 =60м):

Приведённый радиус:

Приведённое давление во фронте ударной волны:

Следовательно:

Избыточное давление во фронте ударной волны:

;

Степень разрушения конструкции определяется не только воздействием избыточного давления во фронте ударной волны, но и торможением движения масс воздуха, следующих за фронтом волны. Динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, называется давлением скоростного напора (или скоростным напором) во фронте ударной волны Рскф.

Давление скоростного напора (по формуле 1.23):

,

Воздействие скоростного напора на различные объекты в зависимости от условий их укрепления к опорам, фундаментам и т. п. может привести к смещению или опрокидыванию объекта. Совместное воздействие избыточного давления во фронте ударной волны ДРф и скоростного напора Рскф формирует лобовое давление Рлоб. Лобовое давление рассчитывается только для неодушевлённых объектов, имеющих относительно небольшую площадь контакта с фронтом ударной волны. Так как водонапорная башня является относительно большим неплоским сооружением, то результирующее воздействие на него будет оказывать не давление отражения, а лобовое давление.

Лобовое давление (формула 1.24):

Согласно справочной таблице приложения 8, для металлической водонапорной башни:

Следовательно, на расстоянии 60 м от эпицентра взрыва облака ГПВС водонапорная башня подвергнется средним разрушениям: небольшие вмятины на оболочке; вход из строя контрольно-измерительных приборов использование возможно после среднего (текущего) ремонта и замены повреждённых элементов.

5) Наземный кольцевой трубопровод К-150 (r6 = 50 м):

Приведённый радиус:

Приведённое давление во фронте ударной волны:

Следовательно:

Избыточное давление во фронте ударной волны:

;

Отличие данной величины от значения лобового давления невелико, следовательно можно делать прогноз разрушений на основании рассчитанного Рф.

Согласно справочной таблице приложения 8, для наземного трубопровода:

Следовательно, на расстоянии 50м от эпицентра взрыва облака ГПВС наземный трубопровод подвергнется слабым разрушениям: частичное повреждение стыков труб, контрольно-измерительной аппаратуры; использование возможно после замены повреждённых элементов.

6) Грузовой автопарк (r7 = 75 м):

Страницы: 1, 2