Прогнозирование последствий аварий на пожаро-взрывоопасном объекте - Курсовая работа

Сценарий аварии: 1) На участке А произошло аварийное вскрытие емкости, имеющей объем Vрез, с горючей жидкостью объемом Vж с последующим разливом ее в пределах обвалования площадью Fпр. Через время ?исп после разлития образовавшееся облако газопаровоздушной смеси (ГПВС) воспламенилось и сгорело в режиме детонации, после чего разлитая жидкость продолжала интенсивно гореть в диффузионном режиме. В реальных условиях процессы формирования газо-паровоздушных смесей, их переноса на определенные расстояния и взрыва, процессы испарения жидкости с поверхности разлива и ее диффузионного или дефлаграционного горения, а также процессы, протекающие при внутренних пожарах, не являются стационарными. При аварийном разрушении резервуара с хранящимся в нем диэтиловым эфиром над поверхностью образовавшегося разлива формируется облако газопаровоздушной смеси (ГПВС), имеющее плоскую форму, так как молярная масса паров диэтилового эфира составляет 74,12 г/моль, что больше молярной массы воздуха, равной 29 г/моль. Масса паров диэтилового эфира в облаке складывается из массы вещества, испарившегося с поверхности разлива мисп и массы насыщенных паров диэтилового эфира мн.п., содержащихся изначально в свободном объеме резервуара до момента аварии: мг = мисп мн.п.Линейная скорость выгорания (по формуле 2.1): Горение горючей жидкости в пределах обвалования можно представить как горение в резервуаре большого размера. Интенсивность излучения факела пламени (по формуле 2.5): Доля тепла, расходуемого на излучение факела пламени ?изл, для диэтилового эфира, можно принять равной 0,25: Условная высота пламени при горении разлива диэтилового эфира: 6(О2 3,76N2) ® 4СО2 5Н2О 6?3,76N2 4) Плотности теплового потока на расстоянии : 5) Минимальное безопасное расстояние (методом линейной интерполяции по формуле 2.15): Так как согласно исходным данным, люди находятся на расстоянии, большем чем , то для них вероятность теплового поражения человека Qвп »0%.. Расстояние от эпицентра горения, которому соответствует данная плотность теплового потока, рассчитывается по формулам 2.14 - 2.15 методом последовательных приближений с учетом того, что в формулу 2.14 подставляется 4,2 КВТ/м2: 1) Приблизительное минимальное безопасное расстояние (по формуле 2.14): 2) Коэффициент облученности для расстояния : 3) Коэффициент пропускания атмосферы при = 30м: 4) Плотности теплового потока на расстоянии : 5) Минимальное безопасное расстояние (методом линейной интерполяции по формуле 2.15): Согласно расчетам в разделе 2.2, при r = 48м = 1,5КВТ/м2. Площадь поверхности огненного шара (по формуле 3.6): Массовая скорость выгорания пентана в режиме огненного шара (по формуле 3.5): Интенсивность теплового излучения огненного шара (по формуле 3.7): Для пентана доля тепла, расходуемого на излучение, принимается равной 0,3. где - доля тепла, расходуемого на излучение;2) При рассчитанном значении ?РФ на данном удалении людей (50 м) от эпицентра аварийного разлива вероятность поражения человека ударной волной составляет 20%. Так как все здания (склад 1, склад 2, административное) находятся в зоне очень слабых значений ?РФ, то вероятность поражения всех людей, находящихся в этих зданиях, можно принять равной нулю. 3) Группа людей в количестве 5 человек, находящаяся на удалении 60 м от центра разлива, находятся в зоне относительно опасного теплового воздействия, так как плотность падающего на них теплового потока составляет 2,02 КВТ/м2. Однако, согласно расчетам, вероятность поражения их тепловым излучением равна нулю, т. е. люди успевают достичь границы безопасной зоны, равной в данном случае 70 м. 4) Сравнивая два вида воздействия (взрыв и тепловое излучение факела), очевидно, что на удалении группы людей на 60 м от эпицентра взрыва и горения определяющим поражающим фактором является воздушная ударная волна, хотя вероятность поражения человека в результате взрыва невелика.

СОДЕРЖАНИЕ

Объект расчета и сценарий аварии

1. Методика расчета степени воздействия ударной волны на объекты и человека при детонационном взрыве газопаровоздушного облака

Расчет массы насыщенных паров горючего в резервуаре

Расчет массы жидкости, испарившейся с поверхности разлива

Расчет тротилового эквивалента при детонационном взрыве облака ГПВС

Расчет степени воздействия ударной волны на различные объекты

Расчет вероятности поражения человека ударной волной

Расчет минимального безопасного расстояния человека от эпицентра взрыва

2. Методика расчета степени теплового воздействия на объекты и человека при диффузионном горении горючей жидкости в результате ее аварийного разлива

Расчет массовой скорости выгорания горючей жидкости

Расчет плотности теплового потока на различных расстояниях от эпицентра горения

Воздействие теплового излучения на объекты и человека

Вероятность поражения человека тепловым излучением

Минимальное безопасное расстояние для прибывших подразделений

3. Методика расчета степени теплового воздействия на объекты и человека при горении огненного шара

Основные параметры огненного шара

Воздействие теплового излучения на объекты и человека при горении огненного шара

Выводы

Участок «А»: Объект Параметр Значение Единица измерения Примечания

Взрыв облака ГПВС

ГПВС 942.56м3

3225.67КДЖ/кг

1889кг

Склад 1 кирпичное здание r1 100 м

27КПА

Склад 2 здание из сборного железобетона r2 105 м

25.2КПА

Административное многоэтажное здание с металлическим каркасом r4 75 м

39.3

КПА

Водонапорная башня r5 60 м

27.8КПА

Наземный трубопровод r6 50 м

33.8КПА

Грузовой автопарк r7 75 м

18.45КПА

Аварийный разлив 21.85м

RI 37.62 м

277.2м

554м

Люди r3 50 м

33800Па

I 591.55 Па?с

Qвп 91.5 %

173/114.95м

Диффузионное горение разлива

Люди 1.19КВТ/м2

49м

Qвп 0 %

Подразделения 40м

1) Расчеты показывают, что радиусы зон полного, сильного и среднего разрушений соизмеримы с радиусом аварийного разлива. В частности, RI<RII<ro;

Однако, известно, что в зоне действия детонационной волны, т. е. в пределах облака ГПВС, наблюдаются полные разрушения, так как избыточное давление во фронте ударной волны в этой зоне достигает 1,7 МПА и более. Следовательно, приближенно можно считать, что RI ? ro, а за пределами границы облака ГПВС реализуется зона слабых разрушений RIV. Дальнейшая эксплуатация объектов и техники возможна после мелкого текущего ремонта.

2) При рассчитанном значении ?РФ на данном удалении людей (50 м) от эпицентра аварийного разлива вероятность поражения человека ударной волной составляет 20%. Практика показывает, что при ?РФ ? 33.8 КПА основную опасность представляют осколочные поля, а не сама ударная волна. Данную группу людей (5 человек) можно отнести к числу легко пострадавших.

Так как все здания (склад 1, склад 2, административное) находятся в зоне очень слабых значений ?РФ, то вероятность поражения всех людей, находящихся в этих зданиях, можно принять равной нулю.

3) Группа людей в количестве 5 человек, находящаяся на удалении 60 м от центра разлива, находятся в зоне относительно опасного теплового воздействия, так как плотность падающего на них теплового потока составляет 2,02 КВТ/м2. Однако, согласно расчетам, вероятность поражения их тепловым излучением равна нулю, т. е. люди успевают достичь границы безопасной зоны, равной в данном случае 70 м.

4) Сравнивая два вида воздействия (взрыв и тепловое излучение факела), очевидно, что на удалении группы людей на 60 м от эпицентра взрыва и горения определяющим поражающим фактором является воздушная ударная волна, хотя вероятность поражения человека в результате взрыва невелика.

5) Минимальное безопасное расстояние для прибывших подразделений составляет: 49 м - от центра разлива или 49-22,5 = 26,5 м - от границы очага горения.

6) Число погибших на участке «А»: 0 чел; число пострадавших: 5 чел.

Участок «В»: Объект Параметр Значение Единица измерения Примечания

Огненный шар 0,732-

21973кг

140м

19с

Люди r1 200 м

12,5КВТ/м2

3,93с

Qвп 1,5 %

545м

Открытый склад стеклопластика r2 200 м Обугливание ограждения и груза

12,5КВТ/м2

Автомашины r3 210 м Частичная термическая деструкция; вероятен взрыв топливных баков

11,3КВТ/м2

1) Вероятность поражения группы людей (30 человек) тепловым излучением огненного шара составляет 1,5%. Следовательно, число вероятно погибших можно рассчитать по формуле: ;

Число пострадавших равно: N - Qв.п. = 30 - 4= 26 чел.

Расчеты показывают, что все пострадавшие получат ожоги II степени, так как находятся вблизи данной зоны (244 м). Их можно отнести к числу легко пострадавших. Зона получения ожогов III степени ограничена 130 метрами от центра огненного шара.

2) Граница безопасного удаления людей без защитной одежды от места аварии составляет 545м.

3) На заданном удалении от места аварии (200 м) произойдет незначительное обугливание деревянного ограждения открытого склада и хранящегося в нем стеклопластика, так как плотность теплового потока составит более чем 12,5КВТ/м2 с периодом экспозиции не более 19 с. Также произойдет небольшое обугливание горючих материалов на автомобилях (210 м) с малой долей вероятности взрыва топливных баков.

Схема обстановки при аварии на участке «А»

Условные обозначения: - граница опасного и безопасного теплового воздействия на человека;

- зона безопасного теплового воздействия на человека;

- зона опасного теплового воздействия на человека;

- зона слабых разрушений;

- зона полных разрушений;

- минимальное безопасное расстояние человека от эпицентра взрыва, м;

- минимальное безопасное расстояние для прибывших подразделений, м.

Схема обстановки при аварии на участке «В»