Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Очаги поражения при пожаре и взрывеСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Очаг поражения при пожаре
Под пожарной обстановкой понимается совокупность последствий стихийных бедствий, аварий и катастроф, в результате которых возникают пожары, взрывы, оказывающие влияние на устойчивость работы объектов народного хозяйства и жизнедеятельность населения. Оценка пожарной обстановки включает: определение масштаба и характера (вида) пожара, скорости и направления пожара; площади зон задымления, теплового воздействия и времени задымления; анализ их влияния на устойчивость работы отдельных элементов и объекта в целом, а также на жизнедеятельность населения; рекомендации по повышению устойчивости объекта к пожару. Исходными данными для прогнозирования пожарной обстановки являются данные о пожаро- и взрывоопасности объекта и его элементов, окружающей среды (лесов и населённых пунктов); метеоусловия (влажность воздуха, подстилки, скорость и направление ветра); рельеф местности, характер застройки, наличие водоисточников. При пожарах образуется три зоны: зона горения, зона теплового воздействия и зона задымления. Зона горения – это часть пространства, в котором образуется пламя или огненный шар из продуктов горения. Зона теплового воздействия - часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором происходит воспламенение или изменение состояния материала и поражающее действие на незащищенных людей. Зона задымления – часть пространства, примыкающая к зоне горения и заполненная токсичными дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей. Размеры зоны горения определяются визуально по размерам пламени и горящих материалов. Температура в зоне горения достигает следующих значений: внутри зданий 800-900°; при горении газов и ЛВЖ на воздухе 1200-1600°; при горении твердых веществ 1000-1200°. Оценка пожарной обстановки проводится в следующей последовательности. Определяют расстояние между зданиями R (м). Измеряют относительную влажность воздуха j (%). Определяют скорость и направление ветра υ (м/с). Скорость распространения пожара в населенных пунктах при скорости ветра υв= 3...4 м/с составляет υп = 150...300 м /ч (с деревянной застройкой); υn = 60... 120 м /ч (с каменными зданиями). Устанавливают степень огнестойкости зданий и сооружений (табл. 12.2). Определяют категорию пожарной опасности (табл. 12.3). Определяется плотность застройки по формуле (12.1). Определяют вероятность возникновения и распространения пожара (табл. 12.4). Рассчитывают продолжительность пожара [24]: - при горении твердых веществ по формуле
Т = М /(Sоб υвыг), (12.3)
где М – масса горючего вещества, кг; Sоб – площадь объекта (пожара), м2 υвыг – скорость выгорания веществ, кг/м2 с (табл. 12.5);
- при горении газовоздушных смесей (ГВС) и топливовоздушных смесей (ТВС) по формуле (12.4) где М – масса вещества (метан, пропан, бутан, этан и пр.), кг (принимается равной 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % вместимости при групповом).
Таблица 12.5 – Теплотехнические характеристики веществ и материалов
Рассчитывают безопасный радиус теплового воздействия при горении твердых веществ по формуле (12.5)
где R – приведенный размер очага горения, м; R= – для горящих зданий (S=L.H); R= – для штабелей пиленого леса (hш – высота штабеля); R = Dрез для горящих резервуаров с ЛВЖ; R = 0,8 Dрез – для ГЖ; R =d– для различных горючих жидкостей (d – диаметр разлития жидкости); Jпр – предельные критические значения теплового излучения для человека и материалов, кДж/м2.с (табл. 12.6); Qo – теплота пожара, кДж/м2·с (табл. 12.5);
Qo=QV. υвыг , а – коэффициент, характеризующий геометрию очага (а= 0,02 для плоского очага; а = 0,08 для объёмного очага).
Радиус теплового воздействия R огненного шара при горении ГВС, ТВС определяется по формуле R = (12.6)
где М – масса вещества (метан, пропан, бутан, этан и пр.), кг; принимается равной 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % вместимости при групповом; Jпр – предельное значение теплового излучения для человека и материалов, кДж/м2.с (табл. 12.6).
Таблица 12.6 – Предельные значения теплового излучения для человека и материалов
Пример 12.1. Определить безопасный радиус теплового воздействия для человека и деревянных зданий при горении деревянного строения размером 30x20 м. Удельная теплота пожара 260 кДж/м2·с. Решение. Расчет ведем по формуле (12.5), принимая предельное безопасное значение теплового воздействия для человека (табл. 12.6) 1.26 кДж/м2·с, для древесины 14 Вывод. При горении деревянного строения размером 13x20 для человека безопасным будет расстояние 100м, для деревянных домов 30 м. Пример 12.2. При аварии из емкости вылилось 50000кг бутана. Определить радиус зоны теплового воздействия для человека и время пожара при возгорании ГВС. Решение. Рассчитываем время пожара по формуле (12.4)
Радиус зоны теплового воздействия для человека рассчитаем по формуле (12:6), выбрав предельное значение теплового излучения для человека Jпр = 4,2 кДж/м2·с Вывод. На расстоянии 160м болевые ощущения начнутся через 15...20 с.
Зона задымления является опасной для человека при содержании окиси углерода (СО) более 0,2 %, двуокиси углерода (СO2) – более 6 %, кислорода (O2) – менее 17 %. При наличии в зоне горения химических веществ (пластмасс, фанеры, линолеума и др.) в воздух выделяются токсичные продукты, такие как фенол, формальдегид, хлористый водород, окисла азота, сероводород, фосген. Скорость дымообразования υд может быть рассчитана по формуле [24]
υд = υвыг · dm· D (12.7)
где υвыг –скорость выгорания, кг/м2∙с (табл. 12.5); dт – коэффициент дымообразования; D –показатель токсичности дыма, токсодоза, мг∙мин/л (табл. 12.7).
Коэффициент дымообразования рассчитывается по формуле
(12.8)
где Vn – объем пространства горения, м3; l –длина светового луча в дыму, м; М –масса сгоревшего материала, кг; ln – логарифм натуральный; Е0, Етiп – освещенность участка горения без задымления и в дыму, лк. Пример 12.3. Определить скорость дымообразования при пожаре на скласком помещении объемом 20x30x5 м3. Известно, что горит штабель древесины массой 1000кг. Решение. Рассчитаем коэффициент дымообразования по формуле (12.8), приняв длину светового луча в дыму 1м, освещенность в помещениибеззадымления 50 лк, с задымлением 20 лк
Рассчитаем скорость дымообразования по формуле (12.7), определив предварительно по таблице 12.5 скорость выгорания древесины υвыг = 0,015 кг/м2 с и по табл. 12 7 токсическую смертельную дозу для окиси углерода D = 60мг ∙мин/л
υд = υвыг · dm· D =0,15·2,75 ·60 =2,47 кг/м2 Вывод. Скорость дымообразования 2,47 кг/м2 с.
Глубина опасной по токсичному действию части зоны задымления определяется из соотношения
(12.9)
где М – масса токсичных продуктов горения, кг; D –токсическая доза, мг · мин/л (табл. 12.7); п – скорость переноса облака дыма, п = (1,5... 2) ; К1 – коэффициент шероховатости поверхности (К1 = 1 открытая поверхность; К1 = 2 –поля, степь К1 = 2,5 –кустарники, отдельные деревья; К1 = 3,3 – городская застройка, лесной массив); К2 –коэффициент степени вертикальной устойчивости атмосферы (К2= 1 – инверсия; К2= 1,5 –изотермия; К2= 2 –конвекция); а и b – коэффициенты, учитывающие доли массы токсических продуктов в первичном и вторичном облаке (табл. 12.7); при пожаре а= 1, b= 0.
Таблица 12.7 – Значения токсических доз
Пример 12.4. Определить глубину зоны токсического задымления при пожаре на станции водоочистки, где произошло разрушение емкости с хлором. Масса хлора 300кг, городская застройка. Состояние атмосферы – инверсия, скорость ветра 1 м/с. Решение. Для определения глубины зоны токсического задымления используем формулу (12.9), выбрав по табл. 12.7 значения токсической смертельной дозы для хлора D = 6 мг∙мин/л, приняв для условий пожара коэффициент а = I. коэффициент b=0; коэффициент К1 = 3,3; К2 = 1
Вывод. Глубина зоны токсического задымления равна 110 м.
Очаг поражения при взрыве На производственных площадях химических и нефтеперерабатывающих предприятий, цехах ремонтных предприятий сосредоточены большие запасы взрывоопасных и токсичных продуктов. При разработке технологий и создании производств, при организации хранения этих веществ не всегда получают развитие закономерности физико-химических процессов, виды перехода и высвобождения энергии. В настоящее время существует большое число технологических процессов с недостаточно изученными физико-химическими, взрывчатыми и токсическими свойствами сырьевых материалов, побочных и конечных продуктов. Разрушение и повреждение зданий, сооружений, технологических установок, ёмкостей и трубопроводов на предприятиях со взрыво- и пожароопасной технологией может привести к истечению газообразных или сжиженных углеводородных продуктов. При перемешивании их с воздухом образуются взрыво- или пожароопасные смеси. Наиболее взрыво- и пожароопасны смеси с воздухом метана, пропана, бутана, этилена, пропилена, бутилена и других углеводородных газов. Взрыв или возгорание этих газов наступает при определенном содержании газа в воздухе. Например, взрыв пропана возможен при содержании в 1м3 воздуха 21 л газа, а возгорание – при содержании в 1м3 воздуха 95 л газа [9]. Взрыв – это освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за коротки промежуток времени с образованием ударной волны и избыточным давлением более 5 КПа (табл. 12.8). При взрыве образуется очаг взрыва с ударной волной, вызывающей разрушение зданий, сооружение и оборудования.
Таблица 12.8 – Виды и энергия взрывов
В очаге поражения при взрыве газовоздушной смеси образуются три зоны: зона детонационной волны; зона действия продуктов взрыва; зона действия воздушной ударной волны. Радиус зоны детонационной волны (зоны бризантного действия) R1 рассчитывают по формуле (м)
(12.10)
где Q –количество сжиженного углеводородного газа, кг, а – тротиловый эквивалент (табл. 3.2). Тротиловый эквивалент – это коэффициент, равный отношению теплоты сгорания данного вещества QV к теплоте сгорания тринитротолуола (ТНТ) QТНТ а=QV /QТНТ (12.11)
где QТНТ –теплота сгорания ТНТ, кДж/кг (QТНТ = 4,52∙103 кДж/кг). Избыточное давление в пределах этой зоны может достигать 1700 кПа. Избыточное давление Рф, (кПа) можно рассчитать по формуле М.В. Садовского (12.12)
где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м; Q' –количество углеводородного газа в тротиловом эквиваленте, кг;
Q = β · Q'·α
где β – доля прореагировавшего при взрыве газа, β = 0,1; α – тротиловый эквивалент (табл. 12.9).
Таблица 12.9 – Физико-химические свойства углеводородных газов
Радиус зоны действия продуктов взрыва (зоны огненного шара) определяют по формуле (м)
R2 = 1,7 ∙ R1 (12.13)
Избыточное давление в зоне действия продуктов взрыва меняется в пределах от 300 до 1350 кПа. Его можно рассчитать по формуле (кПа)
(12.14)
где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м. Радиус зоны действия воздушной ударной волны находят по формуле (м) R3=12,3 ∙ R1 (12.15)
Избыточное давление в зоне действия воздушной ударной волны рассчитывают по формулам (кПа);
- при К ≤ 2 (12.16)
- при К > 2 (12.17)
где К – относительная величина;
К = 0,24 (R/R1) (12.18)
где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м; R1 – радиус зоны детонационной волны, м. Избыточное давление в третьей зоне можно также рассчитать по формуле (кПа)
(12.19)
Безвозвратные потери людей от воздействия ударной волны можно определить из выражения
Ncм = 3∙Р∙Q0,666 (12.20)
где Q – количество сжиженного углеводородного газа, т; Р –плотность населения, тыс.чел/км. Характер разрушений объектов ударной волной определяется по табл. 12.10 или 12.11.
Таблица 12.10 – Уровни разрушения здания от ударной волны взрыва
Таблица 12.11 – Степень разрушения объектов
Пример 12.5. Требуется определить избыточное давление, ожидаемое в районе механического цеха, расположенного в кирпичном здании, при взрыве емкости, в которой находится 100 т сжиженного пропана. Расстояние от емкости до цеха 300 м. Решение. Определяем радиус зоны детонационной волны по формуле подставляя Q в кг и выбрав тротиловый эквивалент для пропана по таблице (а = 0,535)
Вычисляем радиус зоны действия продуктов взрыва по формуле
Определяем радиус зоны действия воздушной ударной волны по формуле
Цех находится в зоне воздушной ударной волны, т.к. расстояние от центра взрыва до цеха 300 м. Так как цех находятся в третьей зоне, вычисляем избыточное давление только для этой зоны. Находим избыточное давление на расстоянии 300 м, определив предварительно коэффициент К: К = 0,24 R/R1 = 0,24·(300/65.7) = 1 ,9 < 2
Так как К< 2, выбираем формулу для расчета избыточного давления (13.7): 700
Характер разрушений определим по таблице. При 60 кПа кирпичное здание, получит полное разрушение. Вывод. При взрыве 100т сжиженного пропана цех окажется под воздействием ударной волны с избыточным давлением около 60 кПа. Здание получит полное разрушение. 13. Очаг ядерного поражения 13.1. Общие сведения
Ядерным называется оружие, поражающее действие которого обусловлено энергией, выделяющейся при ядерных реакциях. Ядерные взрывы бывают надводные, наземные, подводные, подземные, воздушные, высотные (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Виды ядерных взрывов
Поражающее действие зависит от мощности боеприпаса и вида взрыва. Максимальное радиационное воздействие наблюдается при наземных взрывах. Мощность взрыва характеризуется тротиловым эквивалентом, т.е. массой тротила (взрывчатого вещества), энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва данного боеприпаса. Первичными поражающими факторами ядерного взрыва являются: воздушная ударная волна; световое излучение; проникающая радиация; радиоактивное заражение местности; электромагнитный импульс. Кроме первичных поражающих факторов на объекты оказывают действие вторичные поражающие факторы, последствия от которых могут быть более значительными, чем от первичных (рис. 13.2). Размеры очага ядерного поражения зависят от мощности и вида ядерного взрыва, рельефа местности и метеоусловий, характера застройки. Граница очага ядерного поражения на равнинной местности условно ограничена радиусом с избыточным давлением во фронте ударной волны 10 кПа. На разрушающее действие ударной волны ядерного взрыва оказывает существенное влияние рельеф местности и метеоусловия. Рельеф местности может усилить или ослабить действие ударной волны. На обращенных в сторону взрыва склонах и в лощинах давление выше, чем на равнинной местности. В лесных массивах избыточное давление на 10-15% больше, чем на открытой местности. Летом и жаркую погоду характерно ослабление волны по всем направлениям, а зимой – усиление, особенно в направлении ветра.
Рис. 13.2. Вторичные поражающие факторы ядерного взрыва
При дожде избыточное давление взрыва уменьшается на 15%, при ливне - на 30%. При снегопаде снижение давления весьма незначительно и его можно не учитывать. По характеру разрушений промышленных и жилых зданий, сооружений, величине избыточного давления во фронте ударной волны ΔРф очаг ядерного поражения делится на зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений. Зона полных разрушений r1 имеет на границе избыточное давление во фронте ударной волны 50 кПа и характеризуется массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения; полным разрушением зданий и сооружений, разрушением энергетических сетей и части убежищ, образованием сплошных завалов в населенных пунктах. Радиусы зон полных разрушений r1 определяется по формулам (км)
- для воздушного взрыва
(13.1)
- для наземного взрыва (17.2)
где q – мощность боезаряда, кт. Площадь зоны составляет 15% от площади всего очага. Зона сильных разрушений r2 с избыточным давлением во фронте ударной волны от 50 до 30 кПа характеризуется безвозвратными потерями (90%) среди населения, полным и сильным разрушением зданий и сооружений. Радиус зоны сильных разрушений r2 определяется по формулам
- для воздушного взрыва
(13.3)
- для наземного взрыва
(13.4)
Площадь зоны составляет 10% от площади очага. Зона средних разрушений r3 с избыточным давлением во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа характеризуется безвозвратными потерями среди населения до 20%, средними и сильными разрушениями зданий и сооружений. Радиус зоны средних разрушений r3 определяется по формулам
- для воздушного взрыва (13.5)
- для наземного взрыва (13.6) Площадь зоны составляет 15% от площади очага. Зона слабых разрушений r4 с избыточным давлением во фронте ударной волны от 20 до 10 кПа характеризуется слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений. Радиус зоны слабых разрушений r4 определяется по формулам
- для воздушного взрыва
(13.7)
- для наземного взрыва (13.8)
Площадь зоны составляет 60% от площади очага. Площадь очага для равнинной местности можно принять за площадь круга и вычислять по формуле
S=π·r2, (13.9)
где r – радиус зоны с избыточным давлением 10 кПа (r4), км. Ударная волна характеризуется избыточным давлением ΔРф (кПа). Избыточное давление – это разница между максимальным давлением воздуха но фронте ударной волны Рф и атмосферным давлением Р0. Избыточное давление взрыва можно рассчитать по формуле
ΔРф = Рф – Ро, (13.10)
где Рф – максимальное давление воздуха во фронте ударной волны, кПа; Р0 – атмосферное давление, кПа. Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва r и мощности ядерного боеприпаса q, измеряемой тротиловым эквивалентом (кг). Избыточное давление для ядерных взрывов можно определить по формуле
, (13.11)
где r – расстояние до центра взрыва, м; С – тротиловый эквивалент; для свободно распространяющейся ударной волны воздушного взрыва С = 0,5·q; для наземного и подземного взрыва С = 2·0,5 ·q (q – мощность боеприпаса, кт). Избыточное давление ΔРф можно также определить по табличным данным. Для этого необходимо знать вид взрыва; мощность боеприпаса; расстояние от эпицентра взрыва до рассматриваемой точки. Результат воздействия избыточного давления ΔРф на объекты определяют по табл. 13.1.
Таблица 13.1 – Степени разрушения элементов объекта при различных избыточных давлениях ударной волны, кПа
|