Главы 12-14 стр 420-508 (559886), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Более сложные процессы происходят при взрывах в приземных слоях атмосферы. При этих взрывах образуются сферические воздушные ударные волны, распространяющиеся в пространстве в виде области сжатия - разряжения (рис. 12.2). Фронт воздушной ударной волны характеризуется скачком давления, температуры, плотности и скорости частиц воздуха. При достижении сферической ударной вол­ны земной поверхности она отражается от нее, что приводит к фор­мированию отраженной волны.

На некотором расстоянии от эпицен­тра взрыва (проекции центра взрыва на земную поверхность) фронты прямой и отраженной ударных волн сливаются, образуя головную волну, имеющую фронт, нормальный к поверхности Земли и переме­щающийся вдоль ее поверхности. Область пространства, где отсутст­вует наложение и слияние фронтов, называется зоной регулярного от­ражения, а область пространства, в которой распространяется голов­ная волна - зоной нерегулярного отражения.

С момента прихода фронта воздушной ударной волны в точку на­земной поверхности деление резко повышается до максимального значения , а затем убывает до атмосферного Р₀ и ниже его. Период повышенного избыточного давления называется фазой сжатия, а период пониженного давления - фазой разрежения.

Действие воздушной ударной волны на здания и сооружения оп­ределяется не только избыточным давлением, но и действием скоро­стного напора воздушных масс, величину которого можно опреде­лить по следующему соотношению:

,

для воздуха , тогда

, где

Внутренний взрыв характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. Возникающие нагрузки зависят от многих факто­ров: типа взрывчатого вещества, его массы, полноты заполнения внутреннего объема помещения взрывчатым веществом, его место­положения во внутреннем объеме и т.д. Полное решение задачи оп­ределения параметров взрыва является сложной задачей, с ним мож­но познакомиться в специальной литературе. Ориентировочно оцен­ку возможных последствий взрывов внутри помещения можно про­изводить по величине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения по НПБ 105-95.

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов Н, О, N, CI, F, L, Вг, избыточное давление взрыва

где Р_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме; опреде­ляется экспериментально или по справочным данным, при отсутст­вии данных допускается принимать равным 900 кПа; Р₀ – начальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа; m_т – масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жид­кости, поступивших в результате аварии в помещение, кг; Z – доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве; - плот­ность газа, кг/м3; V_св - свободный объем помещения, м3; определяет­ся как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его принимают условно равным 80 % геометрического объема помещения; С_cr - стехиометрический коэффи­циент; К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать равным 3.

Избыточное давление взрыва для химических веществ кроме упомянутых выше, а также для смесей

(12.1) где H_r - теплота сгорания, Дж/кг; - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кг/м³; С_р - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг*К); допускается принимать равной 1,01 * 10³ Дж/(кг*К); T₀ - начальная температура воздуха, К.

Избыточное давление взрыва для горючих пылей определяют по формуле (12.1), где при отсутствии данных коэффициент Z принимается равным 0,5.

Расчет избыточного давления взрыва для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, проводят по формуле (12.1), прини­мая Z = 1 и в качестве величины H_r энергию, выделяющуюся при взаимодействии 1 кг вещества (с учетом сгорания продуктов взаимо­действия до конечных соединений), или экспериментально в натуральных испытаниях.

Расчетное избыточное давление взрыва для гибридных взрыво­опасных смесей, содержащих газы (пары) и пыли, , где - давление взрыва, вычисленное для газа (пара); - давление взрыва, вычисленное для пыли.

Массы m_r горючего газа (массу паров жидкости или массу взве­шенной в объеме помещения пыли), поступившего в результате ава­рии в помещения, определяют согласно НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» или исходя из иных объективных экспертных оценок.

Взрыв (горение) газового облака. Причинами взрывов могут быть большие газовые облака, образующиеся при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и т. п. Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей, что приводит к необходимости рассмотреть эти про­цессы отдельно. Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего имеют сигарообразную форму, вытянутую по направлению вет­ра. Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер. Причем воспламенение не всегда сопровожда­ется взрывом.

При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосфер­ным воздухом взрыва вообще не наблюдается. В этом случае при вос­пламенении газо- или паровоздушной смеси от места инициирова­ния с дозвуковой скоростью будет распространяться «волна горения». Так как распространение пламени происходит со сравнительно низ­кой скоростью, в волне горения давление не повышается. В таком процессе имеет место только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени, и давление успевает выровняться по всему объему. Медленный режим горения облака с наружной поверхности с большим выделением лучистой энергии может привести к образова­нию множества очагов пожаров на промышленном объекте.

При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве необходимо определить избыточное давле­ние (скоростной напор) во фронте пламени. Если пламя распростра­няется от точечного источника зажигания в неограниченном про­странстве, то оно имеет форму, близкую к сфере радиуса r, который непрерывно увеличивается по закону , где u - нормальная скорость пламени; ε - степень расширения газов при сгорании; χ - коэффициент искривления фронта пламени; t - текущее значение времени, отсчитываемое от момента зажига­ния.

В произвольной точке М на расстоянии x от точки воспламенения скорость газа

,

где - скорость движения фронта пламени при свободном сгора­нии; =

Если в точке М расположен какой-либо объект, то на него воздей­ствует скоростной напор

,

где ρ - плотность газов при нормальных условиях.

Скоростной напор достигает максимума, когда фронт пламени подходит непосредственно к данному объекту. Для пламени предельн­ых углеводородов скоростной напор в открытом пространстве мо­жет достигать 26 кПа.

По избыточному давлению взрыва можно ориентировочно оценить степень разрушения различных видов объектов (см. прил. 2).

12.3. УСТОЙЧИВОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИИ В ЧС

В настоящее время существуют два основных направления мини­мизации вероятности возникновения ЧС и их последствий.

Первое направление заключается в разработке технических и ор­ганизационных мероприятий, уменьшающих вероятность реализации опасного поражающего потенциала современных технических систем. В рамках этого направления осуществляется тщательный контроль эксплуатационных показателей всех технологических про­цессов объекта, позволяющий заранее выявить возможный аварий­ный участок, технические системы снабжают защитными устройствами - средствами взрыво- и пожарозащиты технологического обо­рудования, электро- и молниезащиты, локализации и тушения пожа­ров и т. д. Объектом анализа в рамках первого направления деятельности является первая типовая фаза развития ЧС. Эффектив­ность решения задач первого направления оценивают повышением устойчивости промышленного объекта.

Второе направление базируется на анализе возможного развития аварии во второй, третьей и четвертой фазах и заключается в подго­товке объекта, обслуживающего персонала, служб гражданской обо­роны и населения к действиям в условиях ЧС. Основой второго на­правления является формирование планов действий в ЧС, для создания которых нужны детальные разработки сценариев возможных аварий и катастроф на конкретных объектах, а также необходимо распола­гать экспериментальными и статистическими данным о физических и химических явлениях, составляющих возможную аварию, прогно­зировать размеры и степень поражения объекта при воздействии на него поражающих факторов различных видов.

Устойчивость объекта в ЧС может оцениваться в общей и частных постановках задачи. В общей постановке оценивается функциониро­вание объекта в целом в соответствии с его целевым предназначени­ем. В частных постановках может оцениваться устойчивость конст­руктивных элементов, участков, цехов или даже отдельных функций объекта относительно отдельных или всех в совокупности поражаю­щих факторов ЧС.

В общей постановке под устойчивостью работы промышленного объекта понимают способность объекта выпускать установленные виды продукции в объемах и номенклатуре; предусмотренных соот­ветствующими планами в условиях ЧС, а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объектов, не связанных с производством материальных ценностей (транспорта, связи, линий электропередач и т. п.), устойчивость определяется его способностью выполнять свои функции. Под устойчивостью техни­ческой системы понимается возможность сохранения ею работоспо­собности при ЧС.

Повышение устойчивости технических систем и объектов дости­гается главным образом организационно-техническими мероприя­тиями, которым всегда предшествует исследование устойчивости конкретного объекта.

На первом этапе исследования анализируют устойчивость и уязвимость его элементов в условиях ЧС, а также оценивают опасность выхода из строя или разрушения элементов или всего объекта в целом. На этом этапе анализируют:

Характеристики

Список файлов книги