II. Горение топливо-воздушной или газовоздушной смеси (твс и гвс)

7 вариант G=700 кг.

При разрушении одиночного резервуара с горючей жидкости в образовании огненного шара участвует 50 %, а при групповом хранилище – 90 % смеси.

1. Радиус огненного шара R_ош определяют по формуле:

R_ош = 3,0 ∙(0,5 G)^0,333, м или R_ош = 3,0 ∙(0,9 G)^0,333, м, (2.1)

где G − масса горючей жидкости, кг.

2. Радиус теплового поля R_тп и зоны токсического задымления определяются по формулам 2.5.2 и 2.5.3

3. Величину теплового потока q на расстоянии x находят по формуле

(2.2)

где F − угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение облака ТВС и объекта;

Т− усредненный коэффициент, учитывающий прозрачность воздуха.

4. Значения коэффициентов F и Т определяются по формулам:

(2.3)

Т= 1 − 0,058 ln х (2.4)

5. Время существования огненного шара t_cв определят по формуле

t_cв ≈ (0,45 ÷0,85) ∙(0,5G )^0,333, с или (0,45÷0,85) ∙(0,9G )^0,333, с. (2.5)

6. Величину индекса дозы теплового излучения J определяют из соотношения

J = q∙∙t, кВт∙с/м². (2.6)

Резервуар, содержащий 700 кг бензина, находится на открытой территории на расстояниях 200 и 300 м от объектов.

Метеоусловия: скорость приземного ветра – 2 м/с, степень вертикальной устойчивости – конвекция.

Определить масштабы и выполнить оценку пожарной обстановки при мгновенном разрушении резервуара.

Решение

1. R_ош = 3,0 ∙(0,5 М)^0,333 = 3,0 ∙(0,5∙700) ^0,333 = 21,101 м.

2. R_тп = (3,1 −3,6 )R_ош = (3,1 −3,6 ) ∙ 23,762 = 65,413 – 75,964 м.

3. ,

здесь D_п − токсодоза для окиси углерода, как продукта неполного сгорания углеводородов, D_п = 33 мг∙мин/л.

4. t_c = (0,45÷0,85) ∙(0,5 1000)^0,333 = 3,165 с ÷ 5,979 с.

5. .

.

6. Т₁= 1 − 0,058 ln х₁= 1 − 0,058 ln200 = 0,69.

Т₂= 1 − 0,058 ln х₂= 1 − 0,058 ln300 = 0,67.

7. q₁ = Q₀ ∙F₁ ∙T₁ = 280 ∙∙0,69 = 2,033∙10^-4 кВт/м² .

q₂ = Q₀ ∙F₂ ∙T₂ = 280 ∙∙0,67 = 8,772∙10^-5 кВт/м² .

8. J₁ = q₁∙t = 2,033∙10^-4 ∙ 3,165 = 6,434∙10^-4 кВт∙с/м²

или 2,033∙10^-4 ∙ 5,979 = 1,216∙10^-3 кВт∙с/м²;

J₂ = q₂∙t = 8,772∙10^-5 ∙ 3,165 = 2,776∙10^-4кВт∙с/м²

или 8,772∙10^-5 ∙ 5,979 = 5,245∙10^-4 кВт∙с/м².

III. Взрыв топливо-воздушной смеси (твс)

В зависимости от класса окружающего пространства табл. 3.1 и класса взрывоопасно вещества (топлива) табл. 3.2 различают 6 режимов взрывных превращений облака ТВС (от детонации до дефлаграции со скоростью видимого фронта пламени 100 м/с).

Таблица 3.1

Характеристики классов пространства, окружающего место потенциальной аварии

№ класса	Характеристика пространства
1	Наличие труб, полостей и т.д.
2	Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высо­кая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количе­ство повторяющихся препятствий
3	Средне загроможденное пространство, отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк
4	Слабо загроможденное и свободное пространство

В очаге взрыва ТВС принято выделять три круго­вые зоны (рис. 3.1):

I − зона детонационной волны; II − зона действия продуктов взрыва;

III − зона воздушной ударной волны.

Рис. 3.1 Зоны очага взрыва ТВС

1 − зона детонационной волны; II − зона действия продуктов взрыва; III − зона воздушной ударной волны; r₁ , r₁₁ , r₁₁₁ − радиусы внешних границ соответствующих зон

Зона детонационной волны (зона I) находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны r₁ приближенно может быть определен по формуле

, (3.1)

где Q − количество сжиженного углеводородного газа, т;

В пределах зоны I действует избыточное давление, которое может приниматься постоянным, ΔР₁ = 1700 кПа.

Зона действия продуктов взрыва (зона II) охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее детонации. Радиус этой зоны r₁₁ = 1,7r₁ .

Избыточное давление в пределах зоны II ΔР₁₁ изменяется от 1360 кПа до 315 кПа и может быть определено по формуле

, (3.2)

где L − расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.

В зоне действия воздушной ударной волны (зона III) формируется фронт ударной волны, распространяющейся по поверхности земли.

Радиус этой зоны приблизительно может быть определен по формуле

. (3.3)

Избыточное давление в пределах зоны III ΔР₁₁₁ изменяется от расстояния до центра взрыва L. Оно может быть определено по графику, приведенному на рисунке 3.3 или рассчитано по формулам.

Радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления становится больше от большего количества взрывоопасной газовоздушной смеси.

Для этого предварительно определяется относительная величина

, (3.4)

где r₁ − радиус зоны I; L − расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны (ВУВ), кПа (L > r₁₁);

при Ψ ≤ 2 ; (3.5)

при Ψ> 2 . (3.6)

Для определения избыточного давления на определенном расстоя­нии от центра взрыва необходимо знать количество взрывоопасной смеси, хранящейся в емкости или агрегате.

Исходные данные: На расстоянии 300 м от цеха находится емкость, содержащая 700 кг бензина.

Определить избыточное давление, ожидаемое в районе цеха при взрыве этой емкости.

1. Определяем радиус зоны детонационной волны (зоны I)

2. Вычисляем радиус зоны действия продуктов взрыва (зоны II)

3. Вычисляем радиус действия ВУВ

.

4. Находим избыточное давление на расстоянии 300 м.

Для этого определяем относительную величину Ψ

.

Так как Ψ > 2 , то

.

Вывод. При взрыве 700кг бензина цех окажется под воздействием воздушной ударной волны с избыточным давлением около 3,651 кПа.