МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ № 2 З ДИСЦИПЛІНИ “ТЕОРІЯ РОЗВИТКУ ТА ПРИПИНЕННЯ ГОРІННЯ” РОЗДІЛИ: “ФIЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ РОЗВИТКУ ПОЖЕЖ ” ТА “ПРИПИНЕННЯ ПРОЦЕСІВ ГОРІННЯ”

  • Книга «»
    		• I. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ВИБУХУ ПАРОПОВІТРЯНОЇ ХМАРИ

    Пожежа класу “В” може виникнути внаслідок запалення пароповітряного середовища, що утворюється над поверхнею рідини. Горюча рідина може знаходитися в технологічному обладнанні (резервуарах, технологічних апаратах) або у вигляді розливу, що виник внаслідок аварійної ситуації.

    При аварійному виході горючих рідин з резервуарів або іншого технологічного обладнання площа, що займається рідиною, визначається її масою, рельєфом місцевості і власти’востями ґрунту. Площа, яку займає рідина при її виході на поверхню визначається за формулою:

    де Gвит – витрата витікання рідини, кг/с;

    hсл – висота слою рідини, м;

    t вит – час витікання, хв.

     

     

    При цьому відбувається активне випаровування пари в навколишнє середовище. Інтенсивність випаровування горючої рідини у відкритий простір можна визначити за рівнянням:

    Iвип =РпарМ (0,734 + 1,637vпов) 10-6, кг/(м2с)

    Загальна маса горючої парі з урахуванням часу випаровування може бути визначена як:

    mпар = 60 Iвип × t вип.× Sвип , кг.

    де Sвип – площа, з якої відбувається випаровування рідини, м2; t вип – час випаровування рідини, хв.

    Тоді радіус зони загазованості з концентрацією пари, що перевищує нижню концентраційну межу поширення полум'я, визначають за формулою:

    де r пар – густина пари при даній температурі, кг/м3;

    Рпар – тиск насиченої пари при даній температурі, кПа; mпар - маса пари, що випарувалися за повний час, але не більш 60 хвилин, кг; j н - нижня концентраційна межа поширення полум'я, %;

    Якщо в такій зоні виникне джерело запалювання, то відбудеться запалення пароповітряної хмари. При запаленні газової хмари, в якій утворилася горюча суміш з концентраціями від нижнього до верхньої межі поширення полум'я, горіння протікає в кінетичному (вибуховому) режимі.

    При вибуху безпосередньо в процесі горіння бере участь не вся маса горючої речовини, а лише частка. Приведена маса пари, що бере участь у вибуху, визначається за формулою:

    mпр = m× Z , кг

    де m – маса речовини, що вийшла за період аварії і утворила вибухонебезпечну суміш, кг; Z – коефіцієнт участі пари і газів у вибуху, який приймається в залежності від умов вибуху:

    в незамкненому просторі Z = 0.1

    в замкненому просторі:

    для водню Z = 1

    для інших горючих газів Z = 0.5

    для пари ЛЗР і ГР Z = 0.3

    Потужність вибуху можна оцінити по тротиловому еквіваленту. Тротиловий еквівалент розраховується як:

     

    де Q/н - масова нижча теплота згоряння речовини, кДж/кг;

    mпр - маса речовини, що бере участь у вибуху, кг;

    QТНТ - питома теплота вибуху тринітротолуолу (ТНТ), приймається рівною 46 000 кДж/кг.

    Якщо підставити в формулу значення QТНТ, отримують наступний вираз:

    Вибух пароповітряної хмари супроводжується підвищенням тиску. Надлишковий тиск, що виникає при цьому в ударній хвилі, може приводити до руйнування будівель і технологічних установок, травм і загибелі людей. До травм і загибелі можуть приводити і повторні наслідки вибухів, такі як осколки скла, частин апаратів, що розлітаються, та інше. Можливе руйнування при вибуху на відстані від епіцентру можна оцінити по надлишковому тиску при вибуху D R . В залежності від надлишкового тиску радіус зони вражаючої дії можна розрахувати за формулою:

    mпр = m× Z , кг

    де m – маса речовини, що вийшла за період аварії і утворила вибухонебезпечну суміш, кг;

    Z – коефіцієнт участі пари і газів у вибуху, який приймається в залежності від умов вибуху:

    в незамкненому просторі Z = 0.1

    в замкненому просторі:

    для водню Z = 1

    для інших горючих газів Z = 0.5

    для пари ЛЗР і ГР Z = 0.3

    Потужність вибуху можна оцінити по тротиловому еквіваленту. Тротиловий еквівалент розраховується як:

     

    де Q/н - масова нижча теплота згоряння речовини, кДж/кг;

    mпр - маса речовини, що бере участь у вибуху, кг;

    QТНТ - питома теплота вибуху тринітротолуолу (ТНТ), приймається рівною 46 000 кДж/кг.

    Якщо підставити в формулу значення QТНТ, отримують наступний вираз:

     

     

    де Y - коефіцієнт, що враховує значення надлишкового тиску при вибуху.

    Вражаючу дію ударної хвилі можна оцінити за наступним даними:

    Дія ударної хвилі

    D R , кПа

    Y

    на людей

    		   

    летальні наслідки від розриву легенів

    70

    3,5

    розрив барабанних перетинок

    35

    4,9

    легкі травми і контузії

    12

    9,8

    на будівлі і споруди

    		   

    повне руйнування будівель і споруд

    50

    4,1

    сильне руйнування і пожежі

    30

    5,4

    середнє руйнування і можливі пожежі

    20

    6,9

    слабке руйнування будівель, можливі окремі пожежі

    10

    11,2

    руйнування віконного скління

    2

    34

    Всередині пароповітряної хмари концентрація пари може перевищувати верхню концентраційну межу поширення полум'я. У цьому випадку в кінетичному режимі згоряє тільки зовнішня частина зони загазованості, а інша частина хмари буде вигоряти на периферії в дифузійному режимі. При цьому утвориться вогненна сфера. У зоні впливу вогненної сфери відбувається практично миттєве згоряння більшості тканих матеріалів, шкіри людини. Тепловий вплив у вогненній сфері викликає летальні наслідки.

    Діаметр вогненної сфери можна визначити виходячи з тротилового еквіваленту маси горючої речовини, що бере участь у вибуху, і температури горіння у фронті полум'я за формулою:

     

    Час життя вогненної сфери і її тепловий вплив на особовий склад визначається за формулою:

     

    Одним з факторів, що обумовлює поширення пожежі й ураження людей, є теплове випромінювання вогненної сфери при вибухах. Опіки відкритих ділянок шкіри виникають при густині теплового потоку більше за 1,4 кВт/м2. Відстань, на якій людина може отримати опіки шкіри, визначається за формулою:

    © 2004 Академя гражданской защиты Украины