МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» Высшая инженерная школа (наименование высшей школы / филиала / института / колледжа) КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По дисциплине/междисциплинарному курсу/модулю ки в чрезвычайных ситуациях На тему Устойчивость объектов экономи- Расчет зоны ЧС при взрыве емкости, находящейся под давлением газа (пара) Выполнил (-а) обучающийся (-аяся): Листов Дмитрий Олегович (Ф.И.О.) Направление подготовки / специальность: 20.03.01 Техносферная безопасность (код и наименование) Курс: 3 Группа: 361502 Руководитель: Коробовский А.А. (Ф.И.О. руководителя, должность / уч. степень / звание) Отметка о зачете Руководитель (отметка прописью) (дата) (подпись руководителя) (инициалы, фамилия) Архангельск 2018 ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Расчет зоны ЧС при взрыве емкости, находящейся под давлением газа (пара) ......... 4 Справочные данные........................................................................................................... 8 3 Задание к контрольной работе по дисциплине «УСТОЙЧИВОСТЬ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ» Студенту Листову Дмитрию Олеговичу институт комплексной безопасности курс дата выдачи 24.03.2018 дата сдачи 3 вариант 6 группа 361502 ЗАДАНИЕ Расчет зоны ЧС при взрыве емкости, находящейся под давлением газа (пара) Задание. На территории предприятия расположены котельная, здание цеха, склад, открытая производственная площадка. Определить степень разрушения зданий цеха и склада, а также поражения людей при взрыве котла в котельной. Исходные данные: Объем котла V0, м3 (300+n) 3 Плотность стали ρ, г/см 7,8 Давление газа в котле Рг, Па 1300000 Атмосферное давление Р0, Па 105 Размеры котла: высота h, м (15+0,2n) радиус r, м (3,0+0,2n) толщина стенки δ, см (2+0,005n) Газ пары воды Расстояние от котельной до цеха R1, м 50 Расстояние от котельной до склада R2, м 100 Расстояние от котельной до открытой площадки R3, м 100 Количество рабочих на открытой производственной площадке 5 в цехе 10 в котельной 1 в складе 2 Здание цеха с легким металлическим каркасом Здание склада деревянное n - номер варианта студента 6 Допускается внесение изменений в задание (по согласованию с преподавателем). Литература: Храмцов Б.А., Гаевой А.П., Дивиченко И.В. Промышленная безопасность опасных производственных объектов: Уч. пособие/ Б.А. Храмцов. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2007. – 187 с. 4 1. Энергия взрыва определяется по формуле Е, Дж: РГ V0 P0 E 1 1 РГ 1 ; где PГ - давление газа в емкости, Па; P0 - атмосферное давление, Па; V0 объем емкости, м3; γ- значения показателя адиабаты (табл. 1). Е= 13∗105 ∗306 2. 1,135−1 ∗ (1 − ( Определяем 105 13∗105 ) (с 1,135−1 1,135 ) = 7,7497 ∗ 108 Дж; учетом соотношения Eуд.в =0,6E) массу эквивалентного заряда G, кг: G 0. 6 E ; QТНТ где QТНТ = 4,52*106Дж/кг. G= 0,6∗7,7497∗108 4,52∗106 = 102,87 кг; 3. Избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А.Садовского: Для цеха: Рф 95 3 ∆𝑃ф=95 ∗ 3 G G2 G 390 1300 3 ; 2 R R R 3 √102,87 50 3 + 390 ∗ √102,872 502 + 1300 ∗ 102,87 503 = 13,39 кПа; Для склада и открытой площадки: Рф 95 3 3 G G2 G 390 1300 3 ; 2 R R R 3 3 ∆𝑃ф = 95 ∗ √102,87 100 + 390 ∗ √102,872 1002 + 1300 ∗ 102,87 1003 = 5,45 кПа; где ΔPф - избыточное давление, кПа; G - масса тротилового заряда (тротиловый эквивалент), кг; R - расстояние от центра взрыва до объекта, м. Вывод: рабочие цеха получат легкие повреждения, а сам цех также получит легкие повреждения, люди, находящиеся на складе и площадке – в безопасности, склад получит слабые повреждения. 5 4. Возможные потери людей в зоне ЧС определяются как математическое ожидание (МО), равное сумме потерь персонала объекта в зависимости от степени его защищенности m МО ( N i Ci ) i 1 где Ni - количество людей в здании, чел; Ci - процент потерь (табл. 4); m - число зданий на объекте. 5. Расчет поля осколков производится аналогично расчетам при взрывах ГВС, ТВС, ЛВС по следующим формулам: Дальность разлета осколков: Lх 238 3 G ; Lx=238 ∗ 3√102,87 = 1115,17 м; Кинетическая энергия осколков Eоск M 0 V02 0,2 E , 0,2 0,5 0,4 ; 1 2 Масса цилиндрического резервуара M ц h (r 2 r12 ) 2 r12 ; где ρ-плотность металла, для стали ρ=7,8 г/см3; δ-толщина оболочки, см; r и r1 - внешний и внутренний радиусы резервуара, см; h - длина цилиндрического резервуара, см. Мɥ=3,14 ∗ 7,8 ∗ 16,2 ∗ (6,232 − 4,22 ) + 2 ∗ 3,14 ∗ 4,22 ∗ 7,8 ∗ 2,03 = 10153,71 кг; Объем цилиндрического резервуара Vц r12 h 2 ; Vɥ=3,14 ∗ 4,22 ∗ (16,2 − 2 ∗ 2,03) = 672,43 м3 ; Рис. 1. Схема сечений цилиндрического и шарового резервуаров для расчета их объемов. 6 𝑉0 2 = 𝑉0 2 = Lmax= Lmax= 0.2 ∗ 𝐸 ; 0.5 ∗ 𝑀0 0.2∗7.7497∗108 10153.71 𝑉0 2 𝑔 = 15264.765 15264.765 9.81 = 15264.765 м2/с2; 9.81 = 1556.041 м; = 1556.041 м. Выбираем радиус разлета осколков Lx < Lmax =1556,041 м. Поражение людей осколками возможно на расстоянии 1556 м от места взрыва. Возможные потери – 8 % на открытой местности, 1,2 % в зданиях (1 человек на открытой площадке, 1 человек в зданиях). 7 Справочные данные Таблица 1 Значения показателя адиабаты некоторых газов C Газ, среда рС Газ, среда Cр V Воздух, водород, оксид углерода, азот, 1,4 кислород Метан, углекислый газ 1,3 Пары воды 1,135 Аргон, гелий 1,67 Ацетилен 1,24 Хлор Сернистый газ Сероводород 1,36 1,29 1,34 СV Таблица 2 Степень поражения людей в зависимости от избыточного давления ( ΔPф , кПа) ΔP ф, кПа Степень поражения >100 Смертельные (безвозвратные) 60-100 Тяжелые поражения (контузии) 40-60 Средние поражения (кровотечения, вывихи, сотрясения мозга) 10-40 Легкие поражения (ушибы, потеря слуха) <10 Безопасное расстояние Таблица 3 Степень разрушения объектов (зданий, сооружений, транспорта) в зависимости от избыточного давления ( ΔPф , кПа) Степень разрушения сильная средняя слабая Цех с легким металлическим каркасом 50-30 30-20 20-10 Кирпичные здания 30-20 20-12 12-8 Цистерны ж/д 90-60 60-40 40-20 Грузовая машина >50 50-40 40-20 ЛЭП 120-80 80-50 50-20 Трубопроводы наземные >130 130-50 50-20 Трубопроводы на эстакаде 50-40 40-30 30-20 Резервуары ГСМ наземные 100-50 50-30 30-10 подземные 200-100 100-50 50-30 ТЭС 25-20 20-15 15-10 Водонапорная башня 60-40 40-20 20-10 Деревянные дома 30-20 20-10 <10 Таблица 4 Потери рабочих и служащих на объекте экономики (%) Степень разрушения Степень защищенности персонала зданий, сооружений Не защищен В зданиях Общие Санитарные Общие Санитарные Слабая 8 3 1,2 0,4 Средняя 12 9 3,5 1,0 Сильная 80 25 30 2,5 Полная 100 30 40 7,0 8 9
