Тема: «Прогнозирование масштабов заражения при выбросах аварийно-химически опасных веществ в окружающую среду»

1 вариант

 

 

Выполнил:

студент 3 курса

группы В96

Авдей А.А.

Проверил:

Босак В. Н.

 

Брест 2012г
На предприятии произошла авария с полным разрушением технологической емкости, в которой содержалось: Q_О,Т=5,1 т сжиженного аммиака под давлением и собственных насыщенных паров при температуре окружающей среды на момент аварии t_возд.=11°С, скорость ветра V=3,6 м/с. Степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия. Емкость находится в поддоне высотой H=0,9 м.

Определить:

1) Глубину зоны заражения аммиаком на время N=3 ч после начала аварии;

2) Продолжительность действия источника заражения;

3) Площадь зоны возможного заражения (S) и зоны фактического заражения;

4) Время подхода облака зараженного воздуха к объекту находящегося на расстоянии x=4 км.

Данные для аммиака (Приложение 2)

D, мг	М	tпл °C	tk °C	d т/м3	A	B	C	K0
	17,03	-77,75	-33,42	0,681	4,504	390,7	273,15	3,401

 

Решение:

1. Определим время нахождения разлившегося АХОВ по формуле:

где h – толщина слоя АХОВ, м;

h=H-0,2 = 0,9-0,2=0,7м;

d – плотность АХОВ в жидком состоянии, т/м³(d=0,681 т/м³);

К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ: t_а≥t_пл

Следовательно, К₂ определяется по формуле:

где А, В, С – эмпирические коэффициенты для чистых АХОВ

(А=4,504; В = 390,7; С =273,15);

t_u – температура поверхности испарения АХОВ; t_u=t_к=-33,42°С (т.к. t_а> t_к);

М – молекулярная масса АХОВ (17,03 отн.едениц)

К₄ – коэффициент, учитывающий влияние скорости ветра на процесс испарения разлившегося АХОВ, определяется по формуле:

К₄=0,6648+0,3341V,

где V – скорость ветра в приземном слое воздуха на высоте 10м, м/с.

К₄=0,6648+0,3341*3,6=1,87

 

1. Определим окончательную расчетную глубину зоны химического заражения.

Количество АХОВ в первичном облаке (Q₁, т) определяется по формуле:

Q₁=K₁*K₅*Q₀,

где K₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (для инверсии принимается равным 1);

Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;

K₁ – коэффициент, зависящий от агрегатного состояния вещества и условий его хранения. Для жидкостей при t_а>t_к К₁ определяется по формуле:

K₁= K₀*10^-3(t_а-t_к),

где K₀ – коэффициент, зависящий от теплофизических свойств вещества (K₀ =3,401);

t_а – температура АХОВ до разрушения емкости, °С;

t_к – температура кипения АХОВ (t_к = -33,42°С).

K₁=3,401*10^-3(11+33,42)=0,1511

Q₁=0,1511*1*5,1=0,771 (т)

Количество АХОВ во вторичном облаке (Q₂, т) определяется по формуле:

,

где К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего от начала аварии (времени оценки обстановки N, ч) и времени испарения вещества с площади разлива (Т,ч), определяется по формуле: К₆=N^0.8 (т.к. N<T);

К₆ = 3^0,8=2,408;

Коэффициенты К₁, К₅, Q₀ рассмотрены выше.

Полная глубина зоны химического заражения обусловлена взаимодействием первичного и вторичного облака АХОВ. Параметры f₁ и f₂ для первичного и вторичного облака АХОВ соответственно определяются по формуле:

, км

где Q_1,2 – количество АХОВ в первичном и вторичном облаке соответственно, т;

D – пороговая токсодоза АХОВ (D=15(мг*мин)/л);

V – скорость ветра в приземном слое воздуха на высоте 10м.

f₁≤0.9944 ψ=1

Глубины заражения соответственно первичным (Г₁, км) и вторичным (Г₂, км) облаком АХОВ определяются по формуле:

(км)

где ψ_1,2 – безразмерный параметр соответственно для первичного и вторичного облака АХОВ принимается равным 1 (т.к. f_1,2 ≤ 0,9945).

(км)

Полная глубина зоны химического заражения (Г, км) определяется по формуле:

Г=(Г₁^3/2+Г₂^3/2)^2/3

Г=(0,348^3/2+0,4^3/2)^2/3=0,59 (км)

Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс (Гп, км) определяется по формуле:

Гп=N*ν, км

где N – время, прошедшее от начала аварии, ч;

ν – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха (км/ч), зависящая от скорости ветра (V, м/с) и степени вертикальной устойчивости воздуха, определяется по формуле:

ν=К₇*V,

где К₇ – коэффициент, принимаемый равным 5,233 (для инверсии).

ν =5,233*3,6=18,84 (км/ч).

Гп=3*18,84=56,52 (км)

Т.к. Г<Гп, то за расчетную глубину зоны химического заражения окончательно принимаем Гр =Г=0,59 км.

3. Определяем время подхода облака зараженного воздуха к объекту.

Время подхода зараженного воздуха к объекту (τ, ч) зависит от скорости переноса переднего фронта зараженного воздуха (ν, км/ч) и определяется по формуле:

τ=Х/ν,

где Х – расстояние от источника заражения до заданного объекта, км

τ=4/18,84=0,212=12,74 мин.

 

 

4. Определим площадь зоны возможного и фактического заражения.

Площадь зоны возможного заражения облаком АХОВ (S, км²) определяется по формуле:

S=8,72*10^-3*Гр²*φ,

где Гр – окончательная расчетная глубина зоны заражения, км;

φ – угловые размеры зоны возможного заражения в зависимости от скорости ветра (φ=45°).

S=8,72*10^-3*0,59 ²*45=0,14 (км²)

Площадь зоны фактического заражения (S_ф, км) определяется по формуле:

S_ф=К₃*Гр²*N^0,2,

где К₃ – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, для инверсии принимается равным 0,081.

S_ф=0,081*0,59²*3^0,2=0,035 (км²)

 

Ответ: Т=10 ч 12мин; Гр=0,59 км; τ=12,74 мин; S=0,14 км²; S_ф=0,035 км²