Расчет параметров взрыва, а также расчет сил и средств для ликвидации ЧС




Расчеты проведены по методике, изложенной в руководстве по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и с аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта.

Определим радиус взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны емкостью 60 м3 с сжиженным

пропаном при получении пробоины площадью S0 = 30 см2и при мгновенной разгерметизации цистерны (проливе всего количества СУГ).

Исходные данные
Внутренний диаметр цистерны Д, м…………………………. 2,6
Расчетная температура воздуха tр, 0 C………………………... 22,9
Плотность жидкой фазы ρж, т · м3……………………………. 0,52
Нижний концентрационный предел распространения пламени Снкпр, % (об)………………………………… 2,0
Давление в цистерне Р, Па……………………………………. 8 · 105
Плотность паров СУГ ρп, кг · м3 …………………………….. 1,78
Молярная масса Мм, кг · кмоль-1……………………………...  

 

Приложение 1

Название вещества Формула Плотность жидкой фазы, кг·м3·10-3 Плотность газовой фазы, кг·м3·10-3 Температура кипения, 0 С Удельная низшая теплота сгорания кДж·кг-1·10-3 Нижний концентрационный предел распространения пламени, % об Температура самовоспламенения, 0 С Радиус взрыво- опасных зон при tр = 280 С Молярная масса, кг·кмоль-1
Пропан С3Н8 0,52 1,78 -4,1 46,3 2,0      

 

Взрывоопасная зона, образующаяся при выбросе горючих газов представляет собой территорию с радиусом Хнкпр, ограничивающим область концентраций, превышающих нижний концентрационный передел распространения пламени (НКПР).

Зону взрывоопасных концентраций определяют для наиболее опасного варианта – в неподвижной среде. При испарении СУГ за расчетную температуру принимается максимально возможная температура воздуха в соответствующей климатической зоне.

Максимальная среднемесячная температура, °C
Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек
−17,1 −6,5 0,2 10,3 18,3 20,2 22,9 21,4 15,1 3,9 -8,6 -10,9

Решение:

1.1. Масса газа в облаке ТВС при длительном истечении СУГ из цистерны определяется по формуле (1.1):

Мр = 36 · ρж · S0 · [2 · (P – Pа) / (ρж + 1,2 · g · H)]1/2 (1.1)

где ρж – плотность жидкой фазы СУГ, кг/м3;

S0 – площадь сечения отверстия, м2;

Р – давление в цистерне, Па;

Ра – атмосферное давление. Па (нормальное атмосферное давление составляет 1,01 · 105 Па);

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2;

Н – высота столба жидкой фазы (диаметр котла цистерны), м.

(1.2)

где Мм – молекулярная масса вещества, кг/кмоль;

tр– расчетная температура 0С (принимается максимальной для данной климатической зоны);

V0 – мольный объем, равный 22,413 м3 ·кмоль-1.

Мр = 36 · 520 · 0,003· [2 · (8 · 105 – 1,01 · 105) / (520 + 1,2 · 9,81 · 2,6)]1/2 = 2830,5 кг

ρп=55/22,413·(1+0,0367·22,9)=4,5 кг/м3

 

1.2. Радиус зоны загазованности при S0 = 30 см2 определяется по формуле:

Хнкпр= 14,6 · (Мр / ρп·Сскпр)0,33 (1.3)

где Хнкпр расстояние по горизонтали от источника, ограниченное НКПР, м;

Мр – масса газа, поступившего в окружающее пространство (масса газа в облаке ТВС), кг;

Снкпр– нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об);

ρ п – плотность паров СУГ, кг/м3:

Хнкпр= 14,6 · (2830,5/4,5 · 2)0,33 = 97,4м

По упрощенной формуле для оперативных расчетов получается приближенный результат:

Хнкпр = 92 · Мр1/3; (1.4)

Хнкпр= 92 · 2,8300,33 = 129,7 м.

1.3. При мгновенной разгерметизации цистерны и степени заполнения цистерны е = 0,9, согласно п.3.1.3 масса паров (Мр) в облаке для низкокипящих СУГ определяется по формуле (1.4):

Мр= 0,62 · М (1.5)

М = ρж · Vж · е

где М – масса СУГ в цистерне (резервуаре), т.

М= 0,55 · 60 · 0,9 = 29,7 т;

Мр= 0,62 · М = 0,62 · 29,7 = 18,4 т.

Радиус взрывоопасной зоны по формуле (1.4) составит:

Хнкпр = 92 · Мр0,33 = 92 · 18,40,33 = 240,5 м.

По формуле (1.3) получается более точный результат:

Хнкпр= 14,6 · (18400/4,5 · 2)0,33 = 180,6 м

2. По формулам, приведенным в п.3.1.4 Руководства определяются границы зон поражения при истечении СУГ из пробоины.

Масса газа в облаке ТВС принимается по п.1.1:

Мр = 2830 кг = 2,83 т.

2.1. Границы зон поражения людей:

тяжелые поражения – R1 = 32 · 2,831/3 = 45 м,

порог поражения – R2 = 360 · 2,831/3 = 511 м.

Границы повреждения зданий:

полные разрушения – R1 = 32 · 2,831/3 = 45 м,

сильные разрушения – R2 = 45 · 2,831/3 = 64 м,

средние разрушения – R3 = 64 · 2,831/3 = 91 м,

умеренные разрушения – R4 = 120 · 2,831/3 = 170 м,

малые повреждения – R5 = 360 · 2,831/3 = 511 м.

2.2. По формуле (3.8) и рис. 3.1 Руководства определяются относительные величины расстояний Хри величины избыточного давления ΔP на расстояниях, указанных в п.2.1 настоящего примера.

Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8):

Хр = R1 / (0,42 · Мр)1/3 = R1 / (0,42 · 2,83)1/3 = R1 /1,1

Значения величин Хр и ΔP составят:

для людей: R1 = 45 м, ΔP = 100 кПа;

R2 = 511 м, ΔP = 3 кПа;

для зданий: R1 = 45 м, Хр= 41 м, ΔP = 100 кПа;

R2 = 64 м, Хр= 58 м, ΔP = 55 кПа;

R3 = 91 м, Хр= 83 м, ΔP = 30 кПа;

R4 = 170 м, Хр= 155 м, ΔP = 15 кПа;

R5 = 511 м, Хр= 465 м, ΔP = 3 кПа.

Полученные результаты совпадают с данными табл. П.3.1 Приложения 3 с небольшими отклонениями.

2.3. При мгновенной разгерметизации цистерны, согласно п.1.3, масса газа в облаке ТВС составляет Мр = 18,4 т. Границы зон поражения соответственно изменятся, а величины избыточного давления ΔP останутся без изменения.

Ниже приводятся результаты расчетов по изложенной выше методике для людей.

Границы зон поражения:

тяжелые поражения – R1 = 32 · 18,41/3 = 83 м,

порог поражения – R2 = 360 · 18,41/3 = 939 м.

Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8)

Хр = R1 / (0,42 · 18,4)1/3 = R1 /2.

Значения величин Хр и ΔP составят:

R1 = 83 м, Хр= 83/2 = 41,5; ΔP = 100 кПа;

R2 = 936 м, Хр= 936/2 = 468; ΔP = 3 кПа.

Расчет сил и средств.

1. Определение площади торцов ЖД цистерны, V= 60 м3:

(Руководство по тушению пожаров на ЖД транспорте УДК 614.842.6 М: УВО МПС ВНИИЖТ, 2001 г. стр. 151 табл. П.5.1.)

Диаметр цистерны D = 2800 мм;

Длина цистерны L = 10300 мм;

На основании этих данных определяем площадь торцов цистерны:

Sтор.ц= (π·R²)∙2 = (3,14∙1,42)∙2 = (3,14∙1,96)∙2 = 12,3 м2 (1)

Определяем длину окружности цистерны:

Lокр.ц. = 2 ∙ π ∙ R = 2 ∙ 3,14 ∙ 1,4 = 8,8 м (2)

По результатам формулы (2) и длины цистерны определяем площадь боков цистерны:

Sб.ц. = L ∙ Lокр.ц. = 10,300 ∙ 8,8 = 90,6 м2 (3)

Суммируя формулы (1) и (3) определяем общую площадь цистерны:

Sц.общ = Sтор.ц. + Sб.ц. = 12,3 + 90,6 = 103 м2. (4)

2. Определение требуемого расхода воды на охлаждение горящей железнодорожной цистерны:

Согласно таблице П.2.4 (Руководство по тушению пожаров на ЖД транспорте УДК 614.842.6 М: УВО МПС ВНИИЖТ, 2001 г. стр. 137) выбираем нормативную интенсивность подачи воды на охлаждение л/м2∙с:

Jгор.ц. = 0,5 л/м2∙с (компактные струи воды);

Jгор.ц. = 0,3 л/м2∙с (распыленные струи воды);

Для охлаждения железнодорожной цистерны принимаем компактные струи воды.

Требуемый расход воды на охлаждение горящей цистерны определяем по формуле:

Qохл.ц. = Sц.общ. ∙ Jгор.ц = 103 ∙ 0,5 = 51,5 л/с. (5)

3. Определение требуемого количества стволов для охлаждения горящей железнодорожной цистерны:

N cтв.гор. = = = 7 стволов, (6)

где q=расход раствора пенообразователя.

Из тактических соображений принимаем 2 ствола ПЛС-20 с насадкой 25 мм, с расходом раствора пенообразователя qПЛС = 16,7 л/с.

Определяем требуемое количество лафетных стволов «Combitor-3000», у которого расход раствора пенообразователя qCombitor-3000 = 16,6 л/с:

N cтв.гор. = = = 3 ствола.

На первоначальном этапе по прибытию ПЧ-101 охлаждение цистерны организуем от емкостей АЦ ПЧ-101. После установки 2-х АЦ ПЧ-101 на пожарный гидрант необходимо запитать магистральные линии АЦ ПЧ-101. И по прибытию ПЧ-101 на место и из тактических соображений имеем: 2 ствола ПЛС-20 с насадкой 25 мм, с расходом раствора пенообразователя qПЛС = 16,7 л/с; 1 ствол РС-70, qРС-70 = 7,4 л/с и 1 лафетный ствол «Combitor-3000», у которого расход раствора пенообразователя qCombitor-3000 = 16,6 л/с. По мере прибытия дополнительных сил и средств организовать пополнение цистерн пожарного поезда.

4. Определение фактического расхода воды на охлаждение цистерн и защиту ствольщиков:

Фактический расход находится в зависимости от количества и тактико-технической характеристики приборов подачи огнетушащих средств и определяется по формуле:

Qфак.защ = 2 ∙ Nств.гор. ∙ qПЛС + Nств.гор. ∙ qCombitor-3000 +Nств.гор ∙ qРС-70

Qфак.защ = 2 ∙ 16,7 + 1 ∙ 16,6 + 1 ∙ 7,4 = 33,4 + 16,6 + 7,4 = 57,4 л/с. (7)

5. Определение требуемого количества пожарных автомобилей для установки на водоисточник и для организации работ по охлаждению:

Использование насосов на полную тактическую возможность в практике тушения пожаров является основным и обязательным требованием. При этом боевое развёртывание производится в первую очередь от пожарных автомобилей, установленных на ближайших водоисточниках. Требуемое количество пожарных автомобилей, которые необходимо установить на водоисточники, определяется по формуле:

Nа/м = ∙ 0,8 = ∙ 0,8 = 1,44 ∙ 0,8 = 1 автомобиль, (8)

где 0,8 – коэффициент полезного действия пожарного насоса;

Qн – производительность насоса пожарного автомобиля, [л/с].

6. Определение площади пожара:

а. Объем жидкости цистерны:

VЛВЖ = Vц. ∙ Кзап= 60 ∙ 0,85 = 51 м3 (9)

где: Vц. = 60 м3 – объем цистерны;

Кзап – 0,85 – коэффициент заполнения цистерны.

б. Площадь пожара:

Sпож = = = 255 м2 (10)

где: VЛВЖ = 51 м3 – объем жидкости, м3;

h – 0,2 – высота слоя жидкости, м.

в. Радиус площади пожара:

Rпож = = = 9 м (11)

где: Rпож – радиус разлива, м;

Sпож = 255 м2 – площадь пожара, м2.

7. Определение требуемого расхода раствора пенообразователя на тушение пожара разлившейся жидкости:

Qтр.туш = Sпож∙ Jтр = 255 ∙ 0,08 = 20,4 л/с. (12)

где: Qтр.туш – требуемый расход раствора на тушение на данной площади, л/с;

Jтр– требуемая интенсивность подачи 6% раствора при тушении пожаров воздушно – механической пеной на основе пенообразователя ПО-1, для нефтепродуктов 1 разряда с температурой вспышки менее 28 град. = 0,08 л/м2сек (спр.РТП стр.54).

8. Определение количества пенных стволов для тушения пожара:

N cтв.туш. = = = 4 ствола ГПС-600 (13)

где: – расход ствола «ГПС-600», л/с.

В целях обеспечения безопасности личного состава на тушение пожара подаем 1 УКТП «ПУРГА-10.20.30».

Примечание: дальность струи УКТП «ПУРГА-10.20.30» составляет 50 метров.

9. Определение фактического расхода воды на пенообразование для проведения пенной атаки 1 УКТП «ПУРГА-10.20.30»:

Qфак.туш = Nств.ПУРГА-30 ∙ qств = 1 ∙ 28,2 = 28,2 л/с (14)

где: – расход ствола УКТП «ПУРГА-30», л/с.

10. Определение общего расхода воды на охлаждение и тушение:

Qобш = Qфак.защ+ Qфак.туш = 57,4 + 28,2 = 85,6 л/с (15)

Вывод: ближайший пожарный гидрант расположен на расстоянии 800 м. от места условного пожара установленные на кольцевой сети, давление в сети 1,5 атм., водоотдача 25 л/с. Qобщ >Qв сети. Объект водой не обеспечен.

Для подачи расчетного количества воды на охлаждение и тушение необходимо организовать дополнительную установку АЦ на ПГ по ул. 3-километр (в 5 метрах от горочного поста) тупиковый ПГ №1, давление в сети 2 атм., водоотдача 25 л/с. Qобщ = Qв сети. Объект водой обеспечен, дополнительно в пожарном поезде имеется 170т запаса воды.

11. Определение требуемого количества пенообразователя с учетом 3-х кратного запаса:

Wп.о. = (Nств.ПУРГА-30 ∙ qств.пурга-30п.о.) ∙ tн ∙ Кп.о.∙ 60 ∙ Кзап (16)

Wп.о.= (1∙ 1,8) ∙ 15 ∙ 1,5 ∙ 60 ∙ 3 = 7,29 м3

где: qcтв.пурга-30п.о.– расход ствола УКТП «ПУРГА-30» по пенообразователю 1,8 л/с;

tн – нормативное время тушения, мин.;

Кп.о. – коэффициент пенообразования 1,5;

Кзап – коэффициент запаса = 3.

12. Определение требуемой численности личного состава для тушения пожара.

Общую численность личного состава определяют путём суммирования числа людей, занятых на проведение различных видов боевых действий. При этом учитывают обстановку на пожаре, тактические условия его тушения, действия, связанные с проведением разведки пожара, боевого развертывания, спасания людей, эвакуации материальных ценностей, вскрытия конструкций и т.д. С учётом сказанного формула для определения численности личного состава будет иметь следующий вид:

Nл.с.=Nгдзс. ств.«Б» ∙ 3 + Nгдзс.рез ∙ 3 + «Б» ∙ 3+ Nп.б ∙ 1+ Nавт. ∙ 1 = 2 х 3 + 1 х 3 + 4 х 3 + 3 х 1 + 4 х 1 = 28 человек;

где: Nгдзс - количество звеньев ГДЗС («3» – состав звена ГДЗС 3 человека)

«Б» - количество работающих на защите объекта стволов РС – 70 («2» – два человека, работающих с каждым стволом). При этом не учитываются те стволы РС-70, с которыми работают звенья ГДЗС, производящие защиту объекта;

Nп.б. – количество организованных на пожаре постов безопасности;

Nавт. – количество пожарных автомобилей, установленных на водоисточники и подающих огнетушащие средства. Личный состав при этом занят контролем за работой насосно-рукавных систем из расчёта: 1 человек на 1 автомобиль.

13. Определение количества отделений.

Т.к боевых расчётах гарнизона находятся преимущественно пожарные автоцистерны, то среднюю численность личного состава для одного отделения принимаем 4 человека. В указанные числа не входят водители пожарных автомобилей.

Требуемое количество отделений определяется по формуле:

N отд. = = = 7 отд.

Выводы.

Исходя из расчетов делаем вывод о том, что своих собственных сил будет недостаточно для ликвидации данного варианта аварии, поэтому необходимо усиление сил и средств за счет близлежащих пожарных подразделений.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-03-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: