Б) Оценка устойчивости цеха к воздействию теплового излучения:

Задача

На предприятии находится емкость в которой содержится сжижений пропан М_в=40 тон.

В результате аварийной утечки от искры внешнего источника произошёл взрыв.

а) Оценить устойчивость цеха к воздействию ударной волны.

б) Оценить устойчивость цеха к воздействию теплового излучения.

  R=230м  С_СТ=0,9    К₁=1  К₂=0,9 К₃=0,85

 

Краткая характеристика цеха:

 

Здание	Фидерная или трансформаторная подстанция из кирпича или блоков
Технологическое оборудование	Трансформаторы от 100 до 1000 кВт
КЭС	Кабельная наземная линия
Возгораемые материалы	Мягкая кровля Изоляция кабеля

 

 

а) Оценка устойчивости цеха к воздействию ударной волны:

 

1. Массу пропана (Мо), перешедшего в атмосферу при разгерметизации емкости, определяем по формуле:

М_В=М_{В *} g = 40* 0,5= 2 0 т.

2. Объем образовавшегося полусферического облака ГВС (Vq) определяем по формуле:

 

3. Диаметр (d₀) полусферического облака ЛВС определяем по формуле:

     

 

Полученное значение d₀> d_min (см. табл. 1, с:5). Таким образом, возник­новение детонации в облаке ГВС вполне вероятно, а принятый в условии за­дачи сценарий событий оправдан.

4. Массу горючего облака (т) определяем по формуле:

m =ρ _* V ₀ =1, 315 *252134,9=331557,4кг.

5. Тротиловый эквивалент (m_Т) наземного взрыва полусферического об­лака ГВС определяем подформуле:

 

 

6. Эффективное избыточное давление во фронте детонационной волны (ΔР_D) определяем пo формуле:

     ΔР _D =2000*(γ-1)* Q _В * ρ - P ₀ =2000*(1,257-1)*2,801*1,315-101,325=1791,9кПа

7. Параметр α определяем по формуле:

8. Радиус действия детонационной волны (R_D) определяем по формуле:

 

Расстояние до цеха R= 250 м больше R_D. Таким образом, цех не попал в зону детонационной волны.

 9. "Приведенное "расстояние до цеха (R_П) определяем по формуле :

 

10. "Приведенное " давление (Р_П) определяем по формуле :

 

 

   11. Избыточное давление во фронте ударной волны (ΔP_Ф) в районе цеха определяем по формуле :      

  

                        Δ P _Ф = Р₀ *Р_П =101,325*0,531=53,8 кПа.

     12. Избыточное давление ударной волны, действующее на элементы, на­ходящиеся внутри здания цеха (ΔP_ФК), определяем по формуле:

 

               Δ P _ФК =К₁*К₂*К₃* Δ P _Ф =1*0,9*0,85*53,8=41,2 кПа.

    

   13. Избыточное давление ударной волны, действующее на элементы, на­ходящиеся внутри здания цеха (ΔP_ФП), определяем по формуле:

          Δ P _ФП = Δ P _ФК *С_СТ=41,2*0,9=37,08 кПа.

   14.По данным приложения 2 (с.32) составим таблицу для оценки устойчивости к воздействию ударной волны всех основных элементов цеха (здания, технологического оборудования и КЭС).

 

Оценка устойчивости механического цеха к воздействию ударной волны

 

Элементы цеха	Степень разрушения при ΔPФ , кПа	ΔPФ lim, кПа	Примечание
Здание: фидерная или трансформаторная подстанция из кирпича или блоков		20	Предел устойчивости цеха к воздействию ударной волны 20кПа
Технологическое оборудование: Трансформаторы от 100 до 1000 кВт		30
КЭС: кабельная наземная линия		30

 

Примечание: 1. ΔP_{Ф lim} - предел устойчивости элементов цеха к воздействию удар­ной волны;

2. Избыточное давление, действующее на элементы цеха, по­казано жирной вертикальной чертой; 3.Степени разрушений элементов цеха:

 

    - слабые,                                - средние,                           - сильные.

 

Анализ данных таблицы: Согласно данных приложения 4, в резуль­тате воздействия ударной волны в здании цеха возможна значительная де­формация несущих кирпичных конструкций, будет разрушена большая часть перекрытий и стен, возникнут сплошные завалы. Трансформаторы имеют среднюю степень поврежденности. Кабельная наземная элек­тросеть получит множественные разрывы. Возможны вторичные разруше­нии оборудования и КЭС, вследствие обрушения большей части перекрытий и стен здания.

Восстановление элементов цеха: Трансформаторы могут быть вос­становлены, если они не получат сильных разрушений, в результате обруше­ния большей части перекрытий и стен здания.

Из всех элементов цеха здание имеет наименьший предел устойчивости к воздействию ударной волны и является наиболее уязвимым элементом цеха. Предел устойчивости здания к воздействию ударной волны, равный 20 кПа, является пределом устойчивости цеха. Согласно расчету, он оказался мень­ше избыточного давления ударной волны, действующего на здание.

Анализ поражения людей: Незащищенные люди, находящиеся на рас­стоянии 230 м от эпицентра взрыва, в том числе вблизи трансформаторной подстанции, могут получить травмы средней тяжести (см. табл.4, с.9). Из находящихся в цехе людей сразу может погибнуть примерно половина, так как большая часть перекрытий и стен здания будет разрушена, и образуются сплошные завалы. Оставшиеся в живых могут быть погребены под завалами и пора­жены в различной степени обломками строительных конструкций, осколка­ми разбитого стекла, упавшим и опрокинутым оборудованием (см. с, 10).

Вывод: Трансформаторная подстанция является неустойчивым к воздействию удар­ной волны. Требуются мероприятия по повышению устойчивости цеха.

б) Оценка устойчивости цеха к воздействию теплового излучения:

15. Согласно условию задачи, масса пропана (Мщ), образовавшая огнен­ный шар, равна

Мщ=М_в - M_D= 40-20=20 т.

16. Радиус огненного Шара (R_Ш) определяем по формуле:

 

Расстояние до цеха R=250 м больше удвоенного радиуса огненного шара

2* R_Ш =2*74,65=149,3 м, что позволяет вести расчет по методике, изложен­ной в п. 1.2.4.

 

17. Считаем, что огненный шар имеет сферическую форму. Площадь по­верхности огненного шара (S) равна

S=4*π* R_Ш² = 4 *3,14*74,65²=69992,14 м².

18. Время существования огненного шара t_S определяем по формуле:

 

 

19. Мощность поверхностной эмиссии теплового излучения огненного шара (Е) определяем по формуле:

 

 

20. Коэффициент F, учитывающий фактор удаленности цеха от емко­сти, определяем по формуле:

 

     21. Проводимость воздуха (Тр) определяется по формуле:

Т_Р=1-0,058-lnR=l-0,058-1п230=0,685.

22. Импульс теплового излучения огненного шара (Q), падающий на зда­ние цехау определяется по формуле:

Q  =  E*F*Tp*t_S = 386,5*0,091*0,685*10,3 = 248,15 кДж/м².

      23. Пользуясь данными приложения 5 (с. 38), составим таблицу для оценки устойчивости цеха к воздействию теплового излучения.

 

Оценка устойчивости механического цеха к воздействию теплового излучения

Возгораемые элементы (мате­риалы) в цехе и их характеристики	Тепловой импульс вызывающий возгорание элементов цеха кДж/м2	Предел устойчивости цеха к тепловому излучению Qlini, кДж/м2	Тепловой импульс в районе цеха Q, кДж/м2	Разрушения здания цеха	Зона пожаров, в которой может оказаться цех *
Кровля мягкая	580	250	248,15	сильные	участок пожара в завалах
Изоляция кабеля	250

[1] Примечание:Зона пожаров, в которой может оказаться цех определяется с учетом анализа обстановки, сложившейся в результате взрыва в соседних здани­ях и сооружениях.

Анализ данных таблицы: В результате воздействия теплового излу­чения огненного шара, в трансформаторной подстанции могут воспламениться изоляция кабеля. Мягкая кровля не пострадает. Однако, если очаги возгорания не будут быстро ликвидиро­ваны, возможно ее воспламенение и горение в завалах.

Изоляция ка­беля имеют наименьший предел устойчивости к воздействию теплового излучения и являются наиболее уязвимыми элементами трансформаторной подстанции. Их предел устой­чивости к воздействию теплового излучения, равный 250 кДж/м², является пределом устойчивости трансформаторной подстанции. Согласно расчету, он оказался почти равной предельному значению, тепло­вого импульса в районе трансформаторной подстанции.

Анализ поражения людей: Незащищенные люди, находящиеся на рас­стоянии 230 м от-эпицентра взрыва получат ожоги второй степени открытых участков тела (см. табл.6, с. 16) и на них будет гореть спецодежда (см. приложение 5). Люди внутри здания трансформаторной подстанции, оказавшиеся под непосредственным воздействием теплового излучения получат ожоги второй степени открытых участков тела, и на них будет гореть спецодежда. В затененных участках трансформаторной подстанции и в завалах люди от воздей­ствия теплового излучения огненного шара не пострадают. Возможно их поражение при горений возгораемых материалов цеха (ожоги, удушье и от­равление токсичными продуктами горения).

  Вывод: Трансформаторная подстанция является неустойчивым к воздействию тепло­вого излучения. Требуются мероприятия по повышению устойчивости трансформаторной подстанции.

 

---

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 78; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!