Оценка вероятности поражения людей
При взрыве облака ТВС
Ниже приводятся соотношения, которые могут быть использованы для расчета уровня вероятности поражения воздушной волной живых организмов (в том числе и человека).
Вероятность длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС, может быть оценена по величине пробит-функции:
(34)
Фактор опасности V3 рассчитывается по соотношению
(35)
Безразмерное давление и безразмерный импульс задаются выражениями:
и 
(36)
где m - масса тела живого организма, кг.
На рис.4 приведена Р-I диаграмма, соответствующая различным значениям вероятности поражения людей, попавших в зону действия взрыва [12].
Рис.4. Р-I диаграмма для экспресс-оценки
поражения людей от взрыва ТВС
Зависимости вероятности разрыва барабанных перепонок у людей от уровня перепада давления в воздушной волне:
(37)
4.2.3. Вероятность отброса людей волной давления может оцениваться по величине пробит-функции:
(38)
Здесь фактор V5 рассчитывается из соотношения
(39)
Связь функции Pri с вероятностью той или иной степени поражения находится по табл.3.
|
|
|
Таблица 3
Связь вероятности поражения с пробит-функцией
| Р, % | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 0 | 2,67 | 2,95 | 3,12 | 3,25 | 3,38 | 3,45 | 3,52 | 3,59 | 3,66 | |
| 10 | 3,72 | 3,77 | 3,82 | 3,86 | 3,92 | 3,96 | 4,01 | 4,05 | 4,08 | 4,12 |
| 20 | 4,16 | 4,19 | 4,23 | 4,26 | 4,29 | 4,33 | 4,36 | 4,39 | 4,42 | 4,45 |
| 30 | 4,48 | 4,50 | 4,53 | 4,56 | 4,59 | 4,61 | 4,64 | 4,67 | 4,69 | 4,72 |
| 40 | 4,75 | 4,77 | 4,80 | 4,82 | 4,85 | 4,87 | 4,90 | 4,92 | 4,95 | 4,97 |
| 50 | 5,00 | 5,03 | 5,05 | 5,08 | 5,10 | 5,13 | 5,15 | 5,18 | 5,20 | 5,23 |
| 60 | 5,25 | 5,28 | 5,31 | 5,33 | 5,36 | 5,39 | 5,41 | 5,44 | 5,47 | 5,50 |
| 70 | 5,52 | 5,55 | 5,58 | 5,61 | 5,64 | 5,67 | 5,71 | 5,74 | 5,77 | 5,81 |
| 80 | 5,84 | 5,88 | 5,92 | 5,95 | 5,99 | 6,04 | 6,08 | 6,13 | 6,18 | 6,23 |
| 90 | 6,28 | 6,34 | 6,41 | 6,48 | 6,55 | 6,64 | 6,75 | 6,88 | 7,05 | 7,33 |
| 99 | 7,33 | 7,37 | 7,41 | 7,46 | 7,51 | 7,58 | 7,65 | 7,75 | 7,88 | 8,09 |
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Пример 1
В результате аварии на автодороге, проходящей по открытой местности, в безветренную погоду произошел разрыв автоцистерны, содержащей 8 т сжиженного пропана. Для оценки максимально возможных последствий принято, что в результате выброса газа в пределах воспламенения оказалось практически все топливо, перевозившееся в цистерне. Средняя концентрация пропана в образовавшемся облаке составила около 140 г/м3. Расчетный объем облака составил 57 тыс.м3. Воспламенение облака привело к возникновению взрывного режима его превращения. Требуется определить параметры воздушной ударной волны (избыточное давление и импульс фазы сжатия) на расстоянии 100 м от места аварии.
|
|
|
Решение:
Сформируем исходные данные для дальнейших расчетов:
тип топлива - пропан;
агрегатное состояние смеси - газовая;
концентрация горючего в смеси Сг = 0,14 кг/м3;
масса топлива, содержащегося в облаке, Мг = 8000 кг;
удельная теплота сгорания топлива qг = 4,64·107 Дж/кг;
окружающее пространство - открытое (вид 4).
Определяем эффективный энергозапас ТВС Е. Так как Сг > Сст, следовательно,
Дж.
Исходя из классификации веществ, определяем, что пропан относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 4 (открытое пространство). По экспертной табл.2 определяем ожидаемый режим взрывного превращения облака ТВС - дефлаграция с диапазоном видимой скорости фронта пламени от 150 до 200 м/с. Для проверки рассчитываем скорость фронта пламени по соотношению (2):
м/с.
Полученная величина меньше максимальной скорости диапазона данного взрывного превращения.
|
|
|
Для заданного расстояния R = 100 м рассчитываем безразмерное расстояние Rx:
Рассчитываем параметры взрыва при скорости горения 200 м/с. Для вычисленного безразмерного расстояния по соотношениям (9) и (10) определяем величины Px1 и Ix1:
Так как ТВС - газовая, величины Px2, Ix2 рассчитываем по соотношениям (5) и (6):
Согласно (11) определяем окончательные значения Px и Ix:
Из найденных безразмерных величин Px и Ix вычисляем согласно (12) и (13) искомые величины избыточного давления и импульса фазы сжатия в воздушной ударной волне на расстоянии 100 м от места аварии при скорости горения 200 м/с:
Па;
Па·с.
Используя полученные значения DP и I, находим:*
Pr1 = 6,06, Pr2 = 4,47, Pr3 = -1,93, Pr4 = 3,06, Pr5 = 2,78
(при расчете Pr3 предполагается, что масса человека 80 кг).
Это согласно табл.3 означает: 86% вероятность повреждений и 30% вероятность разрушений промышленных зданий, а также 2,5% вероятность разрыва барабанных перепонок у людей и 1% вероятность отброса людей волной давления. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.
Пример 2
В результате внезапного раскрытия обратного клапана в пространство, загроможденное подводящими трубопроводами, выброшено 100 кг этилена. Рядом с загазованным объектом на расстоянии 150 м находится помещение цеха. Концентрация этилена в облаке 80 г/м 
. Требуется определить степень поражения здания цеха и расположенного в нем персонала при взрыве облака ТВС.
|
|
|
Решение:
Сформируем исходные данные для дальнейших расчетов:
горючий газ - этилен;
агрегатное состояние смеси - газовая;
концентрация горючего в смеси Сг = 0,08 кг/м3;
стехиометрическая концентрация этилена с воздухом Сст = 0,09;
масса топлива, содержащегося в облаке, Мг = 100 кг;
удельная теплота сгорания горючего газа qг = 4,6·107 Дж/кг;
окружающее пространство - загроможденное.
Находим эффективный энергозапас горючей смеси E. Так как Сг < Сст, следовательно,
Дж.
Исходя из классификации веществ, определяем, что этилен относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 1 (загроможденное пространство). По экспертной табл.2 определяем диапазон ожидаемого режима взрывного превращения облака топливно-воздушной смеси - первый, что соответствует детонации.
Для заданного расстояния 150 м определяем безразмерное параметрическое расстояние l:
По соотношениям для падающей волны (14)-(19) находим:
амплитуда фазы давления
или DP+ = 6,5·103 Па при P0 = 101325 Па;
амплитуда фазы разрежения
или DP- = 2·103 Па при P0 = 101325 Па;
длительность фазы сжатия
t+ = 0,0509 с;
длительность фазы разрежения
t- = 0,127 с;
импульсы фаз сжатия и разрежения
I+ » I- = 126,4 Па·с.
Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения в наиболее опасном случае детонации газовой смеси может быть описана соотношением
Используя полученные значения DP+ и I+, по формулам п.4 имеем:
Pr1 = 2,69; Pr2 = 1,69; Pr3 = -11,67; Pr4 = 0,76; Pr5 = -13,21
(при расчете Pr3 предполагается, что масса человека 80 кг).
Это согласно табл.3 означает 1% вероятность разрушений производственных зданий. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.
По соотношениям для отраженной волны (21)-(26) находим:
амплитуда отраженной волны давления
DPr+/P0 = 0,14 или DPr+ = 1,4·104 Па при P0 = 101325 Па;
амплитуда отраженной волны разрежения
DPr-/P0 = 0,174 или DPr- = 1,74·104 Па при P0 = 101325 Па;
длительность отраженной волны давления
tr+ = 0,0534 с;
длительность отраженной волны разрежения
tr- = 0,1906 с;
импульсы отраженных волн давления и разрежения:
Ir+ = 308 Па·с;
Ir- = 284,7 Па·с.
Форма отраженной волны при взаимодействии со стенкой
Используя полученные значения DP+ и I+, по формулам п.4 имеем:
Pr1 = 4,49; Pr2 = 3,28; Pr3 = -7,96; Pr4 = 1,95; Pr5 = -9,35.
Это согласно табл.3 означает вероятности: 30% повреждений и 4% разрушений производственных зданий. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 623; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!