Результати оцінки стійкості об’єкта до впливу ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші

Задача 2.2

(для студентів факультетів: наноелектроніки та нанотехнологій, математики та інформатики, комп’ютерних наук та технологій)

 

Оцінка стійкості роботи промислового об’єкту до дії ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші

Вихідні дані:

- ємність з вуглеводневим газом Q=1 т;

- відстань від ємності до цеху r=150 м.

Характеристика об’єкта:

- Будинок з легким металевим каркасом.

- Верстати середні.

- Верстати легкі.

- Технологічні трубопроводи.

- Стелажі.

- Відкритий розподільний пристрій.

Визначити:

1. Стійкість роботи промислового об’єкта до дії ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші (ГПС).

2. Скласти таблицю результатів оцінки стійкості.

3. У довільно обраному масштабі накреслити схему зон осередку вибуху ГПС з указівкою розташування об’єкту.

Розв’язок

1. Визначаємо радіус зони детонаційної хвилі за формулою:

 

 

2. Знаходимо радіус зони дії продуктів вибуху за формулою:

 

 

3. Визначаємо розташування промислового об’єкту в осередку вибуху газоповітряної суміші (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Розташування промислового об’єкту у вогнищі вибуху газоповітряної суміші:

I – зона детонаційної хвилі з радіусом r_I;

II – зона дії продуктів вибуху з радіусом r_II;

III – зона повітряної ударної хвилі з радіусом r_III.

 

При вибуху газоповітряної суміші промисловий об’єкт опиниться у зоні повітряної ударної хвилі, тому що r_ІІІ=r > r_І і r > r_ІІ.

4. Визначаємо відносну величину y за формулою:

 

 

5. Розраховуємо надлишковий тиск повітряної ударної хвилі для ІІІ зони при Ψ³2 за формулою:

(кПа)

6. Визначаємо основні елементи об’єкту, які впливають на стійкість його роботи, їхня характеристика складається на основі вивчення технічної і будівельної документації. Елементи, зазначені у вихідних даних, заносимо до табл. 2.6 «Результати оцінки стійкості об’єкта до впливу ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші».

7. За табл. 2.7 знаходимо для кожного елемента об’єкта значення надлишкових тисків, які викликають слабкі, середні, сильні і повні руйнування і прямокутниками з умовним штрихуванням заносимо до табл. 2.6.

8. Визначаємо межі стійкості кожного елемента. За межу стійкості приймається нижня межа середніх руйнувань.

9. Визначаємо межу стійкості об’єкта, за яку приймається мінімальна межа стійкості одного з елементів, в наведеному прикладі

ΔР_lim=12 (кПа).

10. Визначаємо ступені руйнування об'єкта при очікуваному надлишковому тиску при вибуху газоповітряної суміші, (див. пункт 5) ΔР_ІІІ=15,54 кПа, проводячи вертикальну лінію через 19,4 кПа.

11. За табл. 2.6 визначаємо, що слабкі руйнування одержать:

- верстати середні;

- кабельні наземні лінії.

Сильні:

- промислові роботи;

- комп’ютерний клас.

12. Висновки:

- промисловий об’єкт опинився в зоні середніх руйнувань;

- через те, що межа стійкості об’єкта нижче очікуваного надлишкового тиску, викликаного вибухом газоповітряної суміші, промисловий об’єкт – нестійкий:

 

ΔР_lim=12 (кПа) < ΔР_ІІІ=15,54 (кПа).

 

- оскільки межа стійкості більшості елементів 30 кПа, а очікуваний надлишковий тиск при вибуху газоповітряної суміші ΔР_ІІІ=19,4 (кПа), доцільно підвищити межу стійкості слабких елементів до 30 кПа;

- слабкими є елементи, межа стійкості яких нижче доцільної. До них відносяться: верстати середні, промислові роботи, комп’ютерний клас, кабельні наземні лінії;

- для підвищення стійкості об’єкта до впливу ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші необхідно підвищити стійкість слабких об’єктів проведенням інженерно-технічних і технологічних заходів.

 

Таблиця 2.6

 

Результати оцінки стійкості об’єкта до впливу ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші

Елементи об`єкта та його характеристика	Ступінь руйнування при ∆Pф, кПа	Межа стійкості, кПа	Доцільна межа підвищення стійкості об`єкта, кПа
∆Pф max	Елементів, кПа	Ооб’єкта, кПа
Будинок з легким металевим каркасом
Верстати середні
Верстати легкі
Технологічні трубопроводи
Стелажі
Відкритий розподільний пристрій

 

13. Інженерно-технічні заходи:

- над верстатами середніми, промисловими роботами установити металеві каркаси, створити запас найбільш нестійких вузлів і деталей;

- верстати середні міцно закріпити на фундаменті;

- в комп’ютерному класі установити на відстані 1–1,5 м від стелі металеву сітку;

- кабельні наземні лінії заглибити в грунт на 0,5 м.

- при реконструкції або капітальному ремонті на промисловому об’єкті спланувати раціональне компонування технологічного устаткування, що по можливості виключає ушкодження його уламками конструкцій та ослаблює вплив ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші.

14. Технологічні заходи:

- на період відбудовних робіт передбачити роботу промислового об’єкта з випуску продукції без використання роботів;

- завчасне проведення інженерно-технічних заходів дозволить підвищити стійкість роботи об’єкта при аварії на виробництві, пов’язаної з вибухом газоповітряної суміші, а своєчасне оповіщення виробничого персоналу про аварію дозволить швидко сховатися в укриття і забезпечити його надійний захист.