Тема: Оценка обстановки в районе пожаро- и взрывоопасного объекта

Цель: определить минимальные безопасные расстояния для человека, находящегося рядом с горящим объектом и рассчитать параметры обстановки при ЧС, сопровождающихся взрывами.

Согласно ГОСТ 12.1.004-85 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования», опасными факторами пожара, воздействующими на человека, являются:

· открытый огонь и искры;

· повышенная температуры окружающий среды и предметов (принято считать критически допустимой температурой среды - 60○ С, при температуре газа - 149○ С происходит мгновенный ожог дыхательных путей);

· токсичные продукты горения и опасные дымы (статистические исследования показывают, что более 70% людей на пожарах погибают от отравления продуктами горения);

· пониженная концентрация кислорода.

Одной из основных задач при оценке пожароопасной обстановки является расчет безопасных расстояний между элементами объекта.

Для проведения подобных расчетов необходимо знать следующие параметры:

· интенсивность облучения, при которой происходит воспламенение горючих материалов;

· зависимость интенсивности облучения от расстояния и размера излучаемой поверхности;

· температуру самовоспламенения материала;

· температуру излучающей поверхности.

При этом необходимо сделать ряд допущений: во-первых, при температуре более 800○С конвективным обменом можно пренебречь, т.е. учитывать действие только лучистой энергии; во-вторых, поглощением лучистой энергии в воздушной среде тоже пренебрегают.

Основой для расчета является уравнение Стефана-Больцмана (уравнение лучистого теплообмена между телами, разделенными не поглощающей средой).

,

где qкр–критическая плотность теплового потока для горючих материалов (или тела человека), Вт/м;

C0- коэффициент излучения абсолютно черного тела, C0=5,67 Вт/м·К;

Tи - температура излучающей поверхности, К;

Tдоп - допустимая температура на облучаемой поверхности материала или кожи человека, К;

Епр -приведенная степень черноты для системы тел, между которыми происходит теплообмен.

Причем ,

y1,2 –коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями, в который в неявной форме входит расстояние. Этот коэффициент зависит от формы и размеров поверхностей, а также от их взаимного расположения в пространстве.

По отношению излучающей и облучаемой поверхности друг к другу можно рассмотреть 3 случая (используют проекцию излучающей поверхности на плоскость, параллельную облучаемой поверхности, если эти поверхности неправильны).

1 случай:

Рис.18.1 Элемент объекта находится против геометрического центра пламени

 

Где F1 - излучающая поверхность, приведенная к прямоугольнику

r -расстояние между поверхностями

dF2 -элемент объекта

В этом случае рассматривают y/ 1,2 – коэффициент облученности для ¼ площади излучающей поверхности, который определяют по формуле:

причем y1,2=4y/ 1,2.

2 случай:

 

Рис.18.2 Элемент объекта находится на уровне земли

В этом случае y1,2=2y/ 1,2.

3 случай:

 

Рис.18.3 Излучение поверхности шара на элементарную площадку

Где F1 – излучающая поверхность;

r1 –радиус шара, м;

r2 –расстояние от центра шара до облучаемой поверхности, м;

R – расстояние до элемента объекта облучаемой поверхности, м.

В этом случае

.

Для определения безопасных расстояний при пожарах (для описанных случаев) можно воспользоваться номограммой (рис. 18.4).

Рис.18.4 Номограмма определения безопасных расстояний при пожарах.

 

По оси абсцисс на этой номограмме откладывается отношение меньшей стороны в ¼ площади излучающей поверхности к расстоянию между поверхностями F1 и dF2,а по оси ординат – величина r. На поле номограммы определяется отношении большей стороны в ¼ площади излучающей поверхности к тому же расстоянию r.

Таблица 18.1

Критическая плотность теплового потока, qкр,Вт/м2

Материал	Продолжительность облучения 3 мин	Продолжительность облучения 5 мин	Продолжительность облучения 15 мин
Древесина с шероховатой поверхностью
Древесина, окрашенная масляной краской
Торф
Картон
Резина

qкр для человека - 1050,Вт/м2, при продолжительности облучения 20 с

qкр для человека – 4000 Вт/м

Таблица 18.2

Допустимая температура при опасности самовоспламенения для некоторых горючих жидкостей и материалов

ГЖ и материалы	Тдоп, К
Ацетон
Картон
Бензин
Дизельное топливо
Нефть
Мазут
Этанол
Древесина
Хлопок, волокно
Тело человека

 

Таблица 18.3

Приведенная степень черноты, Епр

Материал	Ем	Источник	Еи
Сталь листовая Сталь окисленная Резина твердая Резина мягкая Дерево, картон, торф Толь кровельный Эмаль Каменный уголь Штукатурка Кожа человека	0,6 0,8 0,95 0,86 0,9 0,93 0,9 0,8 0,91 0,95	Факел пламени каменного угля, древесины, торфа   Факел пламени мазута, нефти   Факел пламени бензина, керосина, диз. топлива	0,7     0,85     0,98

 

Таблица 18.4

Средняя температура поверхности пламени

Горючий материал	Ти (пламени), К
Торф, мазут
Древесина, нефть, керосин
Каменный уголь, бензин
Горючие газы

 

Взрыв представляет собой процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени с переходом потенциальной энергии в кинетическую. Явление взрыва обусловлено чрезвычайно быстрым расширением сильно сжатых газов или паров и распространением в окружающей среде ударной волны (резкого скачка давления).

Различают два вида взрывов: химический и физический. Химический вызывается быстрой химической реакцией, а физический – резким изменением физического состояния системы (взрывы емкостей с газом, сосудов с перегретой жидкостью и др.)

Опасные и вредные факторы взрыва:

· фугасное действие, характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны;

· бризантное действие (действие в ближайшей зоне продуктов детонации);

· осколочное действие (осколки ВУ и окружающих предметов). Обрушивание конструкций;

· термическое действие (воспламенение);

· действие продуктов взрыва – ядовитых газов (угарный газ, сероводород, окислы азота, углекислый газ).

Химические вещества, способные участвовать в химических реакциях, которые на определенной стадии завершаются горением или детонацией, называются взрывчатыми веществами (ВВ).

Взрывчатые вещества классифицируются по различным основаниям.

По агрегатному состоянию (газообразные, жидкие, твердые и их смеси).

По форме химического превращения (бризантные (дробящиеся), метательные (пороха), пиротехнические составы (смеси)).

По чувствительности к внешним воздействиям (первичные (инициирующие) и вторичные (бризантные)).

По способу применения:

· инициирующие ВВ (гремучая ртуть, азид свинца, тетразен и др.);

· бризантные ВВ (подавляющее большинство ВВ, например, тротил, пикриновая кислота, гексоген и др.);

· пороха (дымный (черный) порох, ракетные пороха и др.);

· пиротехнические составы (смесь окислителей (хлораты, перхлораты, нитраты) и горючих (крахмал, сера, сахар) веществ).

В отдельную группу выделяют газо-воздушные смеси (ГВС).

Инициирующие ВВ используются для возбуждения детонации или горения ВВ других групп.

Горение или детонация самих инициирующих веществ происходит при незначительной затрате внешней энергии в результате теплового или механического воздействия.

Бризантные вещества могут быть однородными или неоднородными (взрывчатые смеси).

Однородные бризантные вещества: пикриновая кислота, тротил, тетрил, гексоген и нитроэфиры – нитроглицерин, пироксилин, аммиачная селитра.

Неоднородные бризантные вещества: это смеси и сплавы ВВ нормальной и повышенной мощности и смеси и сплавы на основе окислителей, главным образом, аммиачной селитры (аммониты).

Промежуточное положение между смесями веществ нормальной и повышенной мощности и смесями и сплавами на основе окислителей занимают динамиты.

Пороха также можно разделить на две группы: механические смеси и коллоидные пороха, на основе желатинированной клетчатки.

В качестве примера можно привести краткие сведения о таком взрывчатом веществе как гексоген.

Гексоген (1,3,5 - тринитро - 1,3,5 -триазациклогексан; 1,3,5-– тринитрогексагидро – сим – сим - триазин; циклотриметилентринитрамин; циклонит; RDX) – бризантное ВВ (более мощное и чувствительное в внешним воздействиям, чем тротил); mмол = 222,126; бесцветные кристаллы; tплавл = 204,5 – 205 °С; ρ = 1,816 г-см3; ΔН°обр = 70,6 КДж/моль; Растворимость при 20 ºС (% по массе): в воде – 0,07; в метаноле – 0,235; в ацетоне – 6,81; ДМФА – 20,3; СНСI3 – 0,015; 93% HNO3 – 12,5. Для гексогена ΔºНвзрыва = 54,40 кДж/кг; скорость детонации 8360 м/с (при ρ= 1,2 г/см3); объем газообразных продуктов взрыва 908 л/кг; расширение в свинцовой бомбе около 500 см3; tвспыхивания = 230 ºС.

Горение неплотных зарядов гексогена неустойчиво и переходит в детонацию. Гексоген разлагается серной кислотой, растворами щелочей при нагревании.

Получают гексоген действием на уротропин концентрированной HNO3 или её смесей с NH4NO3, CH3COOH или с (СН3СО)2О. Он может быть получен взаимодействием параформа с NH4NO3 в среде (СН3СО)2О в присутствии BF2 или нитрованием пергидро – 1,3,5-–триазин - 1,3,5 - трисульфаната К смесью HNO3, H2SO4, и SO3.

Гексоген с добавками флегматизатора (парафина, воска или его смеси с тротилом, NH4NO3, Al и другими) используются для снаряжения боеприпасов.

Гексоген используется также как компонент скального аммонита, термостойких ВВ. Структурная формула гексогена приведена на рисунке 18.5.

 

 

Рис. 18.5 Структурная формула гексогена

Взрыв обычных взрывчатых веществ (ОВВ)

Внесистемная единица избыточного давления это КГ – сила на квадратный сантиметр: 1 кгс/см2 ≈ 100 КПа.

Схема очага поражения при взрыве обычных взрывчатых веществ (ОВВ) представлена на рисунке 18.6.

 

Зона полных разрушений (≥ 49 КПа)

Зона сильных разрушений (30 ≤ ∆Рф.< 49 КПа)

 

Зона средних разрушений (18≤ ∆Рф.< 30 КПа)

 

Зона слабых разрушений (9 ≤ ∆Рф. < 18 КПа)

 

 

Рис.18.6 Схема очага поражения при взрыве обычных взрывчатых веществ

 

Критерием зонирования является значение избыточного давления во фронте ударной волны ∆Рф.