Приклад виконання контрольної роботи.

 

Провести прогноз можливої обстановки яка може скластися при випарі етилацетату у приміщенні цеху №20 із поверхні розливу 350 м², якщо час випару склало 40 хв., швидкість вітру 1,5 м/с, задана температура 18^оС. У цеху №20 кількість працюючих – 12 чоловік, у сусідніх будинках: цех №14 – 9 чол., цех №13 – 9 чол., цех №18 – 9 чол. А також провести розрахунок сил та засобів для гасіння пожежі та проведення аварійно-рятувальних робіт. Організувати гасіння пожежі.

Варіант виїзду пожежно-рятувальних підрозділів №1, варіант водопостачання К-150 (Н=0,6 МПа), кількість піноутворювача на об’єкті – 10 т.

Рішення:

З довідників або з додатків виписуємо такі параметри:

Нижня концентраційна межа поширення полум'я дорівнює j^о_н = 2%, константи Антуана А = 6,2267; В = 1244,95; С_а = 217,88, температура спалаху рідини t_спал= - 3 ^оС (т.1 додаток 2).

3.1. Проводимо розрахунок температури при вибуху пари.

3.1.1. Складаємо рівняння реакції горіння:

 

C₄H₈O₂ + 5(О₂ + 3,76N₂) = 4CO₂ + 4H₂O + 5*3.76N₂

b = 4 + 2 - 1 = 5

 

3.1.2. Визначаємо теоретичне число молів продуктів горіння u^о_пг:

 

u^о_пг= 4 + 4 + 5·3,76 = 26,8 моль/моль.

3.1.3. Визначаємо теоретичне число молів початкової суміші u_ісх:

 

u_ісх = 1 + 5·4,76 = 24,8 моль/моль.

3.1.4. Визначаємо нижчу теплота згоряння етилацетату:

 

Q_н = ½4 · (-393,78) + 4 · (-241,84) - 442,9½ = 2099,58 кДж/моль,

 

де: DН_fCO2 = - 393,78 кДж/моль;

DН_fН2О= - 241,84 кДж/моль;

DН_f – таблиця 3 додаток 2

 

кДж/кг.

 

3.1.5. Визначається внутрішня енергія початкової суміші:

 

Dn = 26,8 – 24,8 = 2 моль/моль,

 

Dn = v_пг⁰ – v_вих,

 

U_виб = 2099,58 + 2 · 8,314 · 10^-3 · 293 = 2104,45 кДж/моль.

3.1.6. Визначаємо середній тепловміст продуктів вибуху U_ср:

 

кДж/моль.

 

3.1.7. Орієнтуючись на внутрішню енергію азоту, визначаємо температуру вибуху у першому наближенні Т₁ = 3000 К (таблиця 4 додаток 3).

3.1.8. Визначаємо внутрішню енергію продуктів вибуху U_пг1 при температурі вибуху Т₁:

 

U_пг1 = U_СО2 · n _СО2 + U_Н2О · n_Н2О + U_N2 · n_N2,

 

U_пг1 = 137,72 · 4 + 113,18 · 4 + 76,92 · 5 · 3,76 = 2449,7 кДж/моль.

 

Так як U_пг1 опинилося більше ніж U_виб, приймаємо друге значення температури Т₂ менше ніж Т₁.

 

3.1.9. Визначаємо температуру вибуху у другому наближенні виходячи з того, що друге значення Т₂ = 2600 К.

 

3.1.10. Визначаємо внутрішню енергію продуктів вибуху U_пг2 при температурі вибуху Т₂:

 

U_пг2= 116,19 · 4+ 93,95 · 4 + 65,44 · 5 · 3,76 = 2070,8 кДж/моль.

 

Так як U_пг2 опинилося менше ніж U_виб, температуру вибуху можна визначити методом лінійної інтерполяції.

 

3.1.11. Визначаємо температуру вибуху методом лінійної інтерполяції;

 

К.

3.2. Проводимо розрахунок маси рідини, що випарувалася.

3.2.1. Визначаємо тиск насичених парів рідини по рівнянню Антуана:

 

t = 18 ^оС,

 

 

3.2.2. Визначаємо інтенсивність випару етилацетату:

 

I_вип = М · Р_н._п (0,734 + 1,637 · v_ветр) · 10^-6

 

де: М – мольна маса речовини, кг/кмоль,

 

М = 12 · 4 + 1 · 8 + 16 · 2 = 88 кг/кмоль

 

I_вип = 88 · 7,6 · (0,734 + 1,637 · 1,5) ·10^-6 = 2,13 · 10^-3 кг/(м²·с).

 

3.2.3. Визначаємо масу рідини, що випарувалася:

 

m_пар = I_вип · S_вип · t_вип= 2,13 · 10^-3 · 350 · 40 · 60 =1789 кг.

 

3.3. Визначаємо радіус зони загазованості при випарі рідини.

3.3.1. Щільність парів:

 

.

 

3.3.2. Константа випару:

 

К= 40/60 = 0,67.

 

3.3.3. Радіус зони загазованості:

 

м

 

3.4. Визначаємо тротиловий еквівалент вибуху пари газової суміші.

3.4.1. Маса речовини, що бере участь у вибуху визначаємо при умовах, що Z – приймається рівним 0,3:

 

m_пр = 1789* 0,3 = 536,7 кг.

 

3.4.2. Тротиловий еквівалент вибуху:

 

W_тнт =23865,7 × 536,7 × 10^-5 = 128,08 кг.

 

3.5. Визначаються параметри вибуху.

3.5.1. Визначаємо радіус вогненної сфери:

 

.

 

3.5.2. Визначаємо час життя вогненної сфери:

 

.

 

3.5.3. Визначаємо радіус вражаючої дії ударної хвилі для людей DР = 12 кПа:

 

,

 

і для будівельних споруджень DР = 50 кПа (зона повних руйнацій)

 

,

 

DР = 30 кПа (зона сильних руйнацій)

 

,

 

DР = 20 кПа (зона середніх руйнацій)

 

,

 

DР = 10 кПа (зона слабких руйнацій)

 

.

 

3.6. Визначаємо радіус поразки відкритих ділянок шкіри та сітківки очей тепловим випромінюванням при запаленні пари газової суміші.

3.6.1. Для шкіряного покрову людини:

 

.

 

3.6.2. Для сітківки очей людини:

 

.

 

3.6.3. Визначаємо кількість втрат серед робітників об’єкту (таблиця 1 додатку 3):

· цех №20 – 20 чоловік, з них:

- 60% – тобто 12 чоловік – безповоротні;

- 40% – тобто 8 чоловік – санітарні;

· цех №14 – 5% - тобто одна особа.

 

Висновки:

На підставі проведеного розрахунку встановлено, що при випаруванні етилацетату радіус зони, у якій концентрація буде перевищувати нижню концентраційну межу поширення полум'я, складе 30,3 метра.

При вибуху парів руйнації та пошкодження будинків і споруджень відбудуться в радіусі 56 метрів. При цьому цех №20 може бути повністю зруйновано, руйнувань середнього ступеню можуть зазнати два резервуара з сирою нафтою, а також цех №14. На відстані 34,5 метра можливі опіки відкритих ділянок шкіри людини, на відстані 41,6 метра можлива уразка сітківки очей, а ударна хвиля може заподіяти травми на відстані 49,3 метри. В наслідку вибуху під уламками цехів №20 та №14 можуть залишитися люди, в завалах можливе виникнення пожеж, у наслідку руйнування резервуарів можливо витікання сирої нафти в обвалування та її спалахування. Для ліквідації наслідків аварії потрібно визначити необхідну кількість сил та засобів.

 

3.7. Розрахунок сил та засобів для проведення аварійно-рятувальних робіт та гасіння пожеж.

3.7.1. Розрахунок сил та засобів для рятування завалених людей (таблиця 2 додатку 3):

в цеху №14 2 години на 1 особу = 2 чол. год.

в цех №20 20 годин на 1 особу = 20 ^.20 =400 чол. год

 

рятівник

 

3.7.2. Розрахунок сил та засобів для гасіння пожеж:

Резервуарний парк (висота обвалування резервуарів 1,5 м.)

3.7.2.1. Визначаємо можливу площу пожежі (приймаємо як площу обвалування зруйнованих резервуарів):

 

.

 

3.7.2.2. Визначаємо кількість пінних стволів ГПС-600 для гасіння в обвалуванні:

стволів ГПС-600

 

3.7.2.3. Визначаємо кількість водяних стволів для охолодження сусідніх резервуарів:

ствол “А”

 

Враховуючи обстановку на охолодження кожного сусіднього резервуару потрібно подати не менше одного ствола “А” всього = 3 ствола “А”.

 

3.7.2.4. Визначаємо кількість піноутворювача, потрібного для гасіння нафти:

 

V_ПУ = Q_ПУ × t_Г × 60 × K × N_ГПС = 0,36 × 10 × 60 × 3 × 9 = 5832 л.

 

3.7.2.5. Визначаємо витрати води для роботи ГПС та захисту резервуарів:

 

Q_В = N_ГПС · Q_ГПС + N_СТ · Q_СТ = 9 · 5,64+3 · 7,4= 72,96 л/с.

 

3.7.2.6. Визначаємо кількість пожежних машин для подачі стволів:

 

ГПС- 600

 

стволів “А” АЦ

 

3.7.2.7. Визначаємо кількість особового складу для гасіння пожежі в обвалуванні:

 

N_О/С = N_ГПС × 2 + N_СТ × 2 + N_М + N_ЗВ = 9 × 2 + 3 × 2 + 4 + 2 =30 чол.

 

3.7.2.8. Визначаємо кількість відділень на АЦ:

 

відділень.

 

3.7.3. Визначаємо кількість відділень для ліквідації горіння у завалах (розрахунковий час гасіння пожежі у зруйнованих будинках – 3 год.):

 

відділень.

 

3.7.4. Визначаємо фактичні витрати води на гасіння завалів (одне відділення може подати ~15л/с води):

 

Q = N_ВІД × 15 = 5 × 15 = 75 л/с.

 

3.7.5. Визначаємо загальні фактичні витрати води;

 

Q_Ф = 72,96 + 75 = 148 л/с,

 

Q_ВОДОПР = 110 л/с (т. 4.1. довідник КГП).

 

У зв’язку з тим, що водопровідна мережа не забезпечує потрібні витрати води, потрібно один пожежний автомобіль встановити на градирню. Відстань від якої до цеху №20 складає 230 м.

 

3.7.6. Визначаємо граничну відстань по поданню піни на пожежу:

 

,

.

 

3.7.7. Визначаємо граничну відстань по поданню води на пожежу:

 

.

 

Бачимо, що l_ПР по поданню води на пожежу менше, ніж відстань до градирні, тому визначаємо кількість машин, потрібних для надання води перекачуванням.

По таблиці 4.16 Довідника КГП визначаємо відстань між машинами при перекачуванні. По таблиці нам підходить схема надання води – 4 ст. “Б”, 2 ст. “А” по двом рукавам d=77 мм., напір на насосі 90м., кількість рукавів між машинами – 26, тобто у метрах 26 · 1,2 · 20 = 624 м. Таким чином досить однієї машини.

Одна машина встановлюється на градирню, а друга – у місця пожежі.

 

3.7.8. Визначаємо потрібну кількість особового складу:

 

чол.

 

3.7.9. Визначаємо загальну кількість особового складу:

 

чол.

 

3.7.10. Визначаємо загальну кількість відділень для ліквідації аварії:

 

відділень.

 

Висновки:

Для гасіння пожежі та ліквідації аварії потрібно 26 відділень на основних пожежних автомобілях. У гарнізоні по виклику №3 на цей об’єкт прибуває лише 10 відділень на основних пожежних автомобілях, тому потрібно:

1. Оголосити команду “Збір” особовому складу гарнізону, ввести в бойовий розрахунок резервну техніку.

2. Задіяти міжобласний план залучення сил та засобів сусідніх ГУ (У) МНС України.

3. Створити на місті аварії (пожежі) оперативний штаб до складу якого залучити представників об’єкту.

4. Забезпечити доставку на місце пожежі будівельної техніки (автокранів,екскаваторів, вантажівок та ін.), додаткову кількість (пожежних рукавів, стволів та ін.)

5. Викликати на місце аварії медичну службу.

3.8. Пропозиції по організації аварійно-рятувальних робіт та гасінню пожежі.

Керівнику гасіння пожежі (КГП):

- на місці пожежі відзначити три сектори: сектор 1 – резервуарний парк: дві бойові дільниці. БД-1 гасіння нафти в обвалуванні – подати 9 стволів ГПС-600, БД-2 захист сусідніх резервуарів – подати 2 стволи “А”. Сектор 2 – цех №20: чотири бойові дільниці. БД-1 північна сторона цеху – подати 2 стволи “А”: задача ліквідація горіння у завалах, БД-2 східна сторона цеху – подати 3 стволи “А”: задача ліквідація горіння у завалах, БД-3 південна сторона цеху – подати 2 стволи “А”: задача ліквідація горіння у завалах, БД-4 західна сторона цеху – подати 3 стволи “А”: задача ліквідація горіння у завалах. Сектор 3 – цех №14: одна бойова дільниця – північна сторона цеху – подати 2 стволи “Б”: задача захист цеху №14;

- створити штаб пожежогасіння до складу якого залучити представника об’єкту;

- призначити відповідальних за безпеку праці та пінну атаку;

- через представника об’єкту викликати на місце пожежі робітників у кількості 70 чоловік для надання допомоги пожежно-рятувальним підрозділам;

- викликати на місце пожежі відповідні служби об’єкту;

- довести до особового складу заходи безпеки виконання аварійно-рятувальних робіт та гасіння пожеж.

Начальнику оперативного штабу (НШ):

- організувати зв’язок на пожежі;

- викликати до місця аварії спеціальні служби міста та ін. згідно планом взаємодії;

- визначити місця розташування аварійних служб, що прибувають на аварію та встановити з ними зв’язок;

- створити резерв ланок ГДЗС та пожежно-рятувальної техніки, визначити порядок виклику, залучення необхідної кількості сил та засобів із сусідніх ГУ(У) МНС України.

Начальнику тилу (НТ):

- найбільш доцільні шляхи прокладки магістральних ліній та способи подання вогнегасних речовин до місця пожежі;

- місця розташування пунктів зігрівання та прийняття їжі для особового складу, який приймає участь в аварійно-рятувальних роботах;

- місце заправки пожежних машин вогнегасними речовинами, піноутворювачем, порошками та ін. та паливомастильними матеріалами;

- способи захисту пожежно-рятувальної техніки від впливу небезпечних чинників пожежі та ін.

 

Відповідальному за техніку безпеки:

- забезпечення своєчасного виводу рятувальників із небезпечної зони при загрозі руйнування конструкцій будинків або вибуху установок та апаратів;

- дотримання заходів безпеки від ураження електричним струмом;

- надання сигналів сповіщення на відступ з бойових позицій при небезпеці подальшого руйнування;

- забезпечення безпеки рятувальників при розробці уламків та витягнення з них постраждалих.

Представнику об’єкта при штабі пожежогасіння:

- можливість та місця безпечного вимкнення апаратів що знаходяться під тиском, перекриття трубопроводів та ін.;

- можливість перекачування пожежонебезпечних речовин у резервні ємкості;

- можливість застосування стаціонарних систем пожежогасіння;

- можливість підвищення тиску у водопровідній мережі об’єкту;

- залучення до проведення аварійно-рятувальних робіт техніки об’єкту;

- забезпеченість та поповнення пально-мастильними матеріалами працюючої техніки;

- залучення до аварійно-рятувальних робіт та гасіння пожеж працівників об’єкту.

 

 

Вибір варіанту завдання.

Таблиця №4.1.

Деякі параметри для горючих речовин

(остання цифра залікової книжки)

 

№ п/п	Речовина	Формула	tСПАЛ 0С	DНf кДж/моль	Константи Антуана	jН, %	tКИП, 0С
А	В	Са
	Гексан	С7Н16	-4	-187,7	6,076	1295,405	219,82	1,07	98,4
	Акролєін	С3Н4О	-26	-58,5	6,190	1156,947	230,6	2,8	52,2
	Алліловий спирт	С3Н6О		-131,8	7,0594	1944,765	247,6	2,5	96,6
	Октан	С8Н18		-208	6,0939	1379,356	211,896	0,9	125,7
	Ацетон	С3Н6О	-18	-217,5	6,3755	1281,721	237,09	2,7	56,5
	Ацетонитрил	С2Н3N		-25,62	7,27		273,00	3,8
	Бензол	С6Н6	-11	82,9	5,6139	902,275	187,1	1,43	80,1
	Бутаналь	С4Н8О	-7	-205	7,0839	1768,4	273,00	1,8	75,2
	Бутанон	С4Н8О	-6	-238,3	6,1494	1292,791	232,34	1,9	79,6
	Бутилацетат	С6Н12О		-526	6,2520	1430,418	210,75	1,35	118,0

 

Таблиця №4.2.

Передостання цифра залікової книжки

 

Передостання цифра № зал. книжки	№ цеху	Площа розливу,м2	Кількість працюючих
			12/10
			17/9
			10/12
			9/12
			11/17
			13/15
			10/10
			11/11
			12/13
			11/9

 

Примітка: у графі кількість працюючих: чисельник – кількість працюючих у даному цеху, знаменник – кількість працюючих у всіх сусідніх спорудах.

Таблиця №4.3.

Третя цифра залікової книжки

 

Третя цифра залікової книжки	Варіант розкладу виїздів пожежно-рятувальних підрозділів	Варіант водопостачання	Кількість піноутворювача на об’єкті, т.
		К-150 мм Н = 0,6 МПа
		К-250 мм Н = 0,8 МПа
		К-200 мм Н = 0,6 МПа

 

Примітка: Якщо третя цифра залікової книжки відсутня, то приймається цифра “0”

Таблиця №4.4

Параметри, що вибираються по другій цифрі залікової книжки

 

Параметр
t0, оС
vвет, м/с	1,5	2,6	2,3	1,8	3,1	2,6	2,1	1,7	1,3	2,4

Таблиця №4.5

Параметри, що вибираються по третій цифрі залікової книжки

 

Параметр
t вип. , хв

 

Варіанти розкладу виїздів пожежно-рятувальних підрозділів гарнізону.

Варіант №1

Час слідування хв.	Виклик №1	Час слідування хв.	Виклик №2	Час слідування хв.	Виклик №3
	ДПЧ-3 АЦ-40(130)63А		СДПЧ-5 АЦ-40(130)63А АВ-40(375)Ц1		СДПЧ-12 АЦ-40(130)63Б АЦ-40(130)63Б
	АЦ-40(130)63А АВ-40(375)Ц1 АКП-30		СДПЧ-7 АЦ-40(131)153 АД-30(131)		СДПЧ-1 АЦ-40(130)63А АЦ-40(131)153

 

Варіант №2

Час слідування хв.	Виклик №1	Час слідування хв.	Виклик №2	Час слідування хв.	Виклик №3
	ДПЧ-2 АЦ-40(131)153		СДПЧ-10 АЦ-40(133)Г1 АВ-40(375)Ц1		СДПЧ-3 АЦ-40(130)63Б АЦ-40(130)63Б
	АЦ-40(130)63Б АЛ-30(131)		СДПЧ-6 АЦ-40(130)63А АЦ-40(130)63А АКП-30		СДПЧ-4 АЦ-40(130)63А АЦ-40(130)63А

Варіант №3

Час слідування хв.	Виклик №1	Час слідування хв.	Виклик №2	Час слідування хв.	Виклик №3
	ДПЧ-7 АЦ-40(130)63А		СДПЧ-6 АЦ-40(130)63А АЦ-40(130)63А А30-12(672)		СДПЧ-16 АЛ-30(131) СДПЧ-4 АЦ-40(130)63А АЦ-40(130)63А
	АВ-40(375)Ц1 АКП-30		СГПЧ-16 АЦ-40(131)153 АЦ-40(130)63А		СДПЧ-3 АЦ-40(130)63А АЦ-40(130)63А
			СДПЧ-14 АЦ-40(130)63Б		СДПЧ-8 АЦ-40(130)63А АЦ-40(130)63А

 

Приклад:

Залікова книжка 03-017

Остання цифра – 7:

По таблиці 4.1: речовина бутаналь.

Передостання цифра – 1.

По таблиці 4.2: цех №9 – цех піролізу, кількість речовини, яка випарувалася S = 400 м², кількість працюючих в цеху №9 – 17 чоловік, у сусідніх цехах по 9 у кожному.

Третя цифра – 0.

По таблиці 4.3: варіант розкладу виїздів пожежно-рятувальних підрозділів – “1”, варіант водопостачання К-150 мм., Н = 0,6 МПа, кількість піноутворювача на об’єкті 15 т.

По таблиці 4.5:t _вип.= 45 хв.

Друга цифра – 3.

По таблиці 4.4: t₀ = 10 ⁰C, v_вітру= 1,5 м/с.

Таблиці вихідних даних.

Таблиця №5.1.

Розподілення втрат в уражених будівлях, %

 

Структура уражень	Форма руйнувань
слабкі руйнування	середні руйнування	сильні руйнування	повні руйнування
Загальні
Безповоротні
Санітарні

Таблиця №5.2.

Попередня оцінка часу потрібного для надання допомоги ураженим

 

Форма руйнувань	Затрати часу на одного ураженого	Кількість уражених, Чол.	Загальні затрати, чол×год.
середні		n1	2n1
сильні		n2	8n2
повні		n3	20n3
		Всього:	“СУММА”S

 

Примітка: 1. Загальна тривалість надання допомоги - не більш 10 годин.

 

Таблиця №5.3.

Наслідки впливу надлишкового тиску на організм людини та будівельниі конструкції

 

Надлишковий тиск DR, кПа	Наслідки	Коефіцієнт Y для розрахунку
Для організму людини
	Летальний наслідок від розірвання легких	3.5
	Розрив барабанних перетинок	4,9
	Легкі травми і контузії	9.8
Для будинків і споруджень
	Повні руйнації будинків і споруджень	4.1
	Сильні руйнації і пожежі	5.4
	Середні руйнації і можливі пожежі	6.9
	Слабкі руйнації будинків і спорудження, можливі окремі пожежі	11.2
	Граничне значення надлишкового тиску	18.5
	Руйнації віконного скла

Таблиця №5.4.

Внутрішня енергія продуктів вибуху, кДж/моль

 

Температура, K	Внутрішня енергія продуктів вибуху, кДж/моль.
CO2	H2O	N2	HF	HCl	HBr	SO2
	0,00	0,00	0,00	0,00	27,35	67,90	64,06
298,15	6,93	7,49	6,25	6,18	33,57	74,10	42,19
	10,11	10,11	8,39	8,31	35,71	76,20	75,61
	17,37	15,53	12,68	12,52	39,96	80,50	83,28
	25,64	21,43	17,21	16,78	44,32	85,00	91,83
	34,59	27,81	22,00	21,12	48,91	89,70	100,92
	44,02	34,73	27,03	25,61	53,73	94,70	110,33
	53,81	42,13	32,23	30,25	58,74	99,80	119,98
	63,87	49,97	37,58	35,08	63,94	105,10	129,77
	74,07	58,19	43,02	40,07	69,27	110,60	139,69
	84,46	66,77	48,55	45,19	74,74	116,20	149,70
	94,94	75,53	54,09	50,39	80,20	121,70	159,68
	105,54	84,64	59,75	55,75	85,84	127,50	169,77
	116,19	93,95	65,44	61,19	91,54	133,30	180,09
	126,94	103,46	71,15	66,72	97,33	138,90	190,41
	137,72	113,18	76,92	72,36	103,26	145,10	200,78
	148,55	123,04	82,70	78,03	109,05	151,00	211,24
	159,43	133,06	88,51	83,77	114,99	157,10	221,74
	170,36	143,21	94,35	89,58	120,98	163,10	232,34
	181,31	153,49	100,20	95,44	127,02	169,30	243,02
	192,31	163,91	106,07	101,34	133,09	175,40	253,70

План нафтохімічного заводу