НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЦИВІЛЬНОГО
ЗАХИСТУ УКРАЇНИ
Кафедра управління та організації діяльності
В сфері цивільного захисту
ЦИВІЛЬНИЙ ЗАХИСТ
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
Для самостійного вивчення дисципліни та виконання контрольної роботи для слухачів заочної форми навчання
Харків 2016
Розділ 1
Вибух газопароповітряної суміші
Однією з найбільш серйозних небезпек пожежавибухонебезпечних виробництв є газопарова хмара, яка утворюється при миттєвому руйнуванні резервуарів для зберігання або випаровуванні розлитих рідин. Утворення газопарової хмари може привести до появи трьох типів небезпек:
• вибуху газопароповітряної суміші;
• крупної пожежі;
• токсичній дії.
Суміш вуглеводневих продуктів (метану, етилену, пропану, парів бензину, циклогексану та ін.) з киснем повітря називається газопароповітряною сумішшю (ГППС). Ця суміш може або вибухати або горіти. Займистість і вибух тісно зв'язані один з одним і тому важко передбачити, що відбудеться при займанні ГППС - вибух або пожежа, оскільки це залежить від певної концентрації вуглеводнів в об'ємі повітря. Дана властивість ГППС визначається концентраційними межами займання даної речовини і характеризується кількістю газу в 1м3 повітря, при якому можливе займання газоповітряної суміші. Так, наприклад, спалах суміші пропану з повітрям відбувається за наявності в 1 м3 повітря не менше 95 л газу, а вибух при значно менших концентраціях: у 1м3 повітря не більше 21 л пропану.
При аварійних вибухах ГППС розміри зон руйнувань і параметри надмірного тиску повітряної ударної хвилі залежать від кількості вибухонебезпечної речовини і її физико-хімічних властивостей. Физико-хімічні характеристики найбільш поширених газо- і пароповітряних сумішей, що утворюються при аваріях в хімічній і нафтохімічній промисловості, приведені в табл. 1.3.
Таблиця 1.3 - Физико-хімічні характеристики найбільш поширених газо- і пароповітряних сумішей
| Горючий компонент ГППС | Тип сумі-ші | Молеку-лярна маса речов. | rСТХ кг/м3 | Сстх % | Снкпд % | Об'ємні концентраційні межі займання суміші % | Pmax кПа | |
| Снпв | Свпв | |||||||
| Водень | ГПС | 0,933 | 29,59 | |||||
| Метан | ГПС | 1,232 | 9,45 | - | ||||
| Етан | ГПС | 1,250 | 5,66 | 2,87 | 2,9 | |||
| Пропан | ГПС | 1,315 | 4,03 | - | 2,1 | 9,5 | ||
| Бутан | ГПС | 1,328 | 3,13 | 2,57 | 1,8 | 9,1 | ||
| Гексан | ППС | 1,340 | 2,16 | 1,98 | 1,2 | 7,5 | ||
| Ацетилен | ГПС | 1,278 | 7,75 | - | 2,5 | |||
| Етилен | ГПС | 1,285 | 6,54 | 9,7 | 3,0 | |||
| Пропилен | ГПС | 1,314 | 4,46 | 3,32 | 2,2 | 10,3 | ||
| Бензол | ППС | 1,350 | 2,84 | - | 1,4 | 7,1 | ||
| Толуол | ППС | 1,350 | 2,23 | - | 1,3 | 6,7 | ||
| Циклогексан | ППС | 1,340 | 2,28 | - | 1,2 | 10,6 | ||
| Ацетон | ППС | 1,210 | 4,99 | - | 2,2 | 13,0 | ||
| Аміак | ГПС | 1,180 | 19,72 | - | ||||
| Окисел вуглецю | ГПС | 1,280 | 29,59 | - | 12,5 | |||
| Вінілхлорид | ГПС | 62,5 | 1,40 | 7,75 | - | - | - | |
| Бензин (авіаційний) | ППС | 93,6 | 1,35 | 2,1 | 1,5 | 1,2 | 7,5 | - |
При вибуху газо- або пароповітряної суміші утворюється повітряна ударна хвиля.
Територія, що піддалася дії ударної хвилі, називається осередком вибуху. Його зовнішня межа проходить через точки на місцевості з надмірним тиском у фронті ПУХ DРф = 3 кПа. У осередку вибуху ГППС прийнято виділяти наступні кругові зони, рис.2.1.
В межах зони ПУХ, з метою прогнозування наслідків вибуху, виділяють зони руйнувань.
Зона повних руйнувань - DРф =100 кПа, 100% втрат серед населення, повне руйнування будівель і споруд.
Зона сильних руйнувань - DРф =70 кПа, до 90% втрат серед незахищеного населення, повне і сильне руйнування будівель і споруд.
Зона середніх руйнувань - DРф =30 кПа, до 20% втрат серед незахищеного населення, середнє і сильне руйнування будівель і споруд.
Зона слабких руйнувань - DРф =15 кПа, слабке і середнє руйнування будівель і споруд.
Зона руйнування легко скидних конструкцій будівель і споруд - DРф =3 кПа. Зовнішня межа даної зони визначає безпечну евакуаційну відстань.
Характер дії ПУХ на людину, будівлі і споруди залежить від типу вибуху. Розрізняють два основні типи - детонаційний і дефлаграційний вибухи. Тому при прогнозуванні наслідків аварій на пожежовибухонебезпечних об'єктах необхідно заздалегідь ідентифікувати найбільш вірогідний режим вибухового перетворення ГППС.
Визначення режиму вибухового перетворення хмари ГППС
По класу простору, займання хмари ГППС (табл.1.4) і класу речовини, що бере участь у вибуху (табл.1.5) по експертній таблиці (табл.1.6) визначається клас режиму горіння речовини.
Таблиця 1.4 - Характеристика класів простору, що оточує місце потенційної аварії
| № класу | Характеристика простору |
| Наявність суміжних об'ємів, довгих труб, порожнин, заповнених горючою сумішшю і ін.. | |
| Сильно захаращений простір: наявність напівзамкнених об'ємів, висока щільність розміщення технологічного устаткування, ліс, велика кількість перешкод | |
| Середнє загромадження простору: технологічне обладнання, резервуарний парк |
Таблиця 1.5
| Клас 1 | Клас 2 | Клас 3 | Клас 4 |
| ацетилен | акрилонітрил | ацетальдегід | бензол |
| вінілацетилен | акролеїн | ацетон | декан |
| водень | аміак | бензин | дизпаливо |
| гідразин | Бутан | винилацетат | дихлорбензол |
| метил ацетилен | Бутилен | винилхлорид | додекан |
| нітрометан | пентадієн | гексан | гас |
| окисел пропилену | бутадієн | генераторний газ | метан |
| ізопропілнитрат | пропан | ізооктан | метилбензол |
| окисел етилену | пропилен | метиламін | метілмеркаптан |
| этілнітрат | сірковуглець | метілацетат | метилхлорид |
| етан | метілбутил | нафталін | |
| етилен | кетон | окисел вуглецю | |
| ефіри: | метілпропілен | фенол | |
| диметиловый | метілетіл | хлорбензол | |
| дивініловий | октан | етилбензол | |
| метилбутиловый | сірководень | ||
| циклогексан етилхлорид |
Примітка: у випадку, якщо речовина не внесена до класифікації, його слід класифікувати по аналогії з наявними в списку речовинами, а за відсутності інформації про властивості даної речовини його слід віднести до класу 1, тобто розглядати найбільш небезпечний випадок
Таблиця 1.6
| Клас палива | Клас навколишнього простору | |||
По класу режиму горіння речовини визначається режим вибухового перетворення хмари ГППС і діапазон швидкостей розповсюдження фронту полум'я w м/с (табл. 1.7)
Таблиця 1.7 - Класифікація режимів вибухових перетворень хмари ГППС по діапазонахшвидкостей розповсюдження фронту полум'я
| Клас режиму горіння | Режими вибухових перетворень хмари ГППС |
| Детонація або горіння із швидкістю фронту полум'я w>500 м/с | |
| Дефлаграція, w = 300-400 м/с | |
| Дефлаграція, w = 200-300 м/с | |
| Дефлаграція, w = 150-200 м/с | |
| Дефлаграція, w = k1×M1/6, де k1= 35÷43; М - маса палива в хмарі ГППС в тоннах | |
| Дефлаграція, w = k2×M1/6, де k2 = 17÷26 |
