Приклади типових індивідуальних навчальних завдань 4 страница

Розв’язання завдання:

1. Визначають радіус зони детонації: м.

2. У табл. 2.2.12 для пропану знаходять P_max= 860 кПа ≈ 900 кПа.

3. У табл. 2.2.13 для P_max і ΔР_ф знаходять значення відношень R_n/R₁: ΔР_ф1 = 100 кПа, R₂/R₁= 1,8 (R₁₀₀/R₁ = 1,8), ΔР_ф2 = 50 кПа, R₃/R₁ = 2,9 (R₅₀/R₁ = 2,9), ΔР_ф3 = 20 кПа, R₄/R₁ = 5 (R₂₀/R₁ = 5) та ΔР_ф4 = 7 кПа, R₅/R₁ = 10 (R₇/R₁ = 10).

4. Застосовуючи формулу 2.2.2, розраховують радіуси зон зруйнувань:

R₁₀₀= 1,8 R₁= 1,8·33=60 (м); R₅₀= 2,9 R₁= 2,9·33=95 (м);

R₂₀= 5 R₁= 5·33=165 (м); R₇= 10 R₁= 10·33=330 (м).

Примітка. Радіуси зони сильних (R_c) і слабих зруйнувань (R_сл) та R₁ визначаються за допомогою табл. 2.2.14 при Q = 10т і P_max = 900 кПа: R = R₅₀ = 95м, R_сл= R₂₀= 165 м _і R₁ =33 м.

Друга методика розрахунку параметрів зонивибуху паливоповітряної суміші передбачає поділ осередку ураження на 3 зони: зону детонації; зону дії продуктів вибуху та зону повітряної ударної хвилі.

Зона дії детонаційної хвилі (зона I) знаходиться в межах хмари паливоповітряної суміші. Радіус цієї зони R₁ визначається за допомогою формули:

,

де Q − маса вибухонебезпечної речовини, що зберігається в ємності, т.

В межах зони I діє детонаційна хвиля з надмірним тиском (ΔР_ф1 ), який приймається постійним: ΔР_ф1 = 1700 кПа.

Зона дії продуктів вибуху (зона II) – охоплює всю площу розльоту продуктів детонації. Радіус цієї зони становитиме 1,7 R₁, тобто .

Надмірний тиск в межах зони II змінюється від 1350 до 300 кПа згідно закону:

,

де R – відстань від центру вибуху до об’єкту, м.

В зоні дії повітряної ударної хвилі (зона III) – формується фронт ударної хвилі, що поширюється над поверхнею землі. Радіус зони ІІІ R₃ − це відстань від центру вибуху до об’єкту, в якому визначається надмірний тиск повітряної ударної хвилі (ΔР_ф3). В залежності від відстані до центру вибуху він може бути оцінений за допомогою співвідношень:

 

ΔΡ_ф =700 / [3(1+29,8· х ³)0,5−1] при (х =0,24 R/R₁)≤ 2:

ΔΡ_ф =22 / [ х (lg x +0,158)0,5] при (х =0,24 R/R₁)≥ 2.

 

Приклад. Визначити надмірний тиск в районі механічного цеху при вибуху суміші пропану в кількості Q = 100 т з повітрям, якщо відстань від ємності до цеху − 300м.

Розв’язання завдання:

1. Визначають радіус зони детонації (зони I):

м.

2. Обчислюють радіус зони дії продуктів вибуху (зони II):

R₂ = 1,7R₁ = 1,7·80 = 136 (м).

3. Знаходять радіус зони дії повітряної ударної хвилі (зони III)

R₃ = 300 (м).

4. Порівнюючи відстані від механічного цеху до центру вибуху (R₃ = 300 м) із знайденими радіусами зони I (R₁ = 80 м) і зони II (R₂ = 136 м), можна стверджувати, що цех знаходиться в межах дії повітряної ударної хвилі (в зоні III).

5. Визначають відносну величину:

x = 0,24 R₃/R₁= 0,24·300/80=0,9.

Тобто x <2.

6. Надмірний тиск повітряної ударної хвилі у механічному цеху буде:

ΔΡ= 700 / [3(1+29,8· x ³ ) 0,5–1] = 60 кПа.

Висновок. Механічний цех знаходитиметься в зоні повних зруйнувань (ΔР_ф> 50 кПа ).

Вибухи газо і пароповітряної суміші в замкнутих приміщеннях (в технологічній апаратурі, в приміщеннях промислових і житлових будівель) починаються пошаровим окисленням суміші з дозвуковою швидкістю поширення полум'я (дефлограційне горіння). З підвищенням тиску і температури у приміщенні швидкість процесу збільшується й досягає значень в 1,5 − 2 рази більших, ніж при аналогічних вибухах у відкритому просторі.

Таблиця 2.2.13

Значення ΔР_ф в зоні детонації як функції R_n/R₁ і ΔР_max

 

Максимальний тиск в зоні детонації (Рmax), кПа	Значення ΔРф, кПа на відстанях від центру вибуху в частках від R (Rn/R1)
	1,05	1,1	1,2	1,4	1,8	2,0	3,0	4,0	6,0	8,0
														2,5	1,5	1,0
														4,5	2,7	1,8
																3,7

 

Таблиця 2.2.14

Радіуси зон сильних і слабких зруйнувань

 

Рmax, кПа

R50/R1

R20/R1

Радіуси зон сильних (Rc) і слабких (Rсл) зруйнувань, (м), навколо ємності з пара повітряною сумішшю Q, т

1т

10т

100т

1000т

10000т

R

Rc

Rсл

R

Rc

Rсл

R

Rc

Rсл

R

Rc

Rсл

R

Rc

Rсл

1,9

3,5

15,6

2,9

5,0

-“-

-“-

-“-

-“-

-“-

5,3

-“-

-“-

-“-

-“-

-“-

7,6

-“-

-“-

-“-

-“-

-“-

 

Надмірний тиск ударної хвилі в приміщеннях можна визначити за формулою:

ΔР_ф = (М_г Q_г P₀ Z)/(V_в ρ_п С_п Т₀ К₁), (2.2.3)

де М_г – маса горючого газу, що потрапив у приміщення в результаті аварії, кг;

Q_г – питома теплота згоряння газу, Дж/кг, (табл. 2.2.12);

P₀ – початковий тиск в приміщенні (P₀ = 101 кПа);

Z – частка горючого газу, що приймає участь у вибуху (при виконанні розрахунків Z = 0,5) (табл. 2.2.12);

V_в – вільний обсяг приміщення − 80% від повного (V_п) обсягу приміщення, м³ .

Ρ_п – густина повітря до вибуху, кг/м³. При температурі повітря до вибуху − Т₀, в розрахунках пропонується приймати ρ_п – 1,225 кг/м³ (табл. 2.2.12);

С_п − питома теплоємність повітря, Дж/(кг·⁰К); приймають, що С_п = 1,01·10³ Дж/(кг·⁰К) (табл. 2.2.12);

К₁ – коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення та неадіабатичність процесу горіння, К ₁ = 2 або 3;

Т₀ – початкова температура повітря в приміщенні, ⁰К.

Приклад. В результаті витоку побутового газу пропану в кухні з площею 10 м² і заввишки 2,5 м при температурі 20⁰С утворилася рівноважна пропано-повітряна суміш. Розрахувати надмірний тиск вибуху такої суміші при К₁ = 2 і К₁ = 3.

Виконання завдання:

ΔР_ф = (М_г Q_г P₀ Z)/(V_в ρ_п С_В Т₀ К₁)

1. М_г = ρ_п V_в; V_в = 0,8 V_п = 0,8·10·2,5 = 20 (м³);

М_г = V_в · ρ_п /К₁ = (20 ·1,225)/2 = 12,2 (кг).

2. За допомогою табл. 2.2.12 для пропанаповітряної суміші при Т₀ = 293 ⁰К визначають Q_г, яка дорівнює 2,8·10⁶ Дж/кг.

3. В розрахунках приймаються значення параметрів: Р₀ = 101 кПа; Z = 0,5; ρ_п = 1,225 кг/м³; С_п = 1,01·103 Дж/(кг·⁰К).

4. Підставивши ці значення параметрів у формулу (2.2.3), отримують

ΔР_ф1 = 119 кПа при К₁ = 2; та ΔРф₁ = 80 кПа при К₁ = 3.

Висновок: в першому випадку приміщення опиняється в зоні суцільних зруйнувань, у другому – в зоні сильних зруйнувань.

Практична частина заняття.

І. Виявлення та оцінка гідродинамічної обстановки на об’єкті господарювання.

Гідродинамічна обстановка – це сукупність факторів та умов, що склалися на території об’єкта господарювання в результаті зруйнування (аварії) на гідродинамічному об’єкті (греблі, дамбі, тощо), та прогноз їх динаміки.

При прогнозуванні (оцінюванні) гідродинамічної обстановки визначають:

· відстань від гідродинамічного об’єкту до населених пунктів;

· час приходу хвилі до створу об’єкту господарювання;

· висоту хвилі прориву (попуску);

· тривалість дії хвилі прориву (попуску) в межах об’єкту;

· зону затоплення (можливого затоплення).

Для планування аварійно-рятувальних та відновлювальних робіт у районі затоплення додатково визначають:

· необхідність евакуації населення та персоналу із районів можливого затоплення;

· обсяг аварійно-рятувальних та відновлювальних робіт у районі затоплення;

· обсяг режимно-обмежувальних заходів та охорона районів затоплення і окремих важливих об’єктів;

· наявність та можливості підрозділів цивільного захисту щодо виконання аварійно-рятувальних та відновлювальних робіт.

Вихідні дані:

· місце знаходження населених пунктів в створі русла річки (дивись схему, додаток 2.2.1);

· характеристики водосховища;

· розміри прорану;

· середня швидкість хвилі прориву (попуску);

· характеристика споруди об’єкта господарювання;

· гідро топографічна характеристика місцевості (дивись схему, додаток 2.2.1).

Порядок виявлення та оцінки обстановки:

1. На схемі місцевості (карті) визначають відстань R, яку проходить хвиля прориву (попуску) по руслу річки від прорану до населеного пункту БЕЛЬЦИ, R = 16 км.

2. Визначають час надходження хвилі прориву (попуску) до об’єкту t_під:

 

= 16·10³/5·3600 = 0,89 год. = 54 хв.

 

3. Оцінюють висоту хвилі прориву (попуску) h у створі об’єкту:

за допомогою табл. 2.2.6 або табл. 2 додатку 2.2.2 знаходять коефіцієнт m, як функцію відстані R, на який множать параметр Н, щоб отримати значення h, тобто:

h = (0,25 - (((0,25 − 0,20)/25)·16))·50 = 10,9 м.

На схемі (карті) в створі об’єкту спеціальною позначкою показують напрям поширення та параметри хвилі прориву (попуску): перше число, у чисельнику – висота хвилі, друге – довжина хвилі (див. п. 4), у знаменнику − час підходу хвилі прориву до створу з моменту її утворення (див. додаток 2.2.1).

4. Визначають тривалість дії хвилі прориву (попуску) Т_хв в межах населеного пункту БЕЛЬЦИ:

· розраховують витрати води через 1 м прорану N, як функцію Н (табл. 1 додаток 2.2.2): Н = 50, тоді N = 350 м³/ м·с;

· оцінюють час витікання води з водосховища:

· за допомогою табл. 2 додатку 2.2.2 розраховують тривалість дії хвилі прориву в межах населеного пункту БЕЛЬЦИ:

Т_хв = ((((1,7 – 1,0)/25)16 + 1,0)0,56 = 0,81 год. = 48,7 хв.

5. Визначають зону можливого затоплення.

На схемі (карті) за допомогою топогеодезичних знаків вивчають характер коливання висоти місцевості в районі розташування водосховища. Дослідження свідчать про те, що на південь, південний захід і південний схід від греблі висота поверхні землі суттєво нижча за висоту іншої частини регіону. Це означає, що такі території можуть бути затопленими, а хвиля прориву та катастрофічне затоплення, як фактори ураження, будуть поширюватися заплавою річки на південний захід.

Результати даного дослідження відображають на схемі (карті) місцевості спеціальною позначкою (дивись додаток 2.2.1).

Термін затоплення місцевості (на південь від греблі водосховища) спокійними водами може коливатися від декількох годин до тижня.

Висновок:

1. Час надходження хвилі прориву (попуску) до створу об’єкту − 0,89 год.

2. Висота хвилі прориву (попуску) оцінюється у 11,6 м.

3. Час, на протязі якого вода витікає з водосховища − 0,56 год; тривалість дії хвилі прориву (попуску) у створі об’єкту − 0,81 год.

4. Місцевість, що розташована на південь від греблі водосховища (див. додаток 1), підлягає затопленню тривалістю від декількох годин до тижня. Ці райони не придатні для проживання до повної ліквідації надзвичайної ситуації у зв’язку з відсутністю питної води, продуктів харчування та джерел енергопостачання.

5. З метою запобігання ураження персонал підприємства підлягає терміновій евакуації (не пізніше ніж за 40 хвилин з моменту землетрусу) у північні райони, наприклад, у філії фірми, які знаходяться в населених пунктах САДИ та ДАЧІ.

ІІ. Виявлення та оцінка пожежа вибухонебезпечної обстановки на об’єкті господарювання.

Обстановка після вибухового перетворення паливо повітряної суміші – це сукупність факторів та умов, що можуть скластися на об’єкті господарювання в результаті вибуху, та прогноз динаміки супутніх факторів (пожежного, хімічного, тощо).

Виявлення та оцінка пожежа вибухонебезпечної обстановки включає такі визначення:

· відстані від осередку вибуху до об’єкта;

· ступеня зруйнування об’єкта;

· можливих втрат людей.

Для планування аварійно – рятувальних та відновлювальних робіт додатково визначають:

· необхідність розшуку та евакуації потерпілих у районі вибуху;

· необхідність введення обмежень на в’їзд до вибухонебезпечного району;

· обсяг робіт по розчищенню завалів, прокладанню шляхів;

· наявність та можливості рятувальних підрозділів (техніки та інших засобів для проведення таких робіт);

Вихідні дані:

· розміщення об’єкту та осередку вибуху;

· характеристика і обсяги вибухонебезпечних матеріалів на об’єкті;

· загальна характеристика об’єкта (наявність пожежа вибухонебезпечних і хімічно небезпечних матеріалів).

Порядок виявлення та оцінки обстановки:

1. Визначають радіус зони детонації (R₁) за допомогою формули:

,

де Q — маса газу чи палива в резервуарі, Q = 0,5 М (одиничний резервуар), Q = 0,9 М (групове зберігання), тут М — ємність резервуара, т.

2. Оцінюють межі поширення продуктів вибуху (R₂):

,

3. Визначають надмірний тиск (ΔР_ф) у зоні вогняної кулі використовуючи залежність:

, кПа.

4. Розраховують надлишковий тиск в зоні дії повітряної ударної хвилі.

Якщо x = 0,24· R₃/R₁ ≤ 2 надлишковий тиск у зоні R₃ визначається за формулою: ;

при x > 2 .

 

5. Оцінюють інтенсивність теплового випромінювання вогняною кулею вибуху на відстані R₃:

І = Q_oFT, кВт/м²,

де Q_o — питома теплота полум’я, кДж/м²;

Т ‑ прозорість повітря (Т = 1 − 0,058· І_п·R₃), І_п= 0,015;

F ‑ кутовий коефіцієнт, що характеризує взаємне розташування джерела випромінювання таплової енергії та об’єкта:

.

6. Визначають тривалість існування вогняної кулі за допомогою формули:

, с.

7. Розраховують величину теплового імпульсу:

, кДж/м².

7. Оцінюють безповоротні втрати людей:

,

де Р — густина населення, тис. людей/км².

9. Визначають уражаючу дію теплових імпульсів порівнюючи U_t з даними табл. 2.2.15:

10. На схему (карту) місцевості (червоним кольором) наносять зони дії детонаційної хвилі, продуктів вибуху та повітряної ударної хвилі радіусами відповідно R₁, R₂, R₃ (додаток 2.2.1).

Таблиця 2.2.15

Уражаюча дія теплових імпульсів, кДж/м²

Ступінь опіку	Тепловий імпульс	Матеріал	Тепловий імпульс спалахування, кДж/м2
Легкий Середній Тяжкий Смертельний	80—100 100—400 400—600 понад 600	Дошки темні, гума Стружка, папір Брезент Дерево сухе Крони дерев Покрівля (руберойд) Дерев’яно-стружкова плита	250—400 330—500 420—500 500—670 500—750 580—810   150—200

 

Приклад виявлення та оцінки обстановки в населеному пункті БЕЛЬЦИ за даними увідної (додаток 2.2.3).

В населеному пункті БЕЛЬЦИ на залізничній станції вибухнула пропано-повітряна суміш, що утворена виливом пального з двох цистерн (маса вмісту − 120 тон, одиночне зберігання).

Визначити ступінь зруйнування житлових будівель та втрати населення за умови, що: житлові будинки знаходяться на відстані 500 м, щильність населення в районі аварії – 1 000 людей/км², питома теплота горіння пропану – 300 кДж/м².

Нанести на карту місцевості зони дії детонаційної хвилі, продуктів вибуху та повітряної ударної хвилі.

Виконання завдання:

1. Визначають радіус зони детонації R₁:

.

2. Оцінюють радіус дії продуктів вибуху (R₂):

,

3. Розраховують надмірний тиск (ΔР_ф2) у зоні вогняної кулі:

4. Визначають надмірний тиск повітряної ударної хвилі в районі житлових будинків:

, .

5. Оцінюють інтенсивність теплового випромінювання вогняної кулі на відстані 500 м:

Т = 1− 0,058·0,015·500 = 0,64, ,

І = 300·0,5·0,64 = 9,6 кВт/м².

6. Визначають тривалість існування вогняної кулі:

7. Розраховують величину теплового імпульсу:

.

8. Оцінюють величину безповоротних втрат людей:

, людей.

9. Радіусами R₁, R₂, R₃ наносять зони дії детонаційної хвилі, продуктів вибуху та повітряної ударної хвилі на карту місцевості (див. додаток 2.2.1).

Висновок:

1. Житлові будинки отримують зруйнування легкої ступені, можливі окремі пожежі, число загиблих до 45 людей.

2. Персонал підприємства „Купон” працездатний, але можливі окремі випадки психотравматичної дії на людей звуку вибуху.

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВАДИМА ГЕТЬМАНА

Кафедра регіональної економіки

 

З В І Т

про виконання завдання на практичному занятті

з навчальної дисципліни: „Безпека життєдіяльності”.

 

Тема 3: Техногенні небезпеки та їх реалізації.

Завдання на тему: Небезпечні гідрологічні та термодинамічні процеси та явища. (Виявлення та оцінка обстановки на території, що підпадає під вплив факторів ураження при реалізації гідродинамічних та термодинамічних небезпек)

Виконав: студент факультету ____________________________

______________________________________________________

_______курсу____________________________форми навчання

______________________________________________________

(Прізвище та ініціали)

 

Перевірив:_________________кафедри регіональної економіки

______________________________________________________

(Прізвище та ініціали)

 

КНЕУ – 201__

Навчальна та виховна мета.

1. Ознайомити студентів з основами методики виявлення та оцінки обстановки на території об’єкта господарювання при загрозі виникнення (виникненні) надзвичайної ситуації, джерелом якої є гідродинамічні, пожежа, та вибухонебезпечні об’єкти.

2. Пробудити у студентів, як у майбутніх керівників колективів працівників, почуття відповідальності за забезпечення безпеки життя та діяльності людей в умовах надзвичайної ситуації.

Навчально-матеріальне забезпечення.

Література:

1. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Джог П.В., Черевко Д.Р. Безпека життєдіяльності людини у надзвичайних ситуаціях. Практикум. Ч. І – К.: КНЕУ, 2010. – 179 с.

2. Методичні вказівки з курсу „Цивільної оборони”. – К.: КНЕУ, 1997. –135 с.

3. Шоботов В.М. Цивільна оборона: Навчальний посібник. – Київ: ”Центр навчальної літератури”, 2004. – 439 с.

Наочні матеріали та технічні засоби:

· схема місцевості (за вказівками викладача);

· креслярсько-графічні інструменти (кольорові олівці, лінійка, циркуль, тощо);

· калькулятор.

Варіант № _______

1. Вихідні дані:

 

Суб’єкт небезпеки	Об’єкт небезпеки	Характеристика об’єкту небезпеки	Значення параметру фактору ураження	Характер діяльності персоналу	Захищеність персоналу від фактору ураження	Пора року	Метеоумови
Температура повітря, 0С	Швидкість вітру	Наявність опадів

 

2. Результати виконання прогнозування.

В наслідок стихійного лиха територія, що показана на схемі, опинилася в осередку ураження __________________. Підрозділи підприємства „Купон”

(В осередку ураження яких явищ)

знаходяться (можуть опинитися) в зоні ________________________________.

Попередній аналіз обстановки в цій зоні може характеризуватися так: __________________________________________________________________.

(Охарактеризувати ступінь впливу факторів ураження на обєкти)

До ________ відсотків людей ____________________________________

(Вказати ступінь ураження людей)

Зруйновано (можливо зруйнування): __________________________________

(Охарактеризувати ступінь зруйнування об’єктів)

_____________________________

В наслідок цього у навколишнє середовище потрапили (можуть потрапити)_________________________________________________________

(Визначити, що потрапило (може потрапити) у навколишнє середовище)

__________________________________________________________________

Існує (не існує) загроза виникнення ________________________________ __________________________________________________________________

(Визначити, які фактори ураження утворилися (можуть утворитися)

Доповідь керівнику підприємства „Купон” щодо обстановки у підрозділах фірми, які розташовані в населених пунктів Бельци, Сади та Дачі