Східноукраїнський національний університет

Вид материала

Диплом

Содержание ВРАЖАЮЧИХ ФАКТОРІВ вибуху Вибухова хвиля 2. Вплив категорій пожеженебезпечності виробництв на розвиток пожежного стану. 3 Вплив відстані між будівлями на розповсюдження пожеж. 4. Вплив метеоумов на розповсюдження пожеж Характер дії пожежі на людей та елементи обєкту.

Подобный материал:

• Східноукраїнський національний університет, 2834.55kb.
• Східноукраїнський національний університет, 2589.71kb.
• Східноукраїнський національний університет, 2401.62kb.
• Східноукраїнський національний університет, 2401.62kb.
• Східноукраїнський національний університет, 926.8kb.
• Східноукраїнський національний університет, 1383.6kb.
• Східноукраїнський національний університет, 307.07kb.
• Східноукраїнський національний університет, 404.71kb.
• Східноукраїнський національний університет, 707.5kb.
• Східноукраїнський національний університет, 579.02kb.

ВРАЖАЮЧИХ ФАКТОРІВ вибуху

Оцінка впливу ударної хвилі на обєкт

При змішуванні вуглеводневих продуктів з повітрям утворюються вибухо- та пожежонебезпечні суміші. Витікання газоподібних чи зріджених вуглеводневих продуктів на підприємствах із вибухо- та пожежонебезпечною технологією може привести до руйнування й ушкодження будинків, споруд, технологічних установок, ємкостей і трубопроводів.

Найбільш небезпечні суміші з повітрям утворюють такі гази: метан, бутан, пропан, етилен, пропелен, бутилен та ін. Вибух чи запалення цих газів настає при певному вмісті газу в повітрі. Наприклад, вибух пропану можливий при вмісті в 1 м ³ повітря 21 л газу, а запалювання - при 95 л.

Для визначення наслідків вубуху газопароповітряної суміши (ГППС) необхідно оцінити фізічну стійкість об`єкта до вражаючих факторів вибуху. Вражаючими факторами є вибухова хвиля й можливість розвитку пожежного стану на об`єкті.

Під час вибуху газоповітряної суміші утворюється осередок вибуху з вибуховою хвилею, що викликає руйнування будинків, споруд і обладнання, аналогічно тому, як це буває від ударної хвилі ядерного вибуху.

Вибухова хвиля – це зона різкого стискання середовища, котра у вигляді сферичного шару розповсюджується від міста вибуху у всі боки із надзвуковою швидкістю.

Основним параметром вибухової хвилі, котрий характеризує її руйнуючу і вражаючу дію, є надлишковий тиск у фронті вибухової хвилі. Надлишковий тиск у фронті вибухової хвилі Р_ф – це різниця між максимальним тиском у фронті вибухової хвилі Р_max та нормальним атмосферним тиском Р₀.

Р_ф = Р_max - Р₀.

В осердку вибуху газоповітряної суміші прийнято виділяти три кругові зони:

I - зона детонаційної хвилі ;

II - зона дії продуктів вибуху;

III - зона повітряної ударної хвилі.




R₁

• R₂ • В

А

R₃


R

• А – епіцентр вибуху;
  
• В – объект, що розглядається;
  
• R – відстань від центру вибуху до об’екту, що розглядається;
  

• R₁ – радіус зони детонаційної хвилі;
  
• R₂ - радіус зони дії продуктів вибуху;
  
• R₃ - радіус зони повітряної ударної хвилі.
  

Зона детонаційної хвилі (зона I) знаходиться в межах хмари вибуху. Радіус цієї зони r₁, приблизно може бути визначений за формулою:

(м)

де Q - кількість зрідженого вуглеводневого газу, т.

У межах зони I діє надлишковий тиск, що може вважатися постійним,

Р₁ = 1700 кПа.

Зона дії продуктів вибуху (ІІ) охоплює всю площу розльоту продуктів вибуху газоповітряної суміші в результаті її детонації

Радіус цієї зони:

r₂ = 1,7·r₁.

Надлишковий тиск у межах зони II ΔP₂ змінюється від 1650 до 300 кПа і може бути визначений за формулою:

, (кПа).

У зоні дії повітряної ударної хвилі (зоні III) формується фронт ударної хвилі, що поширюється по поверхні землі. Надлишковий тиск у зоні III (P₃) залежно від відстані до центра вибуху (R) може розрахований за формулами, для яких попередньо визначається відносна величина:

,

де r₁ - радіус зони I;

r₃ - радіус зони III чи відстань від центра вибуху до об’єкту (В), де потрібно визначити надлишковий тиск повітряної ударної хвилі (при r>r₂) ;

при  ≤ 2,

при  > 2,

Для визначення надлишкового тиску на певній відстані від центра вибуху необхідно знати кількість вибухонебезпечної суміші, що зберігається в ємкості чи агрегаті.


Вражаючі фактори ударної хвилі

Ураження ударною хвилею виникає в результаті дії надлишкового тиску та швидкісного натиску повітря та призводить до руйнування споруд і ураження людей (безпосереднього, якщо людина знаходиться на відкритій місцевості, або посереднього, в результаті ударів уламками будівель та споруд).

Стосовно цивільних та виробничих будівель ступені руйнування характеризуються такими станами конструкцій:

• слабке руйнування: руйнуються віконні та дверні заповнення, легкі перегородки, частково дах, можливі тріщини у стінах верхніх поверхів. Будівля може експлуатуватися після поточного ремонту (P = 10 - 20 кПа);
  
• середнє руйнування: руйнування дахів, внутрішніх перегородок, вікон, окремих ділянок перекриття горища. Для відновлення будівлі необхідний капітальний ремонт (P = 20 - 30 кПа);
  
• сильне руйнування: руйнування несучих конструкцій та перекритів верхніх поверхів, утворення тріщин у стінах та деформація перекриттів нижніх поверхів. Використання будівлі стає неможливим, а ремонт недоцільним (P = 30 - 50 кПа);
  
• повне руйнування: руйнуються всі основні елементи будівлі, включаючи несучі конструкції. Використання будівлі неможливе (P  50 кПа).
  

Ступінь руйнування будівель залежить від стійкості їх конструкцій до дії надлишкового тиску у фронті ударної хвилі.


Оцінка пожежного стану

Залежно від потужності вибуху та спричинених ним руйнувань у будівлі може розвинутись пожежний стан. Вірогідність виникнення та розповсюдження пожеж залежить від таких обставин:

• ступіня вогнестійкості будівель та споруд;
  
• категорії пожежонебезпечності виробництва;
  
• відстані між будівлями та спорудами;
  
• метеоумов.
  

1 Вплив ступеню вогнестійкості будівель і споруд на розвиток пожежного стану.

Ступінь вогнестійкості будівель і споруд залежить від опору матеріалу будівель до вогню. За вогнестійкістю будівлі та споруди поділяються на пять категорій:

І. – основні елементи виконані з негорючих матеріалів, а несучі конструкції мають підвищений опір до дії вогню;

ІІ. – основні елементи виконані з негорючих матеріалів;

ІІІ. – будівлі з камяними стінами та деревяними заштукатуреними перего-

родками та перекриттями;

ІV. – заштукатурені деревяні будівлі;

V. – деревяні нештукатурені будівлі.

Орієнтовний час розвитку пожежі до повного охоплення будівлі вогнем для категорій:

І, ІІ. – не більше 2 годин;

ІІІ. – не більше 1,5 години;

ІV, V. - не більше 1 години.

Окремі та суцільні пожежі можливі тільки при середніх та слабких руйнуваннях. При повних та сильних руйнуваннях можливе тільки тління та горіння в завалах.


2. Вплив категорій пожеженебезпечності виробництв на розвиток пожежного стану.

За пожежною небезпекою відповідно до характеру технологічного процесу обєкти поділяють на 5 категорій: А, Б, В, Г, Д. Обєкти категорій А - Г повязані з нафтопереробним, хімічним, столярним, текстильним і ін. виробництвами. Обєкти категорії Д повязані зі збереженням та переробкою негорючих матеріалів. Найбільш пожеженебезпечні категорії А і Б.


3 Вплив відстані між будівлями на розповсюдження пожеж.

Розповсюдження пожеж визначається щільністю забудови теріторії. Для будівель І та ІІ ступеню вогнестійкості щільність забудови не повинна перевищувати 30%, для будівель ІІІ ступеню - 20%, ІV та V - 10%.


4. Вплив метеоумов на розповсюдження пожеж

Швідкість вітру впливає на швидкість розповсюдження пожежі.

Наприклад: при швидкості вітру 3-5 м/с швидкість розповсюдження вогню буде становити: при забудівлі спорудами I, ІІ і ІІІ ступеню вогнестійкості – 60-120 м/год, ІV і V ступеню – 120-300 м/год.


Оцінка дії теплового імпульсу на пожежний стан

Величина теплового потоку від вогняної кулі характеризується радіусом вогняної кулі та часом її існування:

,

де R₀ – радіус кулі, м;

М – половина маси зрідженого палива, т

,

де t – час існування кулі, сек.

Потік випромінювання q кВт/м² від вогняної кулі, що падає на елемент обєкту, визначається за формулою:

q= EFT ,

де Е – потужність поверхневої емісії, дорівнює 270 кВт/м²;

F – коефіцієнт, що враховує фактор кута падіння:



де R  2R₀ – відстань від ценру кулі до обєкту



де Т – провідність повітря.

Імпульс теплового потоку випромінювання визначається за формулою:

Q=qt, кДж/м²

Запалювання різного роду матеріалів залежить від величини теплового імпульсу. Гранично припустима величина імпульсу теплового потоку для шкіри людини складає 42 кДж/м². Гранично безпечний радіус (радіус евакуації) для людини складає r = 3,5R₀, (м).


Характер дії пожежі на людей та елементи обєкту.

Під час пожежі елементи обєкту та люди підпадають під дію теплового випромінювання. Можливість виникнення осередків запалення та горіння встановлюється за даними горючості матеріалів. Опіки, отримані людиною під час пожежі, поділяються на чотири ступеня, щодо наслідків ураження організму та викликаються тепловими імпульсами певної величини: