Оценка последствий ЧС, вызванных проливами пожароопасных (бензин) и химически опасных веществ (аммиак) на железнодорожной эстакаде

 

  МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

  ФГБОУ ВПО ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

  ИНСТИТУТ  УПРАВЛЕНИЯ РИСКАМИ И БЕЗОПАСНОСТЬЮ

  ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В АПК 
 

  Кафедра: «Риска и БЖД в ЧС» 
 
 
 
 
 
 

  Курсовая  работа

  по  дисциплине: «Безопасность  в чрезвычайных ситуациях» на тему:

    Оценка последствий ЧС, вызванных проливами пожароопасных (бензин) и химически опасных веществ (аммиак) на железнодорожной эстакаде н.п. Сорочинск. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выполнил: студент 3 курса БЖД, (заочного отделения)

  Проверил: к.т.н., преподаватель Королев А.С. 
 
 
 
 

  Оренбург  – 2011

 

   Содержание 
 

  1. Исходные  данные
  2. Определение последствий ЧС, обусловленных поражающими факторами пожаровзрывоопасных веществ
  3. Определение последствий ЧС, обусловленных авариями на химически опасных объектах
  4. Классификация ЧС по источникам их возникновения, опасным явлениям и событиям, а так же по степени тяжести и масштабу распространения.
  5. Литература
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1 Исходные данные для расчета 
 
 
 
 

Температура, 0С -5
Скорость  ветра, м/с 0,5
Направление ветра С
Устойчивость  атмосферы инверсия
Опасное вещество бензин
Объем единичной емкости аппарата, м3 2000
Давление, кПа 101
Опасное вещество Аммиак
Объем единичной емкости аппарата, м3 55
Давление, кПа 200
Удаленность от промплощадки, м 2300
 
 
 
 

 

     1. Определение последствий  ЧС, обусловленных  поражающими факторами  пожаровзрывоопасных веществ

    На  производственном объекте храниться (транспортируется) пожаровзрывоопасное вещество (ПВО) (см. вариант задания). В результате разгерметизации и пролива ПВО возможны следующие события: взрыв топливно-воздушной смеси, пожар по типу «огненный шар» и пожар пролития. Определите удаление от эпицентра взрыва (пожара), на которых будет 100 %, 50 % и 0 % поражение людей от воздействия ударной волны (теплового потока). 
 
 
 

  Взрыв парогазовоздушного облака в неограниченном пространстве

  На производственном объекте имеется наружный резервуар с бензином  

  емкостью                                                   V=2000 м3.

  Температура окружающей среды          Т= -50С= 268 К.

  Плотность бензина                                   ж=740 кг/м3

  Молекулярная  масса                                 М=94кг/кмоль

  Скрытая теплота испарения                    Lкип=287300 Дж/кг

  Температура кипения                               Ткип=1400С=413К

  Атмосферное давление                            Р1=101,3 кПа

  Масса пара в первичном облаке mn,1 (кг) равна

  1. mn1 = ,

  где - объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой.

   Принимаем,  что резервуар заполнен жидким бензином на 80%, а 20% объема занимает пары бензина ( = 0,2)

  R – универсальная газовая постоянная газа, равная 8310 Дж/(К∙ кмоль)

  М – молекулярная масса жидкости [кг/кмоль]

  Тж – температура жидкости в аппарате.

  V1 – объем аппарата, м3

  Р1 – давление аппарата, кПа

  Vт – объем газа, вышедшего из трубопровода, м3

  Р2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа.

  С учетом того, что трубопровод отсутствует, формула примет вид:

  mn1 = = 1480,3 кг

  1. Интенсивность испарения разлившейся нефти W определяется по формуле:

  W=1∙10-6 Рнас ,   [кг/(м2.с)]

  где Рнас - давление насыщенного пара, кПа, определяемое по формуле:

  1. Рнас=101,3 exp [L кип *M /R

        Рнас=101,3 exp[287300∙94∙( )/8310]= 1,14 кПа

        W=1∙10-6∙1,14∙ = 11,05∙10-6 кг/(м2.с)

  1. Масса паров во вторичном облаке, образующемся при испарении разлившейся нефти, определяется по формуле:

        mп,исп = W∙ Fисп  ∙ исп ,

  где иcn - время испарения разлившейся жидкости, с, равное 3600 с, в течение которых должны быть приняты меры по устранению аварии;

  Fucn – площадь испарения (обвалования), м2.

             mп,исп = 11,05∙10-6 ∙85×85∙3600= 287,4 кг

  1. Суммарная масса паров бензина в облаке равна:

  mn, = mn,1 + mп,исп=1480,3 + 287,4= 1767,7 кг

  1. Приведенная масса паров определяется по формуле:

  mпр=

  1. Избыточное давление на фронте ударной воздушной волны находится по формуле:

   Pф =

  Импульса  фазы сжатия:

    

  Степень разрушения зданий в  зависимости от давления УВВ

  Полное разр. сильное разр. среднее разр.
Pф, кПа		 30 - 40 20 - 30 10 - 20
 
  1. Вероятностный подход.
 

  На расстоянии R=23 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

   Pф23= = 189,7 кПа

  Величина  импульса фазы сжатия:

  I+ = = 0,72 кПа∙с

   На  расстоянии R=45 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

   Pф45= = 50,55 кПа

  Величина  импульса фазы сжатия:

  I+= = 0,37 кПа∙с

  На расстоянии R=97 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

   Pф97= = 15,06 кПа

  Величина  импульса фазы сжатия:

  I+= = 0,14кПа∙с 
 

Расчет  потерь при разрушении зданий. 

Общее число  потерь при разрушении зданий находится  как:

, где

- потери при полном, сильном  и среднем разрушениях соответственно.

  В зону сильного разрушения попало одно здание в северном секторе с персоналом 35 человек, в зону среднего разрушения попало два здание в восточном секторе с персоналом 60 человек и в южном с персоналом 26 человек.

  

  Безвозвратные потери:

  

  Санитарные  потери: 

    

  
  1. Вероятность получения зданий средней степени  разрушения можно найти, определив  значение пробит-функции:
 

  Pr=

  При R=23 м значение пробит-функции равно:

  Pr= - вероятность поражения 99,1%

  При R=45м значение пробит-функции равно:

  Pr= - вероятность поражения 51%

  При R=97 м значение пробит-функции равно:

  Pr= - вероятность поражения 1% 

  
  1. Определение вероятностей летального поражения  людей по значению пробит-функции:

  Pr=

  Избыточное  давление на фронте ударной воздушной  волны определяется по формуле:

  

  Импульс фазы сжатия определяется по формуле:

  

  На расстоянии R=10 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

   Pф10= = 2839,55 кПа

  Величина  импульса фазы сжатия:

  I+= = 17,11 кПа∙с

  Значение  пробит-функции равно:

  Pr= - вероятность летального поражения людей 100%

  На расстоянии R=27 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

   Pф27= = 225,12 кПа

  Величина  импульса фазы сжатия:

  I+= = 10,42 кПа∙с

  Значение  пробит-функции равно:

  Pr= - вероятность летального поражения людей 51%

  На расстоянии R=50 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

   Pф50= = 60,8  кПа

  Величина  импульса фазы сжатия:

  I+= = 7,65кПа∙с 
 

  Значение  пробит-функции равно:

  Pr= - вероятность летального поражения людей 1%  

  Таблица значений вероятностей среднего разрушения зданий и летального поражения людей  в зависимрсти от параметров УВВ

      R, м   ∆Pф, кПа   I+, кПа∙с   Pr   P, %
  Разрушение зданий   23   189,7   0,72   7,36   99,1
  45   50,55   0,37   5,27   51
  97   15,06   0,14   3,23   1
  Летальное поражение людей   10   2839,55   17,11   12,7   100
  27   225,12   10,42   5,02   51
  50   60,8   7,65   2,67   1
 

    Расчет  потерь при воздействии  УВВ 

Определим безвозвратные  потери на открытой местности:

   , где

  d- доля людей, которые могут находиться на открытой местности в момент взрыва(d=0,05),

   -плотность людей, чел./км2

  F- площадь территории, на которой воздействует УВВ с избыточным давлением ,

  P- условная вероятность летального поражения людей на среднем расстоянии в рассматриваемой зоне.

  Плотность людей на всей территории промплощадки будет равна:

  

  Найдем  площади территории, на которых воздействует УВВ с избыточным давлением  :

  

  

  

  Потери  в каждой зоне будут равны:

  

  

  

    

  Результаты  занесем в таблицу

  R, м   P, %   d   
, чел./км2		   F, км2   Pусл.   Nбезв.
  10   100   0,05   1487 0,32*10-3   1   ≈1
  23   51   0,05   1487 1,9*10-3   0,75   ≈0
  50   1   0,05   1487 1,98*10-3   0,25   ≈0
 
  1. Общие потери в зданиях и на открытой местности:

    

    

  Пожар разлития

   
На промплощадке расположен резервуар с бензином в обваловке, имеющей квадратную форму со стороной а=85 м.

  1. При полном разрушении резервуара нефть полностью заполнит обваловку, площадь которой равна:

  Fобв.= а2 = 852 = 7225 м2

  1. Найдем геометрические размеры пламени пожара разлития, условно принимаемого в виде наклонного цилиндра.

  Диаметр зеркала разлива равен:

  D=

  Плотность паров нефти равна:

  

  Безразмерная  скорость ветра при массовой скорости выгорания mвыг.=0,06 кг/(м2∙с) равна:

  

  Найдем  отношение высоты пламени к диаметру зеркала разлива:

  

  Высота  пламени составляет:

  

  Косинус угла наклона пламени пожара составляет:

  

  Угол наклона  пламени пожара равен 570

  1. Плотность потока теплового излучения пламени пожара разлития, падающего на элементарную площадку, определяется по формуле:

  

  Угловой коэффициент излучения  определяется по графику зависимости углового коэффициента излучения с цилиндрического пламени пожара на элементарную площадку от отношения R/r для различных расстояний R от центра пламени.

  

  Результаты  зависимости R от

приведены в таблице:

  R, м   50   85   130   250
  R/r   1,04   1,77   2,7   5,2
  
   0,98   0,57   0,25   0,075
  1. Примем = 60 кВт/м2

  Найдем  значения теплового потока на различных  расстояниях от границы пламени:

  

  

  

  

  Расстояние 250 м от границы пламени является безопасным, поскольку тепловой поток на этом расстоянии <

  1. Вероятность смертельного поражения человека тепловым излучением найдем, определив значение пробит-функции:

    

  Где ,  - время обнаружения пожара (допускается принимать 5 с); х – расстояние от места расположения человека до безопасной зоны (где < ); u- скорость движения человека (5 м/с). 

  Величины  теплового потока и времени воздействия  на различных расстояниях

  R, м   50   85   130   250
  
, кВт/м2		   58,7   33,32   14,16   3,9
  
, с		   45   38   29   5
 

  

  

  

    
 
 
 

  Значения  вероятностей смертельного поражения человека тепловым излучением в зависимости  от величины пробит-функции

  R, м   50   85   130   250
  Pr   8,7   5,05   2,7   -6,14
  Pпор, %   100   50   1   0
 

  Горение парогазовоздушного облака по типу «Огненный шар» 

  
  1. Используем  данные, полученные при решении задачи «взрыв парогазовоздушного облака».

  Давление  насыщенных паров бензина:

  Рнас=1,14 кПа

  Интенсивность испарения разлившегося бензина:

  W=11,05∙10-6 кг/(м2.с)

  Суммарная масса паров нефти в облаке равна:

  mn, = 1767,7 кг

  1. Эффективный диаметр огненного шара равен:

  

  1. Время существования  «огненного шара» :

  

  1. Угловой коэффициент  излучения с «огненного шара»  на элементарную площадку на облучаемой поверхности при Н=0,5 Dэф  ( Н=30,65) определяется по формуле:

   , где Х- расстояние от проекции центра «огненного шара» на плоскость земли до рассматриваемого объекта (человек), на котором определяется тепловой поток. Определим значение на расстоянии Х, равном 15; 23; 54; 120 м.

          

   

      

  

  

  1. Плотность теплового потока, падающего с  поверхности «огненного шара» на элементарную площадку на поверхности  мишени qпад (кВт/м2), равна

  qпад =

  Найдем  значение qпад на вышеуказанных расстояниях, принимая :

  

  

  

    

  Результаты  расчетов сведем в  таблицу

  Х, м   15   23   54   120
  
   0,22294   0,205   0,1055   0,07
  
   97,99   89,84   45,47   2,986
 

  Из результатов  расчетов следует, что безопасным для  человека является расстояние R=120 м, где плотность падающего теплового потока

  1. Найдем вероятность летального поражения людей, определив значение пробит-функции:

  

  

  

  

    

  Вероятности летального поражения  людей представлены в таблице 

  Х, м   15   23   54   70
  Pr   7,34   5,19   3,66   2,011
  Pпор, %   99   50   1   0
 
 
 

 

     3. Определение последствий ЧС, обусловленных авариями на химически опасных объектах

    На  производственном объекте хранится (транспортируется) аварийно химически  опасное вещество (АХОВ) (см. вариант  задания). В результате разгерметизации  и пролива АХОВ возможно опасное  токсическое воздействие на окружающую среду и население. Определить истинную глубину заражения АХОВ, площади  возможного фактического заражения  и возможные потери. Плотность населения в селитебной зоне составляет 1400 чел./км2, численность персонала составляет 250 человек. 

  
  1. Эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке определяется по формуле:

  

  Где к1- коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ к1=0,18 ,

  к3- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого вещества к3=0,04,

  к5- коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы к5=1 ,

  к7- коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха к7=0,7,

  

  

  1. Эквивалентное количество АХОВ во вторичном облаке определяется по формуле:

  

  Где к2- коэффициент, учитывающий физико-химические свойства АХОВ (к2=0,025),

Оценка последствий ЧС, вызванных проливами пожароопасных (бензин) и химически опасных веществ (аммиак) на железнодорожной эстакаде