Расчёт параметров поражающих факторов в условиях чрезвычайных ситуаций

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Естественно-технический факультет

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Расчёт параметров поражающих факторов в условиях чрезвычайных ситуаций»

по дисциплине «Безопасность  жизнедеятельности»

 

Выполнила:

Студентка группы Г (б)-211(1)

Малыгина А. В.

                                                                      Подпись:_____________

              Дата сдачи: «___» ___________2012г.

Проверила:

Судак С.Н.

                                                                      Подпись:_____________

Дата проверки: «___» ___________2012г.

                                         Оценка 

 

 

Мурманск 2012г.

Оглавление

Раздел 1. Расчет молниезащиты  3

Раздел 2. Взрывы твердых взрывчатых веществ (ВВ) и газопаровоздушных смесей (ГПВС):

2.1. Прогнозирование зон поражения при взрывах

твердых взрывчатых веществ…………………………………………………….5

2.2. Прогнозирование зон поражения при взрывах

газопаровоздушных смесей………………………………………………………6

Раздел 3. Оценка химической обстановки при аварии на химически опасном объекте:

3.1. Расчет зоны поражения при аварии на химически

опасном объекте………………...…………….……………………………….….9

3.2. Оценка обстановки в результате аварии с выбросом АХОВ……...15

Список литературы: 16

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 1. Расчет молниезащиты.

Задача №1.

Определить габариты зоны защиты А при применении одиночного стержневого молниеотвода для защиты здания длиной 33 м, шириной 15 м, высотой 10 м.

Дано: L = 33 м ; S = 15 м ; h_x = 10м.

 

10

h₀     h               

r₀

r_x

Рис. 1

33

15

r_x

Рис. 2

 

1.1Вычислим r_x = = = = 18,1 м.

1.2. Зная r_x и h_x вычислим h по следующей формуле:

r_x = (1,1 – 0,002h) (h – ).

Подставим соответствующие  значения, раскроем скобки и проведём необходимые преобразования:

18,1= (1,1 – 0,002h) (h – 11,76)

18,1= 1,1 h – 12,941 – 0,002 h² + 0,024 h

0,002 h² – 1,124 h + 35,04 = 0

D = b² – 4 =1,0139;

√D=1,00697;

h_1, = ;

h₂ = =29,14;

h₁ = 532,63 м > 150 Не удовлетворяет условию задачи, т.к у таких молниеотводов высота h менее или равна 150 м.

h₂ = 29,14 м. Эта высота удовлетворяет нашему условию, для последующих расчетов выбираем это значение.

Таким образом, для зоны А необходим молниеотвод высотой 29,14м.

1.3. Найдем h₀:

h₀ = 0,85 h = 0,85 29,14 = 24,769 м.

1.4. Рассчитаем границу зоны защиты на уровне земли – r₀:

r₀ = (1,1 – 0,002 h₀) h₀ = (1,1 – 0,002 24,769) 24,769= 26,02м.

Таким образом, схема молниезащиты в моем варианте выглядит так:

10

24,8   29,14               

26,02

18,1

Рис. 1

33

L

15

 

26,02

Рис. 2

 

Раздел 2. Взрывы твердых  взрывчатых веществ (ВВ)

и газопаровоздушных смесей (ГПВС).

2.1. Прогнозирование зон поражения при взрывах

твердых взрывчатых веществ.

Вариант	Взрывчатое вещество	Масса ВВ, кг.	Расстояние до объекта   R, м	Горючий компонент (ГПВС)	Емкость,  Q, т	Расстояние,   R, м
8	Аммонал-200	750	400	Этилен	100	300

 

2.1.1.При взрыве 750 кг аммонала-200 расчет ведется по его тротиловому эквиваленту:

(для аммонала-200 Q = 4932 кДж/кг),

М_эт = = = 872,41 кг.

 

2.1.2. Принимаем форму заряда сферической и, исходя из этого, определяем объем:

V = _{r =} = 872410 см³,

где r – плотность аммонала-200 (r = 1 г/см³).

 

2.1.3. Радиус сферы определяем из формулы объема шара:

R_o = = = 59,3 см.

R = (59,3 ∙ 20)/100=11,86 м.

 

2.1.4.Для расстояния 400 метров до интересующего нас объекта и при массе 750 кг аммонала-200 найдем приведенное расстояние:

R_п = = 1,31 м/кг^1/3.

2.1.5.Рассчитываем избыточное давление воздушно-ударной волны (ВУВ):

_{∆P=0,084/Rп+0,27/R²п +0,7/R³п = 532,2 кПа.}

Избыточное давление во много раз  превышает пороговую допустимую и составляет 532,2 кПа, что превышает пороговую в 6,7 раз. Если человек будет находиться рядом с местом взрыва, то он получит крайне тяжелые поражения с последующим летальным исходом.

 

Раздел 2.2. Прогнозирование зон поражения при взрывах  
газопаровоздушных смесей.

2.2.1.Расчитываем начальный радиус R_o полусферического облака ГПВС:

R_o = = √29217,55 = 30,8м ,

 

для этого рассчитываем объем облака V_o

 

V_o = = = 122324,16 м³ ,

 

где М – емкость в (кг) по таблице, = 28; С_стх = 0,0654 ; K = 0,1 для газов, сжиженных охлаждением.

 

 

2.2.2. Рассчитываем максимум избыточного давления взрыва на соответствующих расстояниях производят с применением "приведенных" расстояний и давлений по тротиловому эквиваленту наземного взрыва полусферического облака (М_т):

 

М_т = = 226162,29 кг,

 

М = r_стх × V_o = 1,285122324,16 = 157186,55 ,

 

где М = r_стх × V_o – масса горючего облака, кг; Q_т – энергия взрыва тротила  
(Q_т = 4184 кДж / кг);

 

 

2.2.3. Посчитаем приведенное расстояние:

 

R_п = = = 4,93 м/кг^1/3

 

 

2.2.4. Максимальное избыточное давление ударной волны составляет:

 

;

 

где определяется из выражения:

 

_{Путём несложных математических вычислений получаем:}

lg _{= − 0,61;}

= = 0,25 кПа.

Следовательно,

∆P_ф=101,3 ∙ 0,25 = 25,33 кПа.

 

На основании полученных при расчетах данных делаем вывод, что:

при таком избыточном давлении человек получит легкие травмы, такие  как ушибы, вывихи, общую контузию. Если он будет находиться в застекленном здании, то возможны колюще-режущие  повреждения от осколков стекла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 3. Оценка химической обстановки при аварии  
на химически опасном объекте.

3.1. Расчет зоны поражения  при аварии на химически

опасном объекте.

Задача  №1.

Разрушена емкость с 45 т жидкого хлористого водорода. Метеорологические условия на момент аварии: изотермия, скорость ветра – 5 м/с, температура воздуха – 20˚С, разлив АХОВ – в поддон, высота поддона – 1 м, расстояние до объекта – 1,8 км.

Определить  размеры и площадь возможной  зоны заражения через 1 ч после  аварии, а также время подхода  фронта зараженного воздуха к  объекту.

Занесём данные в таблицу для упрощения  восприятия данных:

Вариант	QT	AXOB	Скорость ветра м/c	t, oC	Вертикальная устойчивость воздуха	Вид разлива АХОВ	Высота поддона, H , м	Расстояние до объекта, R, км
8	45	Хлористый водород	5	20	Изотермия	В поддон	1,0	1,8

 

Производить расчет будем  по методу коэффициентов.

Последовательность расчета  методом коэффициентов:

1. Определяем (уточняем) метеорологическую обстановку в районе аварии на время аварии.
2. Определяем возможные размеры непосредственно района аварии.
3. Определяем возможную продолжительность поражающего действия АХОВ по времени его испарения.
4. Определяем ожидаемую глубину зоны заражения в следующем порядке:
• рассчитываем эквивалентное количество Q1 АХОВ в первичном облаке;
• определяем эквивалентное количество Q2 АХОВ во вторичном облаке;
• по значениям Q1 и Q2 находим по табл. 2.4 "Глубины зон заражения АХОВ" глубину зоны заражения первичным облаком (Г1) и глубину зоны заражения вторичным облаком (Г2);
• рассчитываем полную глубину зоны заражения (Гп), сравнив Г1 и Г2 и определив Гп как

Гп = (меньшее из Г1 и Г2) ∙ 0,5 + (большее из Г1 и Г2) = 0,5 Гmin + Гmax;

• рассчитываем предельное значение глубины перемещения зараженного воздуха (Гв) и сравнивают его с величиной Гп;
• за окончательную глубину зоны заражения принимаем меньшую из величин Гп и Гв.

5. Определяем величину площади возможного и фактического заражения АХОВ.

6. Определяем время подхода зараженного воздуха к объекту.

 

3.1.Метеобстановку на момент аварии принимаем за исходную.

3.2.Принимаем радиус зоны равный 0,5 км, т.к. в условии задачи имеем 45 т АХОВ и хлористый водород имеет отрицательную температуру кипения, следовательно, является низкокипящим АХОВ.

3.3.Определяем время испарения хлористого водорода:

Т_и = ₌ = 11,0 ч.,

Принимаем Т_и = 11 ч.

h = H – 0,2 = 1,0 – 0,2 = 0,8 - для разлива в поддон,

где = 1,191 т/ м³; K₂  , K₇ – коэффициенты по табл. 2.2 (см. ниже); K₄ – коэффициент находится для скорости ветра 5 м/c (см. табл. 2.3).

Табл. 2.2

АХОВ	К1	К2	К3	К7 – для первичного / вторичного облака
				-40 °С	-20 °С	0 °С	20 °С	40 °С
Аммиак	0,18	0,025	0,04	0 / 0,9	0,3 / 1,0	0,6 / 1,0	1,0 / 1,0	1,4 / 1,0
Хлор	0,18	0,052	1,0	0 / 0,9	0,3 / 1,0	0,6 / 1,0	1,0 / 1,0	1,4 / 1,0
Сероводород	0,27	0,042	0,036	0,3 / 1,0	0,5 / 1,0	0,8 / 1,0	1,0 / 1,0	1,2 / 1,0
Фосген	0,05	0,061	1,0	0 / 0,1	0 / 0,3	0 / 0,7	1,0 / 1,0	1,7 / 1,0
Метиламин	0,13	0,034	0,5	0 / 0,3	0 / 0,7	0,5 / 1,0	1,0 / 1,0	2,5 / 1,0
Водород хлористый	0,28	0,037	0,3	0,64 / 1,0	0,6 / 1,0	0,8 / 1,0	1,0 / 1,0	1,2 / 1,0
Хлорциан	0,04	0,048	0,8	0 / 0	0 / 0	0 / 0,6	1,0 / 1,0	3,9 / 1,0
Сернистый ангидрид	0,11	0,049	0,333	0 / 0,2	0 / 0,5	0,3 / 1,0	1,0 / 1,0	1,7 / 1,0

 

3.4.Расчитываем ожидаемую глубину зоны заражения с пороговой концентрацией

а) в первичном облаке:

Q₁ = K₁ ∙ K₂ ∙ K₅ ∙ K₇ ∙ Q₀ = 0,18 ∙ 0,3∙ 0,23∙ 1∙45= 0,87 т ,

где K₁ , K₂ , K₇ – коэффициенты по табл. 2.2; K₅ – учитывает степень вертикальной устойчивости атмосферы, для изотермии – 0,23 ; Q₀ = Q_T.

 

 

б) во вторичном облаке:

Q₂ = = =      = 1,38 т,

где K₁ , K₂ , K₃ ,  K₇ – коэффициенты по табл. 2.2; K₄ – учитывает скорость ветра (табл. 2.3); K₅ – учитывает степень вертикальной устойчивости атмосферы для изотермии – 0,23; K₆ = T_и^0,8  - определяется сравнением времени после начала аварии и времени полного испарения АХОВ; h =0,8; Q₀ = Q_T;

Табл.2.3

uветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	10	15
К4	1	1,33	1,67	2	2,34	2,67	3	3,34	4	5,68

 

3.5.По табл. 2.4 находим соответствующие данным эквивалентным количествам хлористого водорода глубины заражения Г₁ и Г₂ (скорость ветра – 5 м/с):

Табл. 2.4

Скорость ветра, м / с	Эквивалентное  количество АХОВ, т
	0,01	0,05	0,1	0,5	1	3	5	10	20	30	50	70	100	300	500
1	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,2	29,56	38,13	52,67	65,23	89,91	166	231
2	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,2	10,83	16,44	21,02	28,73	35,35	44,09	97,8	121
3	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	4,0	5,34	7,96	11,94	15,18	20,6	25,2	31,3	61,47	84,5
4	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62	12,18	16,43	20,05	24,8	48,18	65,9
5	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,9	20,82	40,11	54,67
6	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,2	9,06	12,14	14,79	18,1	34,67	47,1