Стійкість роботи промислового підприємства в надзвичайних ситуаціях

 

Рішення:

1) Стехіометричній коефіцієнт кисню в реакції згоряння (формула метилового спирту СН₄O):

β = n_C + (n_Н + n_Х) / 4 - n_О

n_C , n_Н , n_Х , n_О - число атомів вуглецю, водню, галогенів, кисню в молекулі горючого.

β = 1+(4 + 0) / 4 - 1 = 1

2) Стехіометрична концентрація:

C _стех. = 100 / (1 +4,84β),

де β – стехіометричній  коефіцієнт кисню в реакції згоряння:

C _стех. = 100/ (1 +4,84*1) = 17,12

 

3) Вільний об’єм приміщення:

V_СВ. = V_ПР. * 0,8 =10*10*3*0,8 = 240 м³

 

4) Надлишковий тиск:

∆Р = (Р_max - Рo) * (100* m *z) / (V_{с в.} * C _стех. k _н r),

де Р_max - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші у замкнутому об’ємі , кПа (табл.. 3.2, с. 62);

Р_max = 747,4 кПа;

Рo – початковий тиск (приймається  рівним 101 кПа);

m – маса горючої речовини, газу, кг;

z – коефіцієнт участі горючого  в вибуху (для горючих газів  – 0.5; ЛЗР - 0.3);

V_{с в} – вільний об’єм приміщення, м ³ ;

k _н - коефіцієнт негерметичності приміщення (приймається рівнім 3);

r- густина пару або газу. 1,32 кг/ м ³

∆Р = (747,4 – 101) * (100* 1*0,3) / (240* 17,12*3*1,32)= 1,19 кПа

 

5) При надлишковому  тиску 1,19кПа цегляні малоповерхові будинки отримують згідно  [1,  стор. 63,  табл. 3.6] слабкого впливу.

Завдання 5. Оцінка ступеня руйнування будинків, споруд, обладнання на вибухо – небезпечному підприємстві при вибуху горючої речовини у відкритому просторі

За вихідними даними треба розрахувати  ступень руйнування виробничого  приміщення при вибуху горючої речовини  у відкритому просторі при аварії ємності (її руйнуванні). Треба визначити  розміри зон сильних, середніх і слабких руйнувань, а також за типом виробничого приміщення визначити ступень його руйнування при даному вибуху.

Таблиця 1.6 - Вихідні дані для визначення ступеня руйнування

	Номер варіанту
	12
Тип виробничого приміщення	Будинки з легким металевим каркасом і   без каркасної конструк.
Відстань виробничого  приміщення від сховища для зберігання горючої речовини, м	150
Тип горючої речовини	метил. спирт
Маса речовини в ємності  зберігання, т	10

 

Рішення:

1) Знаходимо радіус  зони детонації

де Qн – кількість  речовини, яка вилилася або розтеклася з розгерметизованої ємності, Qн = 10 тон;

k – коефіцієнт, який  характеризує об’єм газів або  парів речовини, що перейшли в  стехіометричну суміш; приймаємо  k = 0,5.

Отже, r₀ = 18,5* (0,5*10)^1/3 = 31,45 м

2) Визначаємо відношення:

де r₁₁ – відстань виробничого приміщення до центру вибуху, r₁₁ = 150 м.

Y = 0,24*150/31,45 = 1,14

Оскільки 1,14 < 2, то надмірний тиск на відстані 150 метрів:

3) При надмірному тиску  ΔР₁₁ = 40,79 кПа будинки з легким металевим каркасом і   без каркасної конструкції згідно [1,  стор. 63, табл. 3.3] зазнають великих руйнувань.

4) Приймемо, що на межі  сильних руйнувань величина надмірного тиску – 50 кПа,  середніх – 30 кПа,  слабких – 10 кПа.

5) Максимальний тиск  вибуху для метилового спирту  згідно

[стор. 59, табл. 3.1]  рівним 747,4 кПа

 

а) За [1, стор. 60, табл. 3.4] використовуючи інтерполяцію найдемо, що величина надмірного  тиску  в 50кПа :

- При максимальному  тиску в 500кПа: 2-

- При максимальному  тиску в 900кПа: 3-

Значить інтерполюючи ці показники знайдемо для 747,4кПа

1,94+

Отже, тиск в 50кПа при  відношенні r₁ / r₀ = 2,59

б) За цією же схемою отримано результати розрахунків для тиску  в 30кПа:

- При максимальному  тиску в 500кПа: 3-

- При максимальному  тиску в 900кПа: 4-

Значить інтерполюючи ці показники знайдемо для 747,4кПа

2,78+

Отже, тиск в 30кПа при  відношенні r₁ / r₀ = 3,4

в) За цією же схемою отримано результати розрахунків для тиску в 10кПа:

- При максимальному тиску в 500кПа: 6-

- При максимальному  тиску в 900кПа: 8-

Значить інтерполюючи ці показники знайдемо для 747,4кПа

5,43+

Для 10кПа - r₁ / r₀ = 6,77

7) Отримаємо радіус зони слабких руйнувань

радіус зони середніх руйнувань

радіус зони сильних  руйнувань

 

Завдання 6. Оцінка ступеня руйнування будинків, споруд, виробничих приміщень при землетрусах

За вихідними даними треба визначити  ступень руйнування виробничого  приміщення при землетрусі зазначеної інтенсивності.

Таблиця 1.7 - Вихідні дані для визначення ступеня руйнування виробничого приміщення при землетрусі

	Номер варіанту
	12
Тип виробничого приміщення	Адміністр. багатопов. будинки з металевим  або залізобетонним каркасом
Інтенсивність землетрусу	1Х
Глибина гіпоцентру, км.	80
Відстань від гіпоцентру до об’єкту	64

Рішення:

Оцінку можливих масштабів  руйнувань за землетрусу проводять за інтенсивністю(силою) землетрусу. Силу землетрусу на відстані R можна розрахувати  залежно від глибини гіпоцентру і величини магнітуди за формулою:

I_R = 1.5М - 3.5 lg + 3 (балів),

де Н – глибина гіпоцентру, км; R – відстань від епіцентру, км., М – магнітуда землетрусу.

I_R = 1.5*9 - 3.5 lg + 3 = 6,47(балів),

Оскільки у нас Адміністр. багатопов. будинки з металевим або залізобетонним каркасом, то згідно [1, стор. 74, табл.3.6] при землетрусі інтенсивністю 6,47 не буде їх  руйнування.

 

Завдання 7. Оцінка обстановки при повенях

В цьому завданні треба по вихідних даних провести прогнозування параметрів хвилі прориву, можливу ступень  руйнування будівель на об’єкті і можливість загибелі людей.

Таблиця 1.8 -  Вихідні дані для прогнозування обстановки при повенях

	Номер варіанту
	12
Відстань об’єкту  від греблі, км	5
Перевищення місцевості над рівнем води в річці, м	0,8
Об’єм водосховища, км3	4,0
Глибина прорану, м	5
Можлива ширина прорану, м	4
Вид промислової будівлі	З важким залізо бетонним каркасом

Рішення:

1) Згідно [1, стор. 78,  табл. 3.12] визначаємо максимальну швидкість хвилі пропуску Vmax і максимальну витрату води на один метр ширини прорану N в залежності від глибини прорану Н:

при  Н = 5 м  приймаємо   Vmax = 2 м / с;    N = 10 м³ / с* м;

2) Визначаємо час спорожнення  водосховища

де W – об’єм водосховища;

В – ширина прорану

Т = 400000000/ (10*4*3600) =  27777,77год

2. Інтерполюванням згідно [1, стор. 78, табл.3.13] визначаємо висоту хвилі пропуску на відстані 5 км:

h  = 0,25-((0,25-0,2)/(25-5))×(5-1)=0,24 * Н=>

h = 0,24*5 = 1,2 м.

4) Знаходимо час підходу  хвилі пропуску

t_пр= R *N/ V ,

де R – відстань об’єкту від греблі, м.

5) Можлива висота хвилі прориву на об’єкті : 1,2 – 0,8 = 0,4 (м).

Можлива висота хвилі  прориву на об’єкті 0,4 м менше  висоти розміщення місцевості над рівнем моря 0,8 м, тому споруди з  важким залізо бетонним каркасом не отримають руйнувань згідно [1, стор. 81,  табл. 3.15].

Завдання 8. Оцінка стійкості роботи цеху при надзвичайних ситуаціях

За типом  зазначеної надзвичайної ситуації треба провести аналіз стійкості  роботи виробничого цеху і при  необхідності запропонувати інженерно – технічні та організаційні заходи по підвищенню стійкості його функціонування в умовах надзвичайних ситуацій. За вражаючий фактор, по якому треба проводити оцінку стійкості цеху, прийняти максимальне значення надмірного тиску, що виникає при даній надзвичайної ситуації.

Таблиця 1.9 - Вихідні дані для оцінки стійкості роботи виробничого цеху в умовах виникнення надзвичайної ситуації

	Номер варіанту
	12
Вид надзвичайної ситуації і її параметри	Вибух у сховище з  толуол Кількість 20т. Відстань 90м. від цеху
Характеристики цеху
Тип будинку	Цегляні малоповерхові  будинки (1–2 поверхи)
Обладнання цеху
Верстати	легкі
Трансформатори	блочні
Електродвигуни потужністю до, квт	10 і більш гермет.
Комунально – енергетичні мережі:
Повітряні мережі електропостачання	низької напруги
Резервуари	частково заглиблені
Трубопроводи	сталеві заглиблені на 20 см.

 

Рішення:

1) Знаходимо радіус  зони детонації

де Qн – кількість  речовини, яка вилилася або розтеклася з розгерметизованої ємності, Qн = 20 тон;

k – коефіцієнт, який  характеризує об’єм газів або  парів речовини, що перейшли в  стехіометричну суміш; приймаємо  k = 0,5.

Отже, r₀ = 18,5* (0,5*20)^1/3 = 39,86 м

2) Визначаємо відношення:

де r₁₁ – відстань виробничого приміщення до центру вибуху,

r₁₁ = 90 м.

Y = 0,24*90/39,86 = 0,542

Оскільки 0,542 < 2, то надмірний тиск на відстані 90 метрів:

 

3) При надмірному тиску  ΔР₁₁ = 167,02 кПа цегляні малоповерхові будинки (1–2 поверхи) згідно [1, стор. 64, табл. 3.6] зазнають повних руйнувань.

 

4) Приймемо, що на межі  сильних руйнувань величина надмірного  тиску – 50 кПа,  середніх –  30 кПа,  слабких – 10 кПа.

 

5) Максимальний тиск  вибуху для толуолу згідно [1,  стор. 62, табл. 3.2] приймаємо рівним 900 кПа

 

6) За [1, стор. 62, табл. 3.4] використовуючи інтерполяцію найдемо, що величина надмірного  тиску в 50кПа :

3-

За цією же схемою отримано результати розрахунків для тиску  в 30кПа:

4-

За цією же схемою отримано результати розрахунків для тиску  в 10кПа:

8-

7) Отримаємо радіус  зони слабких руйнувань

радіус зони середніх руйнувань

радіус зони сильних  руйнувань

Згідно додатку 2 [2, стор. 24 ] при надмірному тиску 167,02кПа

• Цегляні малоповерхові будинки (1–2 поверхи) зазнають руйнувань;
• Легкі верстати;
• трансформатори блочні;
• електродвигуни потужністю 10 кВт і більше герметичні –;
• повітряні мережі електропостачання низької напруги;
• резервуари залізобетонні частково заглибленні –;
• трубопроводи сталеві, заглибленні на 20см –.

• Для підвищення стійкості даного цеха можна запропонувати наступні заходи:

• промислову споруду зробити залізобетонною;
• повітряні мережі електропостачання низької напруги на бетонних опорах;
• зменшити кількість аміаку, який зберігається в сховищі.