Оценка параметров взрыва
Курсовая по предмету:
"БЖ"
Название работы:
"Оценка параметров взрыва "
Автор работы: Юлия
Страниц: 38 шт.
Год:2011
Краткая выдержка из текста работы (Аннотация)
Введение
Тема курсовой работы: «Оценка параметров взрыва бензола в помещении с источником взрыва в его центре»
Актуальной задачей на сегодняшний день, является обеспечение защиты от взрыва газовоздушной смеси (ГВС).
Взрывоопасных объектов в России более 30 тысяч, из них 3100 в Москве, не считая газифицированные жилые дома. Все взрывоопасные объекты промышленности проектировались и строились в части обеспечения взрывобезопасности зданий и сооружений согласно положениям снипа. Его рекомендации по применению остекления и легкосбрасываемых конструкций (ЛСК), выполняющих роль противовзрывных предохранительных устройств, должны были обеспечить безопасные нагрузки (5 кПа) в случае взрыва газопаровоздушной смеси внутри помещений (в замкнутом герметичном объеме это давление было бы 400÷900 кПа в зависимости от концентрации горючего в смеси). Статистика показывает, что в 90÷95 случаях из 100 эти нагрузки в 3÷12 раз превышают безопасные, что приводит к разрушению зданий, сооружений и гибели людей. Причиной такого положения является несовершенство существующей нормативно-методической базы, не учитывающей множество факторов, влияющих на характер взрывного горения (дефлаграцию), создающего нагрузки на строительные конструкции.
Пожароопасность и взрывоопасность здания и помещения характеризуются совокупностью условий, способствующих возникновению и развитию пожара или взрыва и определяющих возможные их масштабы и последствия. Продолжительность пожара и его температурный режим обусловливаются количеством горючих материалов в помещении, их пожароопасными и взрывоопасными свойствами и особенностями технологических процессов размещаемых в них производств.
Согласно п.1.4. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», в зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки. Взрывные воздействия относятся к особым нагрузкам, которые следует учитывать при проектировании зданий и сооружений объектов капитального строительства (п.1.9). Требования об учете риска взрыва также представлены в ст.11, 16, 30 технического регламента «О безопасности зданий и сооружений» .
Для уменьшения последствий аварийных взрывов внутри помещений необходимо идентифицировать основные факторы, определяющие их устойчивость при воздействии взрывных нагрузок. Обусловлено это тем, что, как показывает анализ последствий аварийных взрывов, наибольшее количество травм и человеческих жертв вызвано именно обрушением строительных конструкций.
Очевидно, что помещение будет устойчивым при условии, что взрывные нагрузки будут меньше допустимых. При превышении уровня взрывной нагрузки над реальной несущей способностью происходит полное или частичное обрушение помещения. Поэтому обеспечить устойчивость помещения (модуля) можно двумя путями: снижением взрывных нагрузок до допустимого для данного здания уровня или усилением основных строительных конструкций.
Следует отметить, что рекомендации, выдаваемые органами пожарной безопасности по разделу «пожаровзрывобезопасность», далеко не исчерпывают проблемы обеспечения взрывоустойчивости объектов, так как в должной мере не учитывают специфику дефлаграции, зависящую от объемно-планировочного решения здания, характеристик остекления и ЛСК и от ряда других факторов. Несмотря на то, что пожары происходят существенно чаще, чем взрывы, ущерб от взрывов соизмерим с ущербом от пожаров.
В помещениях для обеспечения допустимых нагрузок используются сбросные проемы, оборудованные предохранительными конструкциями (ПК): окнами с глухим остеклением или легкосбрасываемыми конструкциями (ЛСК). В процессе взрывного горения сбросной проём должен вскрыться. Если сбросной проём остеклен, то при взрыве стекло должно быть разрушено (выдавлено) взрывным давлением. Величина максимального давления в зданиях с глухим остеклением возрастает по мере увеличения давления начала разрушения остекления. С увеличением площади единичной ячейки и уменьшением толщины стекла давление вскрытия уменьшается.
Поэтому недопустимо использовать в качестве предохранительных конструкций окон с глухим остеклением, имеющим малые ячейки, и многослойных стеклопакетов с толстыми стеклами, давление вскрытия которых очень велико, что приводит к резкому увеличению избыточного давления при аварийных взрывах. Следствием превышения взрывного давления над допустимым является потеря устойчивости строительной конструкции и ее обрушение. Для предотвращения ранения людей осколками стекол должны использоваться пленочные покрытия.
К недостаткам глухого остекления (с точки зрения взрывобезопасности) следует отнести не предсказуемость (случайность) процесса вскрытия стекла и достаточное расстояние отлета осколков при аварийном взрыве. При определенной модернизации стеклопакетов можно обеспечить прогнозируемый процесс их вскрытия при внутреннем взрыве. В этом случае их вскрытие будет осуществляться по типу легкосбрасываемых конструкций, что обеспечит допустимые уровни взрывных нагрузок и исключит разлет осколков. Актуальной задачей является также взрыв газовоздушной смеси (ГВС) в атмосфере. По существующим методикам нагрузки на сооружения и людей определяются исходя из двух условий:
• • взрыв ГВС происходит в детонационном режиме;
• •одна тонна газа, участвующего во взрыве, создает ударную волну, соответствующую взрыву 5÷10 тоннам тротила.
Исходя из этого, при крупномасштабной аварии на НПЗ «Капотня» пострадает значительная часть Москвы. Не менее опасными объектами в этом смысле являются базы сжиженных газов и т.п. Но ничего подобного в реальности не будет. Во-первых, только незначительная доля вещества образует взрывоопасную газопаровоздушную смесь, т.к. концентрация горючего во взрывоопасной смеси лежит в весьма узких пределах. Например, для паров бензина концентрационные пределы воспламеняемости составляют 0.8-2.5% объема смеси, для пропана - 2.1-8.0%, для метана 4.5-15.0%. Кроме того, не могут абсолютно все резервуары с запасами горючего одновременно быть разгерметизированы, а жидкая фаза не способна полностью превратиться в пар и в необходимых пропорциях смешаться с воздухом.
Реально процесс взрыва ГВС в атмосфере происходит в режиме дефлаграции, при которой нарастание давления до максимума происходит плавно (волна сжатия), а не скачком, как это имеет место в случае детонации горючей смеси и образования ударной волны. Кроме того, максимальное давление в воздушной волне сжатия существенно меньше, чем при детонации. В результате ущерб при взрыве метана (или пропана) воздушной смеси на порядок меньше, чем это прогнозируется согласно действующим методикам. Только при взрыве ацетилена или водорода режим бывает детонационным, а потому весьма опасным.
Еще одна категория опасности возникает при разрыве газопровода высокого и среднего давления, а также газовых резервуаров и баллонов. Образующаяся при этом ударная волна воздействует на окружающую застройку, оборудование и людей.
Резкое возрастание автомобильного парка за последние годы потребовало увеличить число автозаправочных станций. Увеличение количества АЗС повышает вероятность возникновения в аварийной ситуации, которая может сопровождаться взрывами и пожарами.
В настоящее время проектирование, размещение и строительство АЗС ведется организациями без учета вопросов, связанных с обеспечением взрывобезопасности объектов, относящихся к АЗС, и без учета вопросов, связанных с обеспечением взрывоустойчивости зданий и сооружений, расположенных на территории, прилегающей к АЗС. Особую актуальность приобретает проблема обеспечения взрывобезопасности и взрывоустойчивости при переводе части автотранспорта на использование газа.
На АЗС отсутствуют данные о возможных последствиях воздействия аварийного взрыва на близлежащие городские здания и сооружения. АЗС не имеют необходимой документацией, подтверждающей их соответствие современным нормам взрывобезопасности. Правила, регламентирующие состояние взрывоопасности АЗС нуждаются в пересмотре и дополнении.
И, наконец, специфическую актуальность приобретает прогнозирование ущерба при террористическом взрыве в зоне расположения взрывоопасных объектов и разработка мероприятий, смягчающих ожидаемый ущерб.
Перечисленные классы задач воздействия взрыва на здания, сооружения, оборудование и людей и разработка мероприятий, обеспечивающих взрывоустойчивость объектов и окружающей застройки могут быть решены на современном научно-техническом уровне.
Процедуры анализа риска и декларирования промышленной безопасности, осуществляемые на этапе проектирования, дают возможность оценить уровень безопасности объектов. Результаты анализа риска позволяют планировать и осуществлять организационные и технические меры обеспечения безопасности и снижения возможности возникновения аварийных ситуаций и ущерба от них.
Цель курсовой работы рассчитать теплофизические параметры горючего газа и воздуха. Записать уравнение реакции газа в воздухе. Определить концентрационные пределы распространения пламени в ГВС. Сформировать исходные данные для расчета избыточного давления взрыва.
• провести оценку параметров взрыва: выброс сжатого или сжиженного газа в помещение с образованием газовоздушной смеси бензола с концентрацией С (% об.) = 2,5
• Горение начинается из центра помещения. При достижении избыточного давления в помещении до ∆pост (кПа) = 3
• разрушаются оконные проемы, имеющие суммарную площадь остекления, равную Fост (м2) = 2,9 м2
Исходя из цели, ставим следующие задачи:
• Рассчитать теплофизические параметры горючего газа и воздуха.
• Записать уравнение реакции газа в воздухе.
• Определить концентрационные пределы распространения пламени в ГВС.
• Сформировать исходные данные для расчета избыточного давления взрыва.
• Оформить теоретические положения для расчета, записать все формулы без подстановки численных значений.
• Определить избыточное давление взрыва по формуле по ГОСТ Р 12.3.047-98 и по формуле проф. Мишуева А.В. – с учетом динамики дефлаграционного режима горения, объяснить расхождения результатов, полученных по разным методикам;
• Оценить изменение давления в зависимости от отношения площадей фронта пламени и остекления, а также время действия избыточного давления в помещении;
Содержание работы
Введение 3
Глава 1. Важность расчетов и исходные данные для них 10
1.1 Исходные данные 14
Глава 2. Расчет избыточного давления взрыва ГВС внутри помещения по методу ВНИИПО 23
Глава 3. Оценка избыточного давления взрыва ГВС внутри производственного помещения по методу А. В. Мишуева 25
Результаты, в том числе меры по взрывозащите помещения 32
Заключение 35
Список литературы 36
Использованная литература
- Акатьев В. А. Основы взрывопожаробезопасности. / Учебное пособие. - М.: МГТУ, 2004. – 384 с.
- Баратов А. Н., Пчелинцев В. А. Пожарная безопасность/ Учебное пособие. – М.: АСВ, 1997. – 176 с.
- Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. – М.: Химия, 1991. – 432 с.
- Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972. – 720 с.
- Годжелло М.Г. Расчет площади легкосбрасываемых конструкций для зданий и сооружений взрывоопасных производств. – М.: Стройиздат, 1982. – 49 с.
- ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
- ГОСТ 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.
- Казеннов В.В. Динамические процессы дефлаграционного горения во взрывоопасных зданиях и помещениях. Дисс. … д-ра техн.наук. – М.: МГУ, 1997.
- Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Утверждена приказом МЧС России №404 от 10.07.2009 г.
- Мишуев А. В., Казеннов В. В., Комаров А. А. Некоторые аспекты защиты населения и территорий при особого вида ЧС (взрывах и т. п.) Вторая Всероссийская научно-практическая конференция: Защита населения при ЧС как безопасность России/ Тезисы докладов.– М.: ВНИИ ГО ЧС, 26-27 мая 1997 г. – с. 62– 66.
- Мишуев. А.В. и др. Исследование процесса взрывного горения в близких к кубической форме помещениях с учётом размещения в них технологического оборудования. Объекты гражданской обороны. Защитные сооружения: Сб. научн. тр. - №4. - М.: ЦНИИПромзданий, 1991.
- Мольков В.В., Некрасов В.П. Динамика сгорания газа в постоянном объеме при наличии истечения // Физика горения и взрыва. - 1981. - Т.17, №4. - С. 17-24.
- НПБ 105-95. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.
- О пожарной безопасности, 21.12.94 г. № 69-фз.
- О промышленной безопасности опасных производственных объектов, 21.07.97 г. № 116-фз.
- Орлов Г.Г. Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1987.
- Пилюгин Л. П. Обеспечение взрывоустойчивости зданий с помощью предохранительных конструкций. –М.: Пожнаука, 2000.
- Пилюгин Л.П. Конструкции сооружений взрывоопасных производств. - М.: Стройиздат, 1988.
- РД 03-409-01. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей // Методики оценки последствий на опасных производственных объектах: Сб.док. - Сер.27. - Вып.2. - М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 2005. - С. 4–34.
- РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. Утверждена Госгортехнадзором России 10.07.2001 г. №30.
- СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Утвержден постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 29.08.1985 г. №135. Введен в действие 01.01.1987 г.
- СНиП 31-03-2001. Производственные здания.
- Собурь С. В. Пожарная безопасность электроустановок. Справочник. – М.: Спецтехника, 1999. – 256 с.
- Справочник. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: в 2 книгах / Под ред. А. Н. Баратова. – М.: Химия, 1990. – кн. 1 – 496 с., кн. 2 – 384 с.
- Федеральный закон №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009 г. Принят Государственной Думой 23.12.2009 г., одобрен Советом Федерации 25.12.2009 г.
- Щербаков В. И., Суконников С. Е., Дегтярев В.Н Пожарная безопасность на текстильных предприятиях. / Учебное пособие. – М.: МТА, 1999. – 232 с.
- Энциклопедический словарь юного химика / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1982. — 368 с., ил.