- •Саратовский государственный технический университет
- •Характеристики некоторых химически опасных веществ
- •Угловые размеры зоны химического заражения
- •Общие потери людей, % (извлечение из рд 52.04.253–90)
- •Термины и определения радиационной безопасности
- •Часть 2. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Балаковский институт техники, технологии и управления
БЕЗОПАСНОСТЬ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Часть 2. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях»
Методические указания к выполнению практических занятий
для студентов специальности 120100
всех форм обучения
Одобрено
редакционно–издательским советом
Балаковского института техники,
технологии и управления
Балаково 2007
Раздел 3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях
Задача 1. Рассчитать категорию помещения цеха в соответствии с НПБ 105-03. Исходные данные принять в соответствии с вариантами по табл. 1 и 2.
Исходные данные
Таблица 1
Значения исходных данных
|
№ варианта (последняя цифра № зачетки студента) | ||||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | ||
Размеры помещения, м |
L= B= H= |
20 8 5 |
25 12 6 |
30 14 7 |
35 16 8 |
40 18 9 |
45 20 5 |
50 22 6 |
55 24 7 |
60 26 8 |
65 28 9 |
Тип ЛВЖ |
Ацетон
|
Бензол
|
н-Бутил-ацетат |
Дихлор-этан |
п-Ксилол |
Пири-дин |
Серо-углерод |
Стирол |
Толуол |
Хлор-бензол | |
Масса ЛВЖ m, кг |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 |
Таблица 2
Свойства некоторых вредных и пожароопасных веществ
Вещество |
Химическая формула |
Температура вспышки, ˚С |
Температура самовоспламенения, ˚С |
Характеристика вещества |
Теплота сгорания Qсг, кДж/кг |
ПДК, мг/м3 |
Ацетон |
С3Н6О |
-18 |
+535 |
ЛВЖ |
31360 |
200 |
Бензол |
C6H6 |
-11 |
+560 |
ЛВЖ |
40576 |
50 |
Н-Бутилацетат |
C6H12O2 |
+29 |
+330 |
ЛВЖ |
28280 |
200 |
1,2-Дихлорэтан |
C2H4Cl2 |
+9 |
+413 |
ЛВЖ |
10873 |
10 |
П-Ксилол |
С8Н10 |
+26 |
+528 |
ЛВЖ |
41207 |
50 |
Пиридин |
C5H5N |
+20 |
+530 |
ЛВЖ |
35676 |
5 |
Сероуглерод |
CS2 |
-43 |
+102 |
ЛВЖ |
14020 |
1 |
Стирол |
С8Н8 |
+30 |
+490 |
ЛВЖ |
43888 |
5 |
Толуол |
С7Н8 |
+7 |
+535 |
ЛВЖ |
40936 |
50 |
Хлорбензол |
C6H5CI |
+29 |
+637 |
ЛВЖ |
27315 |
50 |
Указания к решению задачи
В соответствии с НПБ 105–03 помещения и здания по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г, Д. Отнесение к той или иной категории определяется величиной избыточного давления взрыва при аварийном выбросе взрывоопасных веществ.
Избыточное давление взрыва Р для горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, определяют по формуле:
,
где Pmax– максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме (допускается принимать Pmax= 900 кПа);
Ро– начальное давление, кПа (допускается принимать Ро= 101 кПа);
mпp– приведенная к тротиловому эквиваленту масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение цеха, кг:
,
где Qсг– удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;
z– коэффициент участия горючего во взрыве (допускается приниматьz = 0,5 для горючих газов;z = 0,3 для ЛВЖ);
Q0 – константа, равная 4,52∙106Дж/кг;
m – масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство (см. табл. 1), кг.
Vсв– свободный объем помещения (см. табл. 1), м3;
г,п– плотность газа (пара) при температуре tр, кг/м3:
,
М — молярная масса паров горючего, кг/кмоль;
Vо — мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
tр— расчетная температура,оС; допускается приниматьtр = 25оС.
Cст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.);
,
= nc + (nh –nx)/4 + no/2 — стехиометрический коэффициент;
nc, nh, no, nx — число атомов C, H, О и галоидов в молекуле горючего.
Кн– коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать Кнравным 3).
Задача 2. На основе расчета дать оценку действия ударной волны на персонал и здание цеха при взрыве горючих веществ на складе легковоспламеняющихся веществ (ЛВЖ). Принять емкость каждого резервуараM= 60 т. Остальные исходные данные принять по табл. 3 и 4.
Исходные данные
Таблица 3
Значения исходных данных
|
№ варианта (последняя цифра № зачетки студента) | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 | |
Число резервуаров N |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Расстояние от склада до цеха r, м |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
Число работающих в цехе Р, чел. |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
Таблица 4
Значения исходных данных
|
№ варианта (первая буква фамилии студента) | |||||||||
А,Б,В |
Г,Д,Е |
Ж,ЗИ |
К,ЛМ |
Н,ОП |
Р,С |
Т,УФ |
Х,ЦЧ |
Ш,Щ,Э |
Ю,Я | |
Балансовая стоимость С, млн. руб. Срок эксплуатации зданий tзд ,лет Срок эксплуатации оборудования и соору-жений tоб лет |
100
5
1 |
150
6
2 |
200
7
3 |
250
8
4 |
300
9
5 |
350
10
1 |
400
11
2 |
450
12
3 |
500
13
4 |
550
14
5 |
Указания к решению задачи
1) Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определить массу mпp,кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата:
mпp=M∙N.
2) Избыточное давление p, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей на расстоянииr, рассчитать по формуле:
,
где р0 –атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r –расстояние от центра взрыва газопаровоздушного облака, м.
3) Импульс волны давления i, Па∙с, рассчитывают по формуле
.
4) Дать оценку воздействия ударной волны и импульса давления на персонал цеха с распределением травм по тяжести, ориентируясь на данные табл. 5.
Таблица 5
Тяжесть поражения людей |
Избыточное давление p, кПа |
Распределение травм по тяжести, % | ||
смертельные |
инвалидные |
ушибы | ||
Смертельные Крайне тяжелые травмы Тяжелые травмы Травмы средней тяжести Легкие травмы |
>90 70–90 50–70 25–50 10–20 |
100 50 25 |
40 20 35
|
10 55 65 100 |
5) Дать оценку воздействия ударной волны и импульса давления на здания и сооружения, ориентируясь на данные табл. 6.
Таблица 6
(Извлечение из РД 03-409-01)
Характеристика действия ударной волны |
I, Па·с |
P, Па |
Разрушение зданий | ||
Полное разрушение зданий |
770 |
70100 |
Граница области сильных разрушений: 50-75% стен разрушено или находится на грани разрушения |
520 |
34500 |
Граница области значительных повреждений: повреждение некоторых конструктивных элементов, несущих нагрузку |
300 |
14600 |
Граница области минимальных повреждений: разрывы некоторых соединений, расчленение конструкций |
100 |
3600 |
Полное разрушение остекления |
0 |
7000 |
50% разрушение остекления |
0 |
2500 |
10% и более разрушение остекления |
0 |
2000 |
Поражение органов дыхания незащищенных людей | ||
50% выживание |
440 |
243000 |
Порог выживания (при меньших значениях смерт. поражения людей маловероятны) |
100 |
65900 |
5) Определить экономический ущерб, связанный со взрывом резервуаров с газовоздушной смесью на складе ЛВЖ:
– для зданий и сооружений, принимая долю основных средств в общей балансовой стоимости цеха = 0,4
– для машин и оборудования
где Е – норма дисконта, равная норме доходности на капитал, можно принять годовую норму на уровне банковского процента (Е = 0,12);
tзд, tоб– год, затраты и результаты которого соответственно по эксплуатации зданий и оборудования цеха приводятся к расчетному году (срок эксплуатации), лет;
C– балансовая стоимость (см. табл. 4), млн. руб.
Суммарный ущерб определяется как сумма ущербов по основным фондам и оборотным средствам:
У = Узд+ Уоб
Литература: [1, 2, 4, 5, 6, 7].
Задача 3. Во избежание взрывов резервуаров сжиженных углеводородных продуктов рассчитать молниезащиту склада ЛВЖ.
а) Ожидаемое число поражений молнией в год зданий или сооружений:
nг = (L + 6∙H) ∙ (B + 6∙H) ∙m∙10–6 ,
где L, B, H — соответственно длина, ширина и высота здания или сооружения, м;
m— среднегодовое для данной местности число ударов молнии, приходящееся на 1 км2земной поверхности, которое зависит от интенсивности грозовой деятельности (РД 34.21.122–87), для Саратовской области принятьm= 3.
Размеры склада принять равными: высота навеса H = 10 м, длина и ширина принимается исходя из того, что размер площади, которую занимает каждый резервуар с учетом безопасных расстояний между ними, составляет Lр= 20 м, Bр= 10 м. Поэтому, зная расположениеNрезервуаров (рекомендуется изобразить схематически) и их число по длинеNLи ширинеNB, имеем:
L= 20∙NLиB= 10∙NB
Тип и категорию молниезащиты принять самостоятельно.
б) Для выбранного вида молниеприемника (одиночный или двойной стержневой, тросовый, сетчатый) и категории молниезащиты защитная зона рассчитывается по следующим зависимостям:
— для зоны типа А (степень надежности 99,5 %)
h0 = 0,8∙h;r0 = (1,1 – 0,002∙h) ∙h;rx= (1,1 – 0,002∙h) ∙ (h–hx/0,85);
— для зоны типа Б (степень надежности 95 %)
h0 = 0,92∙h;r0 = 1,5∙h;rx= 1,5∙ (h–hx/0,92) ,
где h — требуемая высота молниеприемника, м;
r0, rx— соответственно радиусы зоны защиты на уровне земли и высоты здания или сооружения, м;
h0— высота от земли до вершины конуса защиты (h0< h), м;
hx— высота от земли защищаемого здания или сооружения, м.
в) Изобразить схематически зону защиты здания.
Литература: [1, 2, 8].
Задача 4.На объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащаяG0т агрессивно химически опасного вещества (АХОВ). Местность открытая, скорость ветра в приземном слоеv, м/с, температура воздухаtв= +20С. Определить размеры химического заражения. Оценить возможных потерь людей в очаге химического заражения.
Исходные данные сведены в табл. 7, 8.
Исходные данные
Таблица 7
Значения исходных данных |
№ варианта (последняя цифра № зачетки студента) | |||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
Аварийный выброс G0, т |
5 |
10 |
15 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
75 |
100 |
Таблица 8
Значения исходных данных
|
№ варианта (первая буква фамилии студента) | |||||||||
А,Б В |
Г,Д,Е |
Ж,ЗИ |
К,Л,М |
Н,ОП |
Р,С |
Т,У,Ф |
Х,ЦЧ |
Ш,Щ,Э |
Ю,Я | |
Скорость ветра u, м/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Тип АХОВ |
NH3 |
HF |
HCl |
NOx |
HS |
Фос |
F |
Cl |
HF |
Cl |
Указания к решению задачи
1) Возможная площадь розлива агрессивно химически опасных веществ (АХОВ), м2:
,
где G0– возможная масса розлива АХОВ (см. табл. 7), т;
– плотность жидкой фазы АХОВ (см. табл. 9), т/м3;
h– толщина слоя свободно разлившейся АХОВ, м; принятьh= 0,05 м.
Таблица 9