МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ ВЗРЫВОВ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ (С ИЗМЕНЕНИЯМИ И ДОПОЛНЕНИЯМИ). РД 03-409-01 (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 26.06.2001 n 25)


Утверждена
Постановлением
Госгортехнадзора России
от 26 июня 2001 г. N 25
Введена в действие
Постановлением
Госгортехнадзора России
от 26 июня 2001 г. N 25
МЕТОДИКА
ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ
ВЗРЫВОВ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
(С ИЗМЕНЕНИЯМИ И ДОПОЛНЕНИЯМИ)
РД 03-409-01
ВВЕДЕНИЕ
Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (далее - Методика) позволяет провести приближенную оценку различных параметров воздушных ударных волн и определить вероятные степени поражения людей и повреждений зданий при авариях со взрывами топливно-воздушных смесей.
Методика рекомендуется для использования:
при определении масштабов последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей;
при разработке и экспертизе деклараций безопасности опасных производственных объектов.
Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей разработана Научно-техническим центром по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России (НТЦ "Промышленная безопасность") совместно со специалистами ИХФ РАН. В Методике использованы действующие стандарты, отчеты о НИР, выполненные НТЦ "Промышленная безопасность", и другие источники [1 - 15].
В разработке Методики принимали участие д.ф.-м.н. Б.Е. Гельфанд, д.ф.-м.н. С.Б. Дорофеев, д.т.н. В.И. Сидоров, д.т.н. А.С. Печеркин, к.ф.-м.н. А.М. Бартенев, к.ф.-м.н. В.Ф. Мартынюк, к.ф.-м.н. М.В. Лисанов, к.т.н. А.А. Агапов, к.ф.-м.н. В.П. Сидоров, С.И. Сумской.
ПРИНЯТОЕ СОКРАЩЕНИЕ
ТВС - топливно-воздушная смесь.
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
С - скорость звука в воздухе, м/с;
0
С - концентрация горючего вещества в облаке ТВС, кг/куб. м;
г
С - стехиометрическая концентрация вещества в смеси с
ст
воздухом, кг/куб. м;
Е - эффективный энергозапас ТВС, Дж;
I - импульс волны давления, Па x с;
I - импульс фазы сжатия, Па x с;
+
I - импульс фазы разрежения, Па x с;
-
I - импульс отраженной волны давления, Па x с;
r+
I - импульс отраженной волны разрежения, Па x с;
r-
I - безразмерный импульс фазы сжатия;
x
K - декремент затухания;
i
К - декремент изменения давления в отраженной волне;
r
М - масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС, кг;
г
ДЕЛЬТА Р - избыточное давление, Па;
ДЕЛЬТА Р - амплитуда волны давления, Па;
+
ДЕЛЬТА Р - амплитуда волны разрежения, Па;
-
ДЕЛЬТА Р - амплитуда отраженной волны давления, Па;
r+
ДЕЛЬТА Р - амплитуда отраженной волны разрежения, Па;
r-
Р - атмосферное давление, Па;
0
Р - безразмерное давление;
x
Pr - пробит-функция повреждений стен промышленных зданий;
1
Pr - пробит-функция разрушения промышленных зданий;
2
Рr - пробит-функция длительной потери управляемости у людей
3
(состояние нокдауна);
Рr - пробит-функция разрыва барабанных перепонок у людей;
4
Рr - пробит-функция отброса людей волной давления;
5
R - расстояние от центра облака ТВС, м;
R - безразмерное расстояние от центра облака ТВС;
x
V - скорость видимого фронта пламени, м/с;
г
W - тротиловый эквивалент взрыва ТВС, кг;
m - средняя масса человека, кг;
q - удельная теплота сгорания газа, Дж/кг;
г
t - время процесса, с;
бета - корректировочный параметр, характеризующий фугасные
свойства ТВС;
лямбда - параметрическое расстояние;
сигма - степень расширения продуктов сгорания;
тау - длительность фазы сжатия, с;
+
тау - длительность фазы разрежения, с;
-
тау - длительность отраженной волны давления, с;
r+
тау - длительность отраженной волны разрежения, с.
r-
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Методика предназначена для количественной оценки параметров воздушных ударных волн при взрывах топливно-воздушных смесей, образующихся в атмосфере при промышленных авариях. При рассмотрении предполагается частичная разгерметизация или полное разрушение оборудования, содержащего горючее вещество в газообразной или жидкой фазе, выброс этого вещества в окружающую среду, образование облака ТВС, инициирование ТВС, взрывное превращение (горение или детонация) в облаке ТВС.
1.2. Методика позволяет определять вероятные степени поражения людей и степени повреждений зданий от взрывной нагрузки при авариях со взрывами топливно-воздушных смесей.
1.3. Предполагается, что в образовании облака ТВС участвует горючее вещество одного вида, в противном случае (для смеси нескольких горючих веществ) характеристики ТВС, используемые при расчетах параметров ударных волн, определяются отдельно.
1.4. Исходными данными для расчета параметров ударных волн при взрыве облака ТВС являются:
характеристики горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС;
агрегатное состояние ТВС (газовая или гетерогенная);
средняя концентрация горючего вещества в смеси С ;
г
стехиометрическая концентрация горючего газа с воздухом С ;
ст
масса горючего вещества, содержащегося в облаке, М (если эта
г
величина неизвестна, то ее расчет рекомендуется проводить согласно
приложению 1 [15]);
удельная теплота сгорания горючего вещества q ;
г
информация об окружающем пространстве.
1.5. Основными структурными элементами алгоритма расчетов (рис. 1) являются:
определение массы горючего вещества, содержащегося в облаке;
определение эффективного энергозапаса ТВС;
определение ожидаемого режима взрывного превращения ТВС;
расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн для различных режимов;
определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;
оценка поражающего воздействия взрыва ТВС.
1.6. В Приложении к Методике приведены примеры расчетов.
-----------------------------------------------------------------¬
¦ Исходные данные: ¦
¦ характеристики горючего вещества облака ТВС ¦
¦ агрегатное состояние ТВС ¦
¦ средняя концентрация горючего вещества в облаке ТВС С ¦
¦ г ¦
¦стехиометрическая концентрация горючего вещества с воздухом С ¦
¦ ст ¦
¦ масса горючего вещества в облаке М ¦
¦ г ¦
¦ удельная теплота сгорания горючего вещества q ¦
¦ г ¦
¦ информация об окружающем пространстве ¦
L--------------------------------T--------------------------------
¦
/
-----------------------------------------------¬
¦ Определение эффективного энергозапаса ТВС ¦
¦ E = M q при С <= C ¦
¦ г г г ст ¦
¦ или ¦
¦ E = M q C / C при C > C ¦
¦ г г ст г г ст ¦
¦При расчете параметров взрыва облака, лежащего¦
¦ на поверхности земли, величина эффективного ¦
¦ энергозапаса удваивается ¦
L-----------------------T-----------------------
¦
/
----------------------------------------------------------¬
¦ Определение ожидаемого режима взрывного превращения ¦
¦ 1/3 ¦
¦ Расчет безразмерного расстояния R = R / (E / P ) ¦
¦ x 0 ¦
¦ 1/3¦
¦Расчет параметрического расстояния лямбда = 100 R / Е ¦
¦ 0 ¦
L-----T---------------------------------------------T------
¦ ¦
/ /
-----------¬ -------------¬
¦Детонация +---------------¬ ¦Дефлаграция ¦
L---T------- ¦ L----------T--
¦ ¦ ¦
Определение основных параметров взрыва ТВС (безразмерные
давление Р и импульс I )
x x
¦ ¦ ¦
/ / /
-------------------¬ ------------------------¬ ------------------------------¬
¦Облако газовой ТВС¦ ¦Облако гетерогенной ТВС¦ ¦ 2 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Р = (V / C ) ((сигма - ¦
¦ln(Р ) = -1,124 - ¦ ¦Р = 0,125 / R + ¦ ¦ x г 0 ¦
¦ x ¦ ¦ x x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦1) / сигма) (0,83 / R - ¦
¦1,66 ln(R ) + ¦ ¦ 2 3¦ ¦ x ¦
¦ x ¦ ¦0,137 / R + 0,023 / R ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ x x¦ ¦ 2 ¦
¦ 2 ¦ ¦ ¦ ¦0,14 / R ) ¦
¦0,26 (ln(R )) ¦ ¦I = 0,022 / R или ¦ ¦ x ¦
¦ x ¦ ¦ x x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦I = (V / C ) ((сигма - ¦
¦ln(I ) = -3,4217 -¦ ¦Р = 0,271 / лямбда + ¦ ¦ x г 0 ¦
¦ x ¦ ¦ x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦1) / сигма) (1 - 0,4 x ¦
¦0,898 ln(R ) - ¦ ¦ 2 ¦ ¦ ¦
¦ x ¦ ¦0,62 / лямбда + ¦ ¦(сигма - 1) V / сигма C ) x ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ г 0 ¦
¦ 2 ¦ ¦ 3 ¦ ¦ ¦
¦0,0096 (ln(R )) ¦ ¦0,236 / лямбда ¦ ¦ 2 ¦
¦ x ¦ ¦ ¦ ¦(0,06 / R + 0,01 / R - ¦
¦ ¦ ¦I = 0,047 / лямбда ¦ ¦ x x ¦
¦ ¦ ¦ x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 3 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦0,0025 / R ), где сигма = 7 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ x ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦для газовых смесей; сигма = 4¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦для гетерогенных смесей, при ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦этом энергозапас гетерогенной¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦смеси домножается на (сигма -¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦- 1) / сигма ¦
L-------T----------- L-----------T------------ L---------T--------------------
¦ ¦ ¦
¦ / ¦
¦ -------------------------------------------¬ ¦
¦ ¦ Определение размерных величин ¦ ¦
L->¦ 2/3 1/3 ¦<--
¦ДЕЛЬТА Р = P P и I = I (P ) E / C ¦
¦ x 0 x 0 0¦
L--------------------T----------------------
¦
Определение дополнительных характеристик взрыва ТВС
¦
/
----------------------------------------------------------------¬
¦ Параметры падающей волны при детонации облака газовой смеси ¦
¦ (давление, импульс и длительность фаз сжатия и разрежения) ¦
¦ ¦
¦ 2¦
¦ln(ДЕЛЬТА P / P ) = 0,299 - 2,058 ln лямбда + 0,26(ln лямбда) ¦
¦ + 0 ¦
¦ ¦
¦и ln(ДЕЛЬТА P / P ) = -1,46 - 1,402 ln лямбда + ¦
¦ - 0 ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,079(ln лямбда) ¦
¦ ¦
¦ 5 1/3 ¦
¦ln(10 тау / E ) = 0,106 + 0,448 ln лямбда - 0,026 x ¦
¦ + ¦
¦ ¦
¦ 2 5 1/3 ¦
¦(ln лямбда) и ln(10 тау / E ) = 1,299 + 0,412 ln лямбда - ¦
¦ - ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,079(ln лямбда) ¦
¦ ¦
¦ 1/3 2 ¦
¦ln(I / E ) = -0,843 - 0,932 ln лямбда - 0,037(ln лямбда) и ¦
¦ + ¦
¦ ¦
¦ 1/3 2 ¦
¦ln(I / E ) = -0,873 - 1,25 ln лямбда + 0,132(ln лямбда) ¦
¦ - ¦
¦ ¦
¦ Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения ¦
¦ ¦
¦ДЕЛЬТА P(t, лямбда) = ДЕЛЬТА P (sin(пи(t - тау ) / тау ) / ¦
¦ + + - ¦
¦ ¦
¦sin(-пи тау / тау )) exp(-K t / тау ) ¦
¦ + - i + ¦
¦ ¦
¦Декремент затухания K = 0,889 - 0,356 ln лямбда + ¦
¦ i ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,105(ln лямбда) ¦
L------------------------------T---------------------------------
¦
/
-----------------------------------------------------------------¬
¦ Параметры отраженной волны (давление, импульс и длительность ¦
¦ фаз сжатия и разрежения) ¦
¦ ¦
¦ln(ДЕЛЬТА P / Р ) = 1,264 - 2,056 ln лямбда + ¦
¦ r+ 0 ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,211(ln лямбда) и ln(ДЕЛЬТА P / Р ) = -0,673 - ¦
¦ r- 0 ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦1,043 ln лямбда + 0,252(ln лямбда) ¦
¦ ¦
¦ 5 1/3 ¦
¦ln(10 тау / E ) = -0,109 + 0,983 ln лямбда - ¦
¦ r+ ¦
¦ ¦
¦ 2 5 1/3 ¦
¦0,23(ln лямбда) и ln(10 тау / E ) = 1,265 + ¦
¦ r- ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,857 ln лямбда - 0,192(ln лямбда) ¦
¦ ¦
¦ 1/3 2 ¦
¦ln(I / E ) = -0,07 - 1,033 ln лямбда + 0,045(ln лямбда) и ¦
¦ r+ ¦
¦ ¦
¦ 1/3 2 ¦
¦ln(I / E ) = -0,052 - 0,462 ln лямбда - 0,27(ln лямбда) ¦
¦ r- ¦
¦ ¦
¦ Форма отраженной волны с описанием фаз сжатия и разрежения ¦
¦ ¦
¦ДЕЛЬТА Р (t, лямбда) = ДЕЛЬТА P (sin(пи(t - тау ) / тау ) / ¦
¦ r r+ r+ r- ¦
¦ ¦
¦sin(-пи тау / тау )) exp(-K t / тау ) ¦
¦ r+ r- r r+ ¦
¦ ¦
¦Декремент затухания K = 0,978 - 0,554 ln лямбда + ¦
¦ r ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,26(ln лямбда) ¦
L-------------------------------T---------------------------------
¦
Оценка поражающего воздействия
¦
/
-----------------------------------------------------------------¬
¦Вероятность повреждений стен промышленных зданий Pr = 5 - ¦
¦ 1 ¦
¦ ¦
¦ 8,4 9,3 ¦
¦0,26 ln V , где V = (17500 / ДЕЛЬТА P) + (290 / I) ¦
¦ 1 1 ¦
¦ ¦
¦Вероятность разрушений промышленных зданий Pr = 5 - 0,22 ln V ,¦
¦ 2 2 ¦
¦ ¦
¦ 7,4 11,3 ¦
¦где V = (40000 / ДЕЛЬТА P) + (460 / I) ¦
¦ 2 ¦
¦ ¦
¦Вероятность длительной потери управляемости у людей Pr = 5 - ¦
¦ 3 ¦
¦ ¦
¦ _ _ _ ¦
¦5,74 ln V , где V = 4,2 / р + 1,3 / i, здесь р = 1 + ¦
¦ 3 3 ¦
¦ ¦
¦ _ 1/2 1/3 ¦
¦ДЕЛЬТА P / Р , i = I / (Р m ) ¦
¦ 0 0 ¦
¦ ¦
¦Вероятность разрыва барабанных перепонок Pr = -12,6 + ¦
¦ 4 ¦
¦ ¦
¦1,524 ln ДЕЛЬТА P ¦
¦ ¦
¦Вероятность отброса людей ударной волной Pr = 5 - 2,44 ln V , ¦
¦ 5 5 ¦
¦ ¦
¦ 3 9 ¦
¦где V = 7,38 x 10 / ДЕЛЬТА P + 1,3 x 10 / (ДЕЛЬТА P I) ¦
¦ 5 ¦
L-----------------------------------------------------------------
Рис. 1. Алгоритм расчета последствий аварийных
взрывов топливно-воздушных смесей
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВА ТВС
2.1. Определение эффективного энергозапаса ТВС
Эффективный энергозапас горючей смеси определяется по соотношению:

Е = M q при C <= C (1)
г г г ст
или
E = M q C / C при C > C .
г г ст г г ст
При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается. Для оценки объема газового облака ТВС можно воспользоваться простым соотношением:
V = M / C .
г ст
Примечания. 1. Стехиометрическая концентрация горючего
вещества в ТВС определяется из справочных данных или
рассчитывается отдельно.
2. В случае, если определение концентрации горючего вещества в
смеси затруднено, в качестве величины С в соотношении (1)
г
принимается концентрация, соответствующая нижнему
концентрационному пределу воспламенения горючего газа.
3. Теплота сгорания горючего газа q в ТВС берется из
г
справочных данных или оценивается по формуле:
q = 44 бета МДж/кг.
г
Корректировочный параметр бета для наиболее распространенных в
промышленном производстве опасных веществ определяется из табл. 1.
4. Масса горючего газа, содержащегося в облаке ТВС, может
задаваться в качестве исходного параметра или определяться исходя
из условий развития аварий. При оценке последствий аварий массу M
г
рекомендуется определять согласно [15].
Таблица 1
КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ ПО СТЕПЕНИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
---------------T--------------T-----------------T----------------¬
¦ Класс 1 ¦ Класс 2 ¦ Класс 3 ¦ Класс 4 ¦
+--------------+--------------+-----------------+----------------+
¦ Особо ¦Чувствительные¦Среднечувстви- ¦Слабочувстви- ¦
¦чувствительные¦ вещества ¦тельные вещества ¦тельные вещества¦
¦ вещества ¦ ¦ ¦ ¦
+--------------+--------------+-----------------+----------------+
¦ (Размер ¦ (Размер ¦ (Размер ¦ (Размер ¦
¦детонационной ¦детонационной ¦ детонационной ¦ детонационной ¦
¦ ячейки менее ¦ ячейки от 2 ¦ ячейки от 10 ¦ ячейки больше ¦
¦ 2 см) ¦ до 10 см) ¦ до 40 см) ¦ 40 см) ¦
+---------T----+---------T----+-----------T-----+-----------T----+
¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦бета¦ ¦бета¦ ¦бета ¦ ¦бета¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Ацетилен ¦1,1 ¦Акрило- ¦0,67¦Ацетальде- ¦0,56 ¦Аммиак ¦0,42¦
¦ ¦ ¦нитрил ¦ ¦гид ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Винил- ¦1,03¦Акролеин ¦0,62¦Ацетон ¦0,65 ¦Бензол ¦0,88¦
¦ацетилен ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Водород ¦2,73¦Бутан ¦1,04¦Бензин ¦1 ¦Декан ¦1 ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Гидразин ¦0,44¦Бутилен ¦1 ¦Винилацетат¦0,51 ¦Дизтопливо ¦1 ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Изопро- ¦0,41¦Бутадиен ¦1 ¦Винилхло- ¦0,42 ¦о-дихлор- ¦0,42¦
¦пилнитрат¦ ¦ ¦ ¦рид ¦ ¦бензол ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Метил- ¦1,05¦1,3- ¦1 ¦Гексан ¦1 ¦Додекан ¦1 ¦
¦ацетилен ¦ ¦пентадиен¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Нитро- ¦0,25¦Пропан ¦1,05¦Генератор- ¦0,38 ¦Керосин ¦1 ¦
¦метан ¦ ¦ ¦ ¦ный газ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Окись ¦0,7 ¦Пропилен ¦1,04¦Изооктан ¦1 ¦Метан ¦1,14¦
¦пропилена¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Окись ¦0,62¦Серо- ¦0,32¦Метиламин ¦0,7 ¦Метилбензол¦1 ¦
¦этилена ¦ ¦углерод ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦Этилнит- ¦0,3 ¦Этан ¦1,08¦Метилацетат¦0,53 ¦Метилмер- ¦0,53¦
¦рат ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦каптан ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦Этилен ¦1,07¦Метилбутил-¦0,79 ¦Метилхлорид¦0,12¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦кетон ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ШФЛУ ¦1 ¦Метилпро- ¦0,76 ¦Нафталин ¦0,91¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦пилкетон ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦Диметило-¦0,66¦Метилэтил- ¦0,71 ¦Окись ¦0,23¦
¦ ¦ ¦вый эфир ¦ ¦кетон ¦ ¦углерода ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦Дивинило-¦0,77¦Октан ¦1 ¦Фенол ¦0,92¦
¦ ¦ ¦вый эфир ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦Метил- ¦- ¦Пиридин ¦0,77 ¦Хлорбензол ¦0,52¦
¦ ¦ ¦бутиловый¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦эфир ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦Диэтило- ¦0,77¦Сероводород¦0,34 ¦Этилбензол ¦0,90¦
¦ ¦ ¦вый эфир ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦Диизопро-¦0,82¦Метиловый ¦0,52 ¦Дихлорэтан ¦0,25¦
¦ ¦ ¦пиловый ¦ ¦спирт ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦эфир ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Этиловый ¦0,62 ¦Трихлорэтан¦0,14¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦спирт ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Пропиловый ¦0,69 ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦спирт ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Амиловый ¦- ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦спирт ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Изобутило- ¦0,79 ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦вый спирт ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Изопропило-¦0,69 ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦вый спирт ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Циклогексан¦1 ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Этилформиат¦0,46 ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Этилхлорид ¦0,43 ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Сжиженный ¦1 ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦природный ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦газ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Кумол ¦0,84 ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Печной газ ¦0,09 ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Циклопропан¦1 ¦ ¦ ¦
+---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Этиламин ¦0,8 ¦ ¦ ¦
L---------+----+---------+----+-----------+-----+-----------+-----
2.2. Определение ожидаемого режима взрывного превращения
2.2.1. Классификация горючих веществ по степени чувствительности
ТВС, способные к образованию горючих смесей с воздухом, по своим взрывоопасным свойствам разделены на четыре класса. Классификация горючих веществ приведена в табл. 1 [1, 2].
В случае, если вещество отсутствует в табл. 1, его следует классифицировать по аналогии с имеющимися в таблице веществами, а при отсутствии информации о свойствах данного вещества - относить его к классу 1, т.е. рассматривать как наиболее опасный случай.
2.2.2. Классификация окружающей территории
В связи с тем, что характер окружающего пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения облака ТВС и, следовательно, параметры ударной волны, геометрические характеристики окружающего пространства разделены на виды в соответствии со степенью его загроможденности.
Вид 1. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси неизвестен, то минимальный характерный размер турбулентных струй принимается равным 5 см для веществ класса 1; 20 см - для веществ класса 2; 50 см - для веществ класса 3 и 150 см - для веществ класса 4.
Вид 2. Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий.
Вид 3. Среднезагроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.
Вид 4. Слабо загроможденное и свободное пространство.
2.2.3. Классификация ожидаемого режима взрывного превращения
Известны два основных режима протекания быстропротекающих процессов - детонация и дефлаграция [3]. Для оценки параметров действия взрыва возможные режимы взрывного превращения ТВС разбиты на шесть диапазонов по скоростям их распространения, причем пять из них приходятся на процессы дефлаграционного горения ТВС, поскольку характеристики процесса горения со скоростями фронта меньшими 500 м/с имеют существенные качественные различия.
Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения определяется с помощью экспертной табл. 2 в зависимости от класса горючего вещества и вида окружающего пространства [4].
Таблица 2
ЭКСПЕРТНАЯ ТАБЛИЦА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА
ВЗРЫВНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ
------------T----------------------------------------------------¬
¦ Класс ¦ Вид окружающего пространства ¦
¦ горючего +------------T------------T-------------T------------+
¦ вещества ¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦
¦ +------------+------------+-------------+------------+
¦ ¦ Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения ¦
+-----------+------------T------------T-------------T------------+
¦1 ¦1 ¦1 ¦2 ¦3 ¦
+-----------+------------+------------+-------------+------------+
¦2 ¦1 ¦2 ¦3 ¦4 ¦
+-----------+------------+------------+-------------+------------+
¦3 ¦2 ¦3 ¦4 ¦5 ¦
+-----------+------------+------------+-------------+------------+
¦4 ¦3 ¦4 ¦5 ¦6 ¦
L-----------+------------+------------+-------------+-------------
Ниже приводится разбиение режимов взрывного превращения ТВС по диапазонам скоростей.
Диапазон 1. Детонация или горение со скоростью фронта пламени 500 м/с и больше.
Диапазон 2. Дефлаграция, скорость фронта пламени 300 - 500 м/с.
Диапазон 3. Дефлаграция, скорость фронта пламени 200 - 300 м/с.
Диапазон 4. Дефлаграция, скорость фронта пламени 150 - 200 м/с.
Диапазон 5. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением [4]:
1/6
V = k M , (2)
г 1 г
где k - константа, равная 43.
1
Диапазон 6. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется
соотношением [4]:
1/6
V = k M , (3)
г 2 г
где k - константа, равная 26.
2
2.2.4. Оценка агрегатного состояния ТВС
Для дальнейших расчетов необходимо оценить агрегатное состояние топлива смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная, если более 50% топлива содержится в облаке в виде капель, в противном случае ТВС считается газовой. Провести такие оценки можно исходя из величины давления насыщенных паров топлива при данной температуре и времени формирования облака. Для летучих веществ, таких как пропан при температуре +20 °С, смесь можно считать газовой, а для веществ с низким давлением насыщенного пара (распыл дизтоплива при +20 °С) расчеты проводятся в предположении гетерогенной топливно-воздушной смеси.
2.3. Расчет максимального избыточного давления
и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн
После того как определен вероятный режим взрывного превращения, рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давление ДЕЛЬТА Р и импульс волны давления I) в зависимости от расстояния до центра облака.
2.3.1. Детонация газовых и гетерогенных ТВС
Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R от центра облака при детонации облака ТВС предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению [5, 6]:
1/3
R = R / (E / P ) . (4)
x 0
Примечание. Все соотношения также могут быть записаны в
1/3
функциях аргумента лямбда = 100 R / E . При принятых в Методике
допущениях между R и лямбда существует простая связь:
x
лямбда = 2,15 R .
x
Далее рассчитываются безразмерное давление Р и безразмерный
х
импульс фазы сжатия I .
х
В случае детонации облака газовой ТВС расчет производится по
следующим формулам [8]:
2
ln(Р ) = -1,124 - 1,66 ln(R ) + 0,26(ln(R )) +/- 10%; (5)
x x x
ln(I ) = -3,4217 - 0,898 ln(R ) -
x x
2
- 0,0096 (ln(R )) +/- 15%. (6)
x
Зависимости (5) и (6) справедливы для значений R , больших
x
величины R = 0,2 и меньших R = 24. В случае R < 0,2 величина Р
к к к х
полагается равной 18, а в выражение (6) подставляется значение
R = 0,142.
x
В случае детонации облака гетерогенной ТВС расчет производится
по следующим формулам:
2 3
Р = 0,125 / R + 0,137 / R + 0,023 / R +/- 10%; (7)
x x x x
I = 0,022 / R +/- 15%. (8)
x x
Зависимости (7) и (8) справедливы для значений R , больших
x
величины R = 0,25. В случае, если R < R , величина Р полагается
к x к х
равной 18, а величина I = 0,16.
x
2.3.2. Дефлаграция газовых и гетерогенных ТВС
В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к
параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса
положительной фазы, добавляются скорость видимого фронта пламени
(V ) и степень расширения продуктов сгорания (сигма). Для газовых
г
смесей принимается сигма = 7, для гетерогенных - сигма = 4. Для
расчета параметров ударной волны при дефлаграции гетерогенных
облаков величина эффективного энергозапаса смеси домножается на
коэффициент (сигма - 1) / сигма.
Безразмерные давление P и импульс фазы сжатия I
x1 x1
определяются по соотношениям:
2
P = (V / C ) ((сигма - 1) / сигма) x
x1 г 0
2
x (0,83 / R - 0,14 / R ); (9)
x x
I = (V / С ) ((сигма - 1) / сигма) x
x1 г 0
x (1 - 0,4(сигма - 1) V / сигма C ) x
г 0
2 3
x (0,06 / R + 0,01 / R - 0,0025 / R ). (10)
x x x
Последние два выражения справедливы для значений R , больших
x
величины R = 0,34, в противном случае вместо R в соотношения
кр x
(9) и (10) подставляется величина R .
кр
Далее вычисляются величины Р и I , которые соответствуют
х2 х2
режиму детонации и для случая детонации газовой смеси
рассчитываются по соотношениям (5), (6), а для детонации
гетерогенной смеси - по соотношениям (7), (8). Окончательные
значения Р и I выбираются из условий:
х х
Р = min(P , P ); I = min(I , I ). (11)
x x1 x2 x x1 x2
После определения безразмерных величин давления и импульса
фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины
[5, 6]:
ДЕЛЬТА P = Р Р ; (12)
x 0
2/3 1/3
I = I (Р ) E / C . (13)
x 0 0
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗРЫВА ТВС
3.1. Профиль ударной волны
Характерный профиль ударной волны при взрыве ТВС показан на рис. 2 <*>.
------------------------------------
<*> Рисунки 2, 3, 4 не приводятся.
Ниже показано, как определяются количественные характеристики дополнительных параметров ударной волны.
3.2. Параметры падающей волны при детонации
облака газовой смеси
Параметры падающей волны при детонации облака газовой смеси рассчитываются по следующим соотношениям [7 - 11].
Амплитуда фазы сжатия
ln(ДЕЛЬТА Р / Р ) = 0,299 - 2,058 ln лямбда +
+ 0
2
+ 0,26(ln лямбда) . (14)
Амплитуда фазы разрежения
ln(ДЕЛЬТА Р / Р ) = -1,46 - 1,402 ln лямбда +
- 0
2
+ 0,079(ln лямбда) . (15)
Длительность фазы сжатия
5 1/3
ln(10 тау / E ) = 0,106 + 0,448 ln лямбда -
+
2
- 0,026(ln лямбда) . (16)
Длительность фазы разрежения
5 1/3
ln(10 тау / E ) = 1,299 + 0,412 ln лямбда -
-
2
- 0,079(ln лямбда) . (17)
Импульс фазы сжатия
1/3
ln(I / E ) = -0,843 - 0,932 ln лямбда -
+
2
- 0,037(ln лямбда) . (18)
Импульс фазы разрежения
1/3
ln(I / E ) = -0,873 - 1,25 ln лямбда +
-
2
+ 0,132(ln лямбда) . (19)
Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения в
наиболее опасном случае детонации газовой смеси может быть описана
соотношением:
ДЕЛЬТА P(t, лямбда) = ДЕЛЬТА P (sin(пи(t - тау ) /
+ +
/ тау ) / sin(-пи тау / тау )) exp(-K t / тау ). (20)
- + - i +
Декремент затухания в падающей волне рассчитывается по
соотношению:
2
К = 0,889 - 0,356 ln лямбда + 0,105(ln лямбда) .
i
3.3. Параметры отраженной ударной волны
Для расчета параметров отраженной волны при ее нормальном
падении на преграду используются следующие соотношения.
Амплитуда отраженной волны давления
ln(ДЕЛЬТА Р / Р ) = 1,264 - 2,056 ln лямбда +
r+ 0
2
+ 0,211(ln лямбда) . (21)
Амплитуда отраженной волны разрежения
ln(ДЕЛЬТА Р / Р ) = -0,673 - 1,043 ln лямбда +
r- 0
2
+ 0,252(ln лямбда) . (22)
Длительность отраженной волны давления
5 1/3
ln(10 тау / E ) = -0,109 + 0,983 ln лямбда -
r+
2
- 0,23(ln лямбда) . (23)
Длительность отраженной волны разрежения
5 1/3
ln(10 тау / E ) = 1,265 + 0,857 ln лямбда -
r-
2
- 0,192(ln лямбда) . (24)
Импульс отраженной волны давления
1/3
ln(I / E ) = -0,07 - 1,033 ln лямбда +
r+
2
+ 0,045(ln лямбда) . (25)
Импульс отраженной волны разрежения
1/3
ln(I / E ) = -0,052 - 0,462 ln лямбда -
r-
2
- 0,27(ln лямбда) . (26)
Общее время действия отраженных волн на мишень
5 1/3
ln(10 (тау + тау ) / E ) = 1,497 +
r+ r-
2
+ 0,908 ln лямбда - 0,404(ln лямбда) . (27)
Форма отраженной волны с описанием фаз сжатия и разрежения с
хорошей для практических целей точностью может быть описана
соотношением:
ДЕЛЬТА P (t, лямбда) = ДЕЛЬТА P (sin(пи(t - тау ) /
r r+ r+
/ тау ) / sin(-пи тау / тау )) exp(-K t / тау ). (28)
r- r+ r- r r+
Декремент затухания в отраженной волне рассчитывается по
соотношению:
2
K = 0,978 - 0,554 ln лямбда + 0,26(ln лямбда) . (29)
r
Соотношения (14) - (29) справедливы при значениях лямбда до 51,6.
3.4. Параметры волны при произвольном режиме сгорания
Импульсные характеристики падающих и отраженных волн не зависят от скорости взрывного превращения. Интенсивность и длительность действия ударных волн при лямбда >= 1 рассчитываются по соотношениям предыдущего раздела. Возможность таких оценок основана на сравнении опытных данных с фактическими сведениями об авариях.
4. ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
При взрывах ТВС существенную роль играют такие поражающие
факторы, как длительность действия ударной волны и связанный с
ней параметр импульс взрыва. Реальное деление плоскости факторов
поражения на диаграмме импульс - давление на две части (внутри -
область разрушения, вне - область устойчивости) не имеет четкой
границы. При приближении параметров волны к границе опасной
области вероятность заданного уровня поражения нарастает от 0 до
100%. При превышении известного уровня величин амплитуды давления
и импульса достигается 100% вероятность поражения. Эта типичная
особенность диаграмм поражения может быть отражена представлением
вероятности достижения того или иного уровня ущерба с помощью
пробит-функции Рr .
i
4.1. Оценка вероятности повреждений промышленных
зданий от взрыва облака ТВС
4.1.1. Вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, может оцениваться по соотношению [12]:
Pr = 5 - 0,26 ln V . (30)
1 1
Фактор V рассчитывается с учетом перепада давления в волне и
1
импульса статического давления по соотношению:
8,4 9,3
V = (17500 / ДЕЛЬТА P) + (290 / I) . (31)
1
4.1.2. Вероятность разрушений промышленных зданий, при которых
здания подлежат сносу, оценивается по соотношению [12]:
Pr = 5 - 0,22 ln V . (32)
2 2
В этом случае фактор V рассчитывается по формуле:
2
7,4 11,3
V = (40000 / ДЕЛЬТА Р) + (460 / I) . (33)
2
На рис. 3 приведена P-I диаграмма, соответствующая различным значениям поражения зданий ударной волной при взрыве облака ТВС [5, 6].
4.2. Оценка вероятности поражения людей
при взрыве облака ТВС
Ниже приводятся соотношения, которые могут быть использованы для расчета уровня вероятности поражения воздушной волной живых организмов (в том числе и человека).
4.2.1. Вероятность длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС, может быть оценена по величине пробит-функции [12, 13]:
Pr = 5 - 5,74 ln V . (34)
3 3
Фактор опасности V рассчитывается по соотношению:
3
_ _
V = 4,2 / p + 1,3 / i. (35)
3
Безразмерное давление и безразмерный импульс задаются
выражениями:
_ _ 1/2 1/3
р = 1 + ДЕЛЬТА Р / Р и i = I / (Р m ), (36)
0 0
где m - масса тела живого организма, кг.
На рис. 4 приведена P-I диаграмма, соответствующая различным
значениям вероятности поражения людей, попавших в зону действия
взрыва [12].
4.2.2. В некоторых источниках сообщается о зависимости
вероятности разрыва барабанных перепонок у людей от уровня
перепада давления в воздушной волне [13]:
Рr = -12,6 + 1,524 ln ДЕЛЬТА Р. (37)
4
4.2.3. Вероятность отброса людей волной давления может
оцениваться по величине пробит-функции [12, 13]:
Рr = 5 - 2,44 ln V . (38)
5 5
Здесь фактор V рассчитывается из соотношения:
5
3
V = 7,38 x 10 / ДЕЛЬТА P +
5
9
+ 1,3 x 10 / (ДЕЛЬТА Р I). (39)
Связь функции Рr с вероятностью той или иной степени
i
поражения находится по табл. 3 [12].
Таблица 3
СВЯЗЬ ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ С ПРОБИТ-ФУНКЦИЕЙ
-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----¬
¦Р, %¦ 0 ¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦0 ¦ ¦2,67 ¦2,95 ¦3,12 ¦3,25 ¦3,38 ¦3,45 ¦3,52 ¦3,59 ¦3,66 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦10 ¦3,72 ¦3,77 ¦3,82 ¦3,86 ¦3,92 ¦3,96 ¦4,01 ¦4,05 ¦4,08 ¦4,12 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦20 ¦4,16 ¦4,19 ¦4,23 ¦4,26 ¦4,29 ¦4,33 ¦4,36 ¦4,39 ¦4,42 ¦4,45 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦30 ¦4,48 ¦4,50 ¦4,53 ¦4,56 ¦4,59 ¦4,61 ¦4,64 ¦4,67 ¦4,69 ¦4,72 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦40 ¦4,75 ¦4,77 ¦4,80 ¦4,82 ¦4,85 ¦4,87 ¦4,90 ¦4,92 ¦4,95 ¦4,97 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦50 ¦5,00 ¦5,03 ¦5,05 ¦5,08 ¦5,10 ¦5,13 ¦5,15 ¦5,18 ¦5,20 ¦5,23 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦60 ¦5,25 ¦5,28 ¦5,31 ¦5,33 ¦5,36 ¦5,39 ¦5,41 ¦5,44 ¦5,47 ¦5,50 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦70 ¦5,52 ¦5,55 ¦5,58 ¦5,61 ¦5,64 ¦5,67 ¦5,71 ¦5,74 ¦5,77 ¦5,81 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦80 ¦5,84 ¦5,88 ¦5,92 ¦5,95 ¦5,99 ¦6,04 ¦6,08 ¦6,13 ¦6,18 ¦6,23 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦90 ¦6,28 ¦6,34 ¦6,41 ¦6,48 ¦6,55 ¦6,64 ¦6,75 ¦6,88 ¦7,05 ¦7,33 ¦
+----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦99 ¦7,33 ¦7,37 ¦7,41 ¦7,46 ¦7,51 ¦7,58 ¦7,65 ¦7,75 ¦7,88 ¦8,09 ¦
L----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------
4.3. Оценка радиусов зон поражения
Для определения радиусов зон поражения может быть предложен (например, [14]) следующий метод, который состоит в численном решении уравнения:
k / (ДЕЛЬТА P(R) - P*) = I(R) - I*, (40)
причем константы k, P*, I* зависят от характера зоны поражения и определяются из табл. 4, а функции P(R) и I(R) находятся по соотношениям (7) - (13) соответственно.
Таблица 4
КОНСТАНТЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСОВ ЗОН
ПОРАЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВАХ ТВС
---------------------------------------T-------T------T----------¬
¦ ¦ ¦ ¦ 2 ¦
¦Характеристика действия ударной волны ¦ I*, ¦P*, Па¦k, Па x с¦
¦ ¦Па x с ¦ ¦ ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦ Разрушение зданий ¦
+--------------------------------------T-------T------T----------+
¦Полное разрушение зданий ¦770 ¦70100 ¦886100 ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦Граница области сильных разрушений: ¦520 ¦34500 ¦541000 ¦
¦50 - 75% стен разрушено или находится ¦ ¦ ¦ ¦
¦на грани разрушения ¦ ¦ ¦ ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦Граница области значительных повреж- ¦300 ¦14600 ¦119200 ¦
¦дений: повреждение некоторых конст- ¦ ¦ ¦ ¦
¦руктивных элементов, несущих нагрузку ¦ ¦ ¦ ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦Граница области минимальных повреж- ¦100 ¦3600 ¦8950 ¦
¦дений: разрывы некоторых соединений, ¦ ¦ ¦ ¦
¦расчленение конструкций ¦ ¦ ¦ ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦Полное разрушение остекления ¦0 ¦7000 ¦0 ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦50% разрушение остекления ¦0 ¦2500 ¦0 ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦10% и более разрушение остекления ¦0 ¦2000 ¦0 ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦ Поражение органов дыхания незащищенных людей ¦
+--------------------------------------T-------T------T----------+
¦ ¦ ¦ ¦ 8¦
¦50% выживание ¦440 ¦243000¦1,44 x 10 ¦
+--------------------------------------+-------+------+----------+
¦ ¦ ¦ ¦ 7¦
¦Порог выживания (при меньших значениях¦100 ¦65900 ¦1,62 x 10 ¦
¦смерт. поражения людей маловероятны) ¦ ¦ ¦ ¦
L--------------------------------------+-------+------+-----------
Заметим, что в некоторых источниках [5, 6, 15] предлагается более простая формула для определения радиусов зон поражения, используемая, как правило, для оценки последствий взрывов конденсированных ВВ, но, с известными допущениями, приемлемая и для грубой оценки последствий взрывов ТВС:
1/3 2 1/6
R = К W / (1 + (3180 / W) ) , (41)
где коэффициент K определяется согласно табл. 5, а
W - тротиловый эквивалент взрыва, определяемый из соотношения:
M q
0,4 г г
W = --- x ---------, (42)
0,9 6
4,5 x 10
где q - теплота сгорания газа.
г
Таблица 5
УРОВНИ РАЗРУШЕНИЯ ЗДАНИЙ
------------T------------------------------T-------------T-------¬
¦ Категория ¦ Характеристика повреждения ¦ Избыточное ¦Коэффи-¦
¦повреждения¦ здания ¦ давление ¦циент K¦
¦ ¦ ¦ДЕЛЬТА Р, кПа¦ ¦
+-----------+------------------------------+-------------+-------+
¦А ¦Полное разрушение здания ¦>= 100 ¦3,8 ¦
+-----------+------------------------------+-------------+-------+
¦В ¦Тяжелые повреждения, здание ¦70 ¦5,6 ¦
¦ ¦подлежит сносу ¦ ¦ ¦
+-----------+------------------------------+-------------+-------+
¦С ¦Средние повреждения, возможно ¦28 ¦9,6 ¦
¦ ¦восстановление здания ¦ ¦ ¦
+-----------+------------------------------+-------------+-------+
¦D ¦Разрушение оконных проемов, ¦14 ¦28,0 ¦
¦ ¦легкосбрасываемых конструкций ¦ ¦ ¦
+-----------+------------------------------+-------------+-------+
¦Е ¦Частичное разрушение ¦<= 2,0 ¦56 ¦
¦ ¦остекления ¦ ¦ ¦
L-----------+------------------------------+-------------+--------
Для определения радиуса смертельного поражения человека в соотношение (41) следует подставлять величину K = 3,8.



Приложение
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Пример 1
В результате аварии на автодороге, проходящей по открытой местности, в безветренную погоду произошел разрыв автоцистерны, содержащей 8 т сжиженного пропана. Для оценки максимально возможных последствий принято, что в результате выброса газа в пределах воспламенения оказалось практически все топливо, перевозившееся в цистерне. Средняя концентрация пропана в образовавшемся облаке составила около 140 г/куб. м. Расчетный объем облака составил 57 тыс. куб. м. Воспламенение облака привело к возникновению взрывного режима его превращения. Требуется определить параметры воздушной ударной волны (избыточное давление и импульс фазы сжатия) на расстоянии 100 м от места аварии.
Решение:
Сформируем исходные данные для дальнейших расчетов:
тип топлива - пропан;
агрегатное состояние смеси - газовая;
концентрация горючего в смеси С = 0,14 кг/куб. м;
г
масса топлива, содержащегося в облаке, М = 8000 кг;
г
7
удельная теплота сгорания топлива q = 4,64 x 10 Дж/кг;
г
окружающее пространство - открытое (вид 4).
Определяем эффективный энергозапас ТВС Е. Так как С > С ,
г ст
следовательно:
7
Е = 2 M q C / C = 2 x 8000 x 4,64 x 10 x
г г ст г
11
x 0,077 / 0,14 = 4,1 x 10 Дж.
Исходя из классификации веществ, определяем, что пропан
относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества).
Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к
виду 4 (открытое пространство). По экспертной табл. 2 определяе

РАСПОРЯЖЕНИЕ Минимущества РФ от 26.06.2001 n 1779-р О ДЕЛЕГИРОВАНИИ ДЕПАРТАМЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ ЧАСТИ ПОЛНОМОЧИЙ МИНИМУЩЕСТВА РОССИИ ПО ЛИЦЕНЗИРОВАНИЮ ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ  »
Постановления и Указы »
Читайте также