Kaasun syttymisen ja palamisen olosuhteet. Tilanne teollisuusonnettomuuksien aikana, joissa on räjähdys

Tilanne teollisuusonnettomuuksien aikana, joissa on räjähdys

Yleiset määräykset

Säiliöiden, putkien ja teknisten laitteiden tuhoamisen seurauksena palavilla aineilla niiden vapautuminen rakennukseen tai avoimelle alueelle on mahdollista kaasu-höyry-ilma-seoksen (GVA) muodostumisen seurauksena. Syntyvän kaasukäyttöisen kaasun räjähdys aiheuttaa vakavan vaaran henkilökunnalle, rakennuksille, rakennuksille ja teknisille laitteille.
Erityisen suuri kaasupumpun räjähdys todennäköisyys on petrokemian ja kemianteollisuus, jossa varastoidaan ja käytetään merkittäviä määriä syttyviä kaasuja (GG) ja syttyviä nesteitä. Venäjällä tällaisten onnettomuuksien osuus on uskomattoman korkea (lähes 96 %).
Päätuote- ja kaasuputkien kokonaispituus Venäjällä on yli 130 tuhatta kilometriä. Yksittäisten osien paineenalennustilanteessa seuraukset voivat olla hyvin traagisia.
Yöllä 3.–4. kesäkuuta 1989 Kazayak- ja Ulu-Telyak-asemien välisellä tiellä, Kuibyshevskajan 1710. kilometrillä rautatie Kaksi junaa, joissa oli 1 284 matkustajaa, kärsi päätuoteputken hätäpaineen alenemisen yhteydessä syntyneen kaasu-ilmaseoksen räjähdyksestä. Onnettomuuspaikalta löydettiin 258 kuollutta.
Kaasukäyttöisten kaasujen räjähtämiseen liittyvien onnettomuuksien suuren todennäköisyyden vuoksi tavoitteena on selittää räjähdysmäisen palamisen mekanismi ja hahmotella menetelmä kaasukäyttöisten kaasujen räjähdysmäisen palamisen parametrien ennustamiseksi.
Ennen kuin siirrytään perusmateriaalin ja -menetelmien esittelyyn, on syytä selventää peruskäsitteitä ja -määritelmiä.
Palamisprosessia, jossa vapautuu nopeasti energiaa ja muodostuu ylipaine (yli 5 kPa), kutsutaan räjähdysmäiseksi palamiseksi.
Niitä on kaksi pohjimmiltaan erilaista erilaisia ​​tiloja räjähtävä palaminen: syttyminen ja räjähdys.
Liekkipolton aikana liekin eteneminen tapahtuu lievästi häiriintyneessä väliaineessa nopeuksilla, jotka ovat huomattavasti pienemmät kuin äänen nopeus, ja paine kasvaa hieman.
Räjähdyspoltossa (räjäytys) liekki etenee nopeudella, joka on lähellä tai ylittää äänen nopeuden.
Kaasu-ilmaseoksen syttyminen (sytytys) palamiskeskuksen muodostuksella on mahdollista, jos seuraavat ehdot täyttyvät:

• syttyvän kaasun pitoisuuden kaasu-ilma-seoksessa on oltava liekin leviämisen alemman ja ylemmän pitoisuusrajan välillä;
• sytytysenergiaa kipinästä, kuuma pinta ei saa olla pienempi kuin minimi. Useimpien räjähdysvaarallisten seosten sytytysenergia ei ylitä 30 J.

Alempi pitoisuusraja Liekin etenemisen (SNKP) tarkoittaa sellaista syttyvän kaasun pitoisuutta seoksessa hapettavan väliaineen kanssa, jonka alapuolella seos tulee kyvyttömäksi liekin etenemiseen.
Liekin etenemisen ylempi pitoisuusraja (UCL) on polttoaineen pitoisuus seoksessa hapettavan väliaineen kanssa, jonka ylittyessä seos tulee kyvyttömäksi liekin etenemiseen.
Vähimmäissytytysenergia (Ei) on pienin sähköpurkausenergian arvo, joka pystyy sytyttämään stoikiometrisen koostumuksen seoksen.
Stökiömetrisen koostumuksen kaasupitoisuus (Ссх) on palavan kaasun pitoisuus seoksessa hapettavan väliaineen kanssa, jossa polttoaineen ja seoksen hapettimen välinen täydellinen kemiallinen vuorovaikutus varmistetaan ilman jäännöstä.
Stökiometrisen koostumuksen kaasu-ilmaseoksen palamisen aikana muodostuu vain palamisreaktion lopputuotteita, eikä vapautunutta palamislämpöä kuluteta palamattoman hapettimen tai polttoaineen lämmittämiseen - jälkimmäisiä ei muodostu. Tästä syystä palamistuotteet kuumennetaan maksimilämpötilaan.
Tällaisen seoksen liekkipolton tapauksessa suljetussa, suljetussa ja lämpöeristetyssä tilavuudessa muodostuu maksimilämpötila ja -paine. Maksimipainearvo on vastaavan kaasu-ilma-seoksen ominaisuus.
Deflagraatiopolttotila voi muuttua räjähdyspolttotilaksi (kun nopea kasvu liekin etenemisnopeus). Tätä siirtymää helpottaa palamisprosessin turbulisaatio, kun liekin eturintama kohtaa esteitä. Tässä tapauksessa liekin etuosan pinta muuttuu epätasaiseksi ja liekin paksuus kasvaa - kaikki tämä lisää liekin etenemisnopeutta.
Räjähdyspolttotilassa kuormat kasvavat merkittävästi. Siksi räjähdyspolttotapa on otettu suunnittelutapauksena ennakoitaessa teknistä tilannetta räjähdysonnettomuuksissa.
Tärkeimmät räjähdyksen parametreihin vaikuttavat tekijät ovat: räjähdysaineen massa ja tyyppi, sen parametrit ja varastointi- tai käyttöolosuhteet teknologisessa prosessissa, räjähdyksen sijainti, räjähdyspaikan rakenteiden tilasuunnitteluratkaisut .
Räjähdykset päällä teollisuusyritykset ja tallennustietokannat voidaan jakaa kahteen ryhmään - in avoin tila Ja tuotantotilat.
Avoimessa tilassa teollisuusyrityksissä ja varastoissa kaasu-ilma-seosten (GAM) räjähdykset ovat mahdollisia, jotka johtuvat paineistettuja ja nesteytettyjä kaasuja sisältävien säiliöiden tuhoutumisesta paineen tai jäähdytyksen alaisena (isotermisissä säiliöissä) sekä hätävuodon aikana syttyvistä nesteistä.
Teollisuustiloissa kuuman veden räjähdyksen ohella myös teknisten yksiköiden toiminnan aikana muodostuneiden pöly-ilma-seosten (DAM) räjähdykset ovat mahdollisia.

6.1. Kaasu-ilma-seosten räjähdys avoimessa tilassa. Räjähdyspolttotila

Laskelmien suorittamiseksi taatulla marginaalilla konepaja- ja pelastustyön volyymille, lähtötietojen perustelemisen yhteydessä hyväksytään sellainen säiliön tuhoutuminen, jotta seurauksena oleva kaasu-ilmaseoksen räjähdys saa aikaan suurimman haitallisen vaikutuksen. Tämä tapaus vastaa sen säiliön tuhoamista, johon kyseisellä esineellä on varastoitu enimmäismäärä palavaa ainetta.
Tarkastellaanpa lyhyesti vaikutusmalleja, jotka määrittävät vahingollisten tekijöiden (paineiden) kentät ennustettaessa kaasu-ilma-seosten räjähdysten seurauksia.
Kaasu-ilma-seosten räjähdyksen aikana erotetaan kaksi toiminta-aluetta: räjähdysaalto - kuumavesipilven sisällä ja ilma-iskuaalto - kuumavesipilven ulkopuolella. Pilvivyöhykkeellä toimii räjähdysaalto, jonka etuosan ylipaineen oletetaan olevan vakio kuumavesipilven sisällä ja suunnilleen yhtä suuri kuin DРд = 17 kgf/cm2 (1,7 MPa).
Laskelmissa oletetaan, että räjähdysaallon vaikutusaluetta rajoittaa säde r0, joka määräytyy olettamuksesta, että kuumavesivarasto muodostaa säiliön tuhoutumisen jälkeen puolipallon muotoisen pilven avoimessa tilassa.
Puolipallon muotoisen pilven tilavuus voidaan määrittää kaavalla

jossa Pi = 3,14.
Ottaen huomioon, että kilomooli ihannekaasua normaaleissa olosuhteissa vie 22,4 m3, muodostuneen kuuman veden tilavuus hätätilanne tulee olemaan

missä k on kerroin, joka ottaa huomioon aktiivisen kaasun osuuden (räjähdyksessä mukana olevan tuotteen osuus);
Q on nesteytettyjen hiilivetykaasujen määrä varastotilassa ennen räjähdystä, kg;
C on stikiometrinen kaasupitoisuus tilavuusprosentteina (taulukko 6.2);
mk- moolimassa kaasu, kg/kmol.

Puolipallon tasa-arvosta ja tuloksena olevan seoksen tilavuudesta saadaan

Kun korvataan metaanin arvot mk=16 ja C=9,45 (katso taulukko 6.2), saadaan kaava

r0 = 1,92 m, (6,2)

missä Q on metaanin määrä ennen räjähdystä tonneina.
Tämä kaava on yleistynyt laskelmissa, joilla määritetään räjähdysten seuraukset hiilivetykaasuille.
Kertoimen k arvo otetaan tuotteen varastointitavan mukaan:
k = 1 - säiliöille, joissa on kaasumaisia ​​aineita;
k = 0,6 - paineen alaisena nesteytetyille kaasuille;
k = 0,1 - jäähdyttämällä nesteytetyille kaasuille (varastoitu isotermisiin säiliöihin);
k = 0,05 - syttyvien nesteiden hätävuodon yhteydessä.
Ilmashokkiaallon (ASW) peittoalue alkaa välittömästi takaa ulkorajalle GVS pilviä. Paine iskuaallon etuosassa, delta Рф, riippuu etäisyydestä räjähdyksen keskipisteeseen ja määritetään kuvasta 1. 6.1 tai taulukko 6.1 suhteesta riippuen

delta Рф = f (r / r0), (6.3)

missä r on etäisyys räjähdyksen keskipisteestä kyseiseen pisteeseen.

Taulukko 6.1

Riisi. 6.1. Delta Rfv (kgf/cm2) arvojen muutos propaani-butaani kuuman veden räjähdyksen aikana massasta riippuen nesteytetty kaasu Q (kg) ja etäisyys r (m)

Esimerkki 1 (kuvan 6.1 kanssa):
Määritä r0- ja deltaRfv-arvot 100 m:n etäisyydeltä kuuman veden vuodon ja räjähdyksen aikana Q=1000 kg. Pystysuoran r = 100 m ja vaakaviivan Q = 1000 kg leikkauspisteessä saadaan piste A1, joka vastaa deltaРфв = 0,25 kgf/cm2; r0 = 15,6 m.

Esimerkki 2 (kuvan 6.1 kanssa):
Määritä Q:n arvo, jolla esine, joka kestää deltaРф = 0,3 kgf/cm2 kuorman ja on 60 metrin päässä, ei tuhoudu. Pystysuoran r = 60 m ja kalteva delta Рф = 0,3 kgf/cm2 leikkauspisteessä saadaan piste A2, joka vastaa Q = 320 kg

Esimerkki 3 (laskelmat kaavoilla):
Kuumavesipilven räjähdys, joka muodostui säiliön tuhoamisen aikana, jossa oli 106 kg nesteytettyä propaania.

Alkutiedot: Q=106 kg; K = 0,6; mk = 44; C = 4,03 %.

Määritä iskuaallon paine etäisyydellä r=200 m räjähdyksen keskipisteestä.
Laskutus: 1.

2.

3. Milloin taulukon mukaan. 6.1 interpoloimalla:

DPf = 7,9 kPa.

6.2. Kaasu-ilma- ja pöly-ilma-seosten räjähdykset teollisuustiloissa
Palo- ja räjähdysvaarallisissa tiloissa voi tapahtua räjähdysonnettomuuksia. Palo- ja räjähdysvaarallisia esineitä ovat esineet, joiden alueella tai tiloissa on (kierrättää) syttyviä kaasuja, palavia nesteitä ja palavia pölyjä sellaisina määrinä, että ne voivat muodostaa räjähtäviä palavia seoksia, joiden palamisen aikana huoneen ylipaine voi yli 5 kPa.
Räjähdyksen seuraukset paloräjähdysvaarallisissa yrityksissä määräytyvät räjähdysvaarallisten tuotteiden sijoittamisolosuhteiden mukaan. Jos tuotteet sijoitetaan ulos, oletetaan, että onnettomuus kehittyy avoimessa tilassa tapahtuvan räjähdyksen skenaarion mukaisesti.
Jos rakennuksissa on räjähdysvaarallisia tuotteita sisältävä tekninen laite, onnettomuus kehittyy suljetussa tilavuudessa tapahtuvan räjähdyksen skenaarion mukaan.
Tarkastellaanpa lyhyesti vaikutusmalleja, joiden avulla voidaan määrittää painekenttiä ennakoitaessa teollisuustilojen räjähdyksen seurauksia.
Tyypillisimpiä hätätilanteita tässä tapauksessa ovat:
laitteiston tai putken tuhoaminen kaasuseoksella tai nesteellä;
putken tiiviyden menetys (repeämä hitsaus sauma, tiivisteet, liitosten erotus);
nesteiden roiskuminen huoneen lattialle tai maastoa pitkin;
palavan pölyn muodostumista tai vapautumista.
Tässä tapauksessa kaasun, höyryn, pölyn ja ilman seos vie osittain tai kokonaan koko huoneen tilavuuden. Sitten tämä tilavuus korvataan lasketulla pallolla (toisin kuin avoimessa tilassa olevalla puolipallolla), jonka säde määritetään ottaen huomioon huoneen tilavuus, vaarallisen seoksen tyyppi ja massa. Ennustessa seurauksia uskotaan, että prosessi huoneessa kehittyy räjähdystilassa.

Kaasu-höyry-ilma-seosten räjähdykset

Kaasu-höyry-ilma-seosten (GVS) räjähdyksen aikana räjähdysaallon vyöhyke, jota rajoittaa säde r0, voidaan määrittää kaavalla

r0 = m, (6.4)

jossa 1/24 on kerroin, m/kJ1/3;
E on seoksen räjähdysenergia, joka määritetään lausekkeesta

E = VGPVA ґ rstx ґ Qstx, kJ, (6.5)
jossa VGPVA on seoksen tilavuus, joka on yhtä suuri kuin
VGPVS = 100 Vg/C, (6.6)

missä Vg on kaasun tilavuus huoneessa;
C on polttoaineen stoikiometrinen pitoisuus tilavuusprosentteina (taulukko 6.2);
rstx - stoikiometrisen koostumuksen seoksen tiheys, kg/m3 (taulukko 6.2);
Qsth on stoikiometrisen koostumuksen seoksen yksikkömassan räjähdysmäisen muuntamisen energia, kJ/kg (taulukko 6.2);
V0 on huoneen vapaa tilavuus, yhtä suuri kuin V0=0,8Vp, m3;
Vп - huoneen tilavuus;
kun VGPVA > V0, seoksen VGPVA tilavuudeksi otetaan V0.
Räjähdyssuojattujen rakennusten räjähdyssuojausta koskevassa sääntelykirjallisuudessa on erityisiä tekniikoita määrittää sisätiloissa hätätilanteessa leviävän kaasun massan ja tilavuuden. Nämä tekniikat edellyttävät huolellista tutkimista tekninen prosessi. Teollisuustilojen räjähdyksen seurausten nopean ennustamiseksi on suositeltavaa suorittaa laskelmat tapaukselle, jossa tuhoutuminen on suurin, eli kun huoneen vapaa tilavuus, jossa kaasusäiliöt sijaitsevat, on täysin täytetty stoikiometrisen koostumuksen räjähtävä seos.
Sitten yhtälö (6.5) räjähdysenergian määrittämiseksi voidaan kirjoittaa muotoon

E = kJ, (6,7)

Lisäksi oletetaan, että räjähdysaallon vyöhykkeen ulkopuolella, jonka paine on 17 kgf/cm2, toimii ilmaiskuaalto, jonka etuosan paine määritetään taulukon tietojen avulla. 6.1 tai kuva 6.1.

Taulukko 6.2

Kaasu-höyry-ilma-seosten ominaisuudet

Eteeni-ilmaseoksen räjähdys tuotantolaitoksen sisällä olevan teknologisen yksikön paineenalennusvaiheessa.

Lähtötiedot: Vp=1296 m3; ensimmäinen = 1,285 kg/m3;
Qsth = 3,01 MJ/kg; C = 6,54 %.

Laskeminen:

Pöly-ilma-seosten räjähdykset

Jos teknisten laitteiden tiiviys rikkoutuu, pölyä heitetään huoneeseen, jossa se sekoittuu kertyneen pölyn kanssa ilmaan muodostaen pöly-ilmaseoksen (DAM), joka voi palaa. Kipinäpurkaus johtaa seoksen räjähdysmäiseen palamiseen.
Toisin kuin kaasuseokset Räjähtävän pölypilven muodostuminen huoneeseen voi tapahtua itse palamisprosessin aikana. Useimmissa tapauksissa räjähdystä edeltävät paikalliset mikroräjähdykset (pops) laitteissa, säiliöissä ja syttymisessä erilliset alueet rakennuksiin, mikä aiheuttaa lattialle, seinille ja muille rakennusrakenteille ja laitteille laskeutuneen pölyn tärisemistä. Tämä johtaa räjähdysherkkien pölypitoisuuksien muodostumiseen koko huoneen tilavuuteen, jonka räjähdys aiheuttaa vakavaa tuhoa.
Räjähdysmäinen palaminen voi tapahtua jommallakummalla kahdesta muodosta - syttyminen tai räjähdys.
Kun seurauksia ennakoidaan nopeasti, oletetaan, että prosessi kehittyy räjähdystilassa.
Räjähdysaallon vyöhyke, jota rajoittaa säde r0, voidaan määrittää kaavalla (6.4), jossa räjähdysenergia määritetään lausekkeesta

E = mQ, kJ, (6,8)

missä Q on pölyn muodostaneen aineen ominaispalolämpö, ​​kJ/kg (taulukko 6.3);
m on pölyn arvioitu massa, kg.
Toiminnallisessa ennustamisessa pölyn arvioitu massa määritetään ehdolla, että huoneen vapaa tilavuus täyttyy kokonaan suspendoidulla dispergoituneella tuotteella, jolloin muodostuu stoikiometrisen pitoisuuden pöly-ilmaseos.

m = , kg, (6,9)

missä V0 on huoneen vapaa tilavuus, (V0=0,8 Vp), m3;
C - stoikiometrinen pölypitoisuus, g/m3,

C = 3jncpr, (6.10)

jossa jnpr on liekin leviämisen alempi pitoisuusraja - tämä on seoksen ilman kanssa pienin pölypitoisuus, jossa tulipalo on mahdollinen.
jncpr:n arvo for erilaisia ​​aineita on sisällä:
epäorgaaniset aineet (rikki, fosfori) jnpr = 2 - 30 g/m3;
muovit jnpr = 20 - 100 g/m3;
torjunta-aineet ja väriaineet jnpr = 30 - 300 g/m3;

Taulukko 6.3

PÖLYRÄJÄHDYSILMIÖIDEN INDIKAATTORIT

Paine ilmaiskuaallon etuosassa määritetään taulukon tietojen perusteella. 6.1.

Laskuesimerkki

Polyeteenin prosessointipajassa, kun prosessiyksiköstä on poistettu paine, huoneeseen voi päästä pölyä.

Lähtötiedot: Vp=4800 m3; jnpr = 45 g/m3; Q = 47,1 MJ/kg.

Määritä iskuaallon paine 30 m etäisyydellä huoneen ääriviivasta sen ympäröivien rakenteiden tuhoamisen aikana.

6.3. Räjähdykset hätäpaineenpoiston aikana pääkaasuputki

Tarkastellaan malleja, joita käytetään räjähdysparametrien määrittämiseen kaasuputkien onnettomuuksien aikana.
Kaasuputkien paineen alenemisen aikana tapahtuviin onnettomuuksiin liittyy seuraavat prosessit ja tapahtumat: kaasun ulosvirtaus ennen sulkuventtiilin aktivoitumista (impulssi venttiilin sulkemiseen on tuotteen paineen lasku); sulkuventtiilien sulkeminen; kaasuvuoto putkilinjan osasta, jonka liittimet katkaisivat.
Vaurioituneissa paikoissa kaasua virtaa ulos korkean paineen alaisena ympäristöön. Tuhopaikalle muodostuu kraatteri maahan. Metaani nousee ilmakehään (ilmaa kevyempää) ja maakerrokseen laskeutuu muita kaasuja tai niiden seoksia. Ilman kanssa sekoittuessaan kaasut muodostavat räjähtävän seoksen pilven.
Tilastot osoittavat, että noin 80 % onnettomuuksista liittyy tulipaloon. Kipinöitä syntyy kaasuhiukkasten vuorovaikutuksen seurauksena metallin ja kiinteiden maapartikkeleiden kanssa. Tavallinen palaminen voi muuttua räjähdykseksi liekin itsestään kiihtyessä, kun se leviää maastossa ja metsässä.
Joten räjähdysmäinen palaminen kaasuputkien onnettomuuksien aikana voi tapahtua myös jommassakummassa kahdesta tilasta - deflagraatio tai räjähdys. Operatiivisessa ennustamisessa oletetaan, että prosessi kehittyy räjähdystilassa.
Räjähtävän seoksen pilven (kuva 6.2) etenemisetäisyys tuulen suunnassa määritetään empiirisellä kaavalla

missä 8314 on yleinen kaasuvakio, J/(kmolґK);
mk - komponenttien moolimassa, kg/kmol;
n on komponenttien lukumäärä.
Räjähdysaallon vaikutusalueella paineen oletetaan olevan 1,7 MPa. Paine ilman paineaallon edessä klo eri etäisyyksillä kaasuputkesta määritetään taulukon tietojen avulla. 6.1.
Ennustettaessa kaasuputken onnettomuuden seurauksia otetaan huomioon tuulen suunta huomioon ottaen räjähdysvyöhyke ja ilmaiskun vaikutusalue. Tässä tapauksessa oletetaan, että räjähdysvyöhykkeen raja ulottuu putkilinjasta tuulen suunnassa etäisyydelle 2r0 (kuva 6.2). Ennakoivan ennustamisen tapauksessa räjähdysvyöhyke määritetään raitojen muodossa koko putkilinjaa pitkin, joiden leveys on 2r0 ja jotka sijaitsevat sen kummallakin sivulla. Tämä johtuu siitä, että räjähtävän seoksen pilvi voi levitä putkilinjasta mihin tahansa suuntaan tuulen suunnasta riippuen. Räjäytysvyöhykkeen ulkopuolella putkilinjan molemmilla puolilla on ilmaiskuaallon vaikutusalueita. Maastosuunnitelmassa nämä vyöhykkeet näyttävät myös putkilinjan kaistaleilta.
ITM GOChS -hankkeen osia kehitettäessä aluesuunnitelmiin piirretään mahdollisen vakavan tuhon vyöhykkeet pääöljy- ja kaasuputkien varrelle, joiden rajat määräytyvät 50 kPa:n ylipaineella.

Riisi. 6.2. Laskentakaavio paineiden määrittämiseksi kaasuputken onnettomuuden aikana
delta Рд - paine räjähdysvyöhykkeellä; deltaPf - paine ilman paineaallon edessä; r0 on räjähdysalueen säde; R on etäisyys räjähdyksen lasketusta keskipisteestä; 0 - räjähdyskeskus; 1 - räjähdysvyöhyke; 2 - ilmaiskuaaltoalue (r>r0)

Käyttölaskelmia suoritettaessa on otettava huomioon, että pääputkilinjan luokasta riippuen kaasun Pg käyttöpaine voi olla: korkeapainekaasuputkissa - 2,5 MPa; keskipaine - 1,2 - 2,5 MPa; alhainen paine- Jopa 1,2 MPa. Kaasuputken halkaisija voi olla 150 - 1420 mm.
Kuljetettavan kaasun lämpötilaksi voidaan ottaa laskelmissa t=400 C. Tavallisen kaasun koostumus, tietojen puuttuessa, voidaan ottaa seuraavassa suhteessa: metaani (CH4) - 90 %; etaani (C2H6) - 4 %; propaani (C3H8) - 2 %; N-butaani (C4H10) - 2 %; isopentaani - (C5H12) - 2 %.

Esimerkki räjähdysvyöhykkeen r0 säteen laskemisesta

Alkutiedot:
d = 0,5 m; Рг = 1,9 MPa; t = 400 °C; W = 1 m/s; m = 0,8.

missä r on etäisyys räjähdysaineen keskipisteeseen, m;
h - kerroin, jossa otetaan huomioon alla olevan pinnan luonne, joka on yhtä suuri:
metallille - 1;
betonille - 0,95;
maaperälle ja puulle - 0,6 x 0,8;
Q - räjähdysmassa, kg.
Keff on tarkasteltavana olevan räjähteen tyypin vähennyskerroin TNT:hen, joka on hyväksytty alla olevan taulukon mukaisesti.

Laskelmat voidaan suorittaa myös näillä kaavoilla laaditun kaavion (Kuva 6.3) mukaan.

6.5 Ennustaminen räjähdysonnettomuuksiin tulipalossa ja räjähdysvaarallisissa tiloissa

Tuhovyöhykkeet voidaan määrittää pp. 6.1-6.4. Vyöhykkeen tilannetta arvioidaan yleensä indikaattoreilla, jotka voidaan jakaa kahteen ryhmään:

• indikaattorit, jotka kuvaavat suoraan suunnittelutilannetta;
• indikaattorit, jotka määrittävät hätäpelastusoperaatioiden määrän ja väestön elämisen.

Palo- ja räjähdysvaarallisten tilojen tilanteen ennustamiseksi on suositeltavaa merkitä asemakaava vyöhykkeillä, joiden säteet vastaavat deltaa Рф = 100; 50; kolmekymmentä; 20; 10 kPa.
Operatiivisessa ennustamisessa voidaan erottaa neljä tuhovyöhykettä:

• täydellinen tuho(delta Рф > 50 kPa);
• vakava tuho (30< дельта Рф < 50 кПа);
• keskivahinko (20< дельта Рф < 30 кПа);

• heikko vaurio (10< дельта Рф < 20 кПа).

Riisi. 6.3. Delta Rfv (kgf/cm2) arvojen muutos räjähdyksen aikana riippuen räjähteen massasta Q (kg)
ja etäisyys r (m)

Esimerkki: määritä DРфв:n arvo etäisyydellä r = 20 m TNT-räjähdyksellä Q = 100 kg. Pystysuoran r = 20 m ja vaakaviivan Q = 100 kg leikkauskohdassa saadaan piste B, joka vastaa deltaa Рфв = 0,4 kgf/cm2.

Insinööritilanteen indikaattorit

Insinööritilanteen tärkeimmät indikaattorit ovat:
täydellisen, vakavan, keskisuuren ja heikosti tuhottujen rakennusten lukumäärä;
tukosten määrä;
vaurioituneiden tai tuhoutuneiden rakenteiden vahvistamista (sortumista) vaativien alueiden lukumäärä;

— sähköverkoissa sattuneiden onnettomuuksien määrä (IES);
— tukkeutuneiden käytävien pituus.

Pääindikaattoreiden lisäksi suunnittelutilannetta arvioitaessa voidaan määrittää apumittarit, jotka sisältävät:

— rakennuksen ääriviivoilta leviäviä roskia;
— tukoksen korkeus;
— roskien enimmäispaino;
— roskien enimmäiskoko.

Tarkastellaan menettelyä teknistä tilannetta kuvaavien indikaattoreiden määrittämiseksi. varten hätätilanteita räjähdysten aiheuttamia, tilannetta nopeasti ennakoitaessa on tapana ottaa huomioon neljä rakennusten tuhoastetta - heikko, keskivahva, vahva ja täydellinen (taulukko 6.4).
Täydellisen, voimakkaan, keskisuuren ja heikon tuhon saaneiden rakennusten lukumäärä määritetään vertaamalla rakennusten lujuudelle ja räjähdyksen vaikutukselle ominaisia ​​paineita.
Taulukossa 6.5 on esitetty painealueet, jotka aiheuttavat eriasteista tuhoa asuin-, julkisissa ja teollisuusrakennuksissa räjähdysaineiden ja palavien seosten räjähdyksen yhteydessä. Taulukossa annetut tiedot edustavat rakennusten tiettyjen tuhoutumisasteiden lakien likiarvoa askelfunktion muodossa.

Taulukko 6.4

Rakennusten tuhoutumisasteen ominaisuudet

Rakennusten tuhoutumisaste ylipaineesta syttyvien seosten räjähdyksen aikana

Useimmissa tapauksissa rakennukset eivät kuitenkaan tuhoudu kokonaan. Tällaisia ​​tapauksia ovat myös räjähdykset suurten rakennusten erillisissä tiloissa. Arvio rakennusten tuhoutumisen luonteesta tässä tapauksessa voidaan suorittaa seuraavassa järjestyksessä:
1. Määritä etäisyys r suunnitellusta räjähdyspaikasta rakennuksen tärkeimpiin kantaviin ja ympäröiviin osiin.
2. Laske räjähdysaallon vyöhykkeen r0 rajat Väliseinät, ikkuna- ja ovenkarmit

Lattiat

Tiili- ja lohkoseinät

Metalliset pylväät

Teräsbetonipilarit

Sitten tuhon luonteen mukaan yksittäisiä elementtejä rakennukset arvioidaan koko rakennuksen tuhoutumisasteen mukaan. Tässä tapauksessa käytetään tunnettuja kuvauksia rakennuksen tuhoutumisasteista.
Myös referenssikirjallisuudessa annettuja taulukoita rakennusten lujuudesta ydinräjähdyksen ilmaiskuaallon vaikutuksiin voidaan käyttää. Tässä tapauksessa rakennusten eriasteista tuhoa aiheuttavat arvot kasvavat 1,5 - 1,7 kertaa.
Täysin tuhoutuneen rakennuksen roskien määrä määräytyy kaavan mukaan

, m3, (6,18)

missä A, B, H - rakennuksen pituus, leveys ja korkeus, m;
sigma - roskien määrä 100 m3 rakennustilavuutta kohti, hyväksytty:
varten teollisuusrakennukset- sigma = 20 m3;
asuinrakennuksille - sigma = 40 m3.
Vakavan tuhon saaneen rakennuksen raunioiden tilavuus on puolet täysin tuhoutuneen rakennuksen raunioista.
Vahingoittuneiden tai tuhoutuneiden rakenteiden vahvistamista (romahtumista) vaativien alueiden lukumääräksi otetaan yksi alue vakavasti tuhoutunutta rakennusta kohden.
IES:n onnettomuuksien määrän oletetaan vastaavan rakennukseen tuhoutuneiden tietoliikennesyötteiden määrää (sähkö, kaasu, lämpö ja vesi). Lisäksi tarkistetaan tietoliikenne- ja syöttölinjojen pääelementtien tuhoutumismahdollisuus. Viestintätulo katsotaan tuhoutuneeksi, jos rakennus on tuhoutunut täydellisesti tai vakavasti. Alkutietojen puuttuessa voidaan olettaa, että jokaisessa rakennuksessa on neljä tietoliikennetuloa.
Tukkeutuneiden ajoväylien pituus on arvioitu ottaen huomioon katujen leveys ja jätteen leviämisen laajuus. Tietojen puuttuessa katujen leveyden oletetaan olevan:
30 m - päälinjoille;
18 m - alueellinen;
10 - 12 m - ajotiet ja kujat.
Tuhoutuneiden rakennusten roskien leviämisalue määritetään sisäänkäyntien romahtamisen arvioimiseksi. Roskien levitysalueeksi otetaan puolet rakennuksen korkeudesta.
Raunioiden korkeus lasketaan pelastustoimen menetelmän valitsemiseksi. Padon korkeuslaskelmat suoritetaan kaavan (2.15) mukaisesti.
Jos tukoksen korkeus on 4. . . 5 m, silloin gallerioiden kaivaminen raunioihin on tehokkaampaa pelastustoimia suoritettaessa tukkeutuneista kellareista.
Nostureiden kantavuuden ja puomin ulottuvuuden määräävät jätteen maksimipaino ja koko voidaan ottaa taulukon mukaan. 6.7
Keskeisimmät etsintä- ja pelastustyön määrään ja väestön toimeentuloon vaikuttavat indikaattorit ovat:
kärsineiden ihmisten kokonaismäärä;
raunioihin loukkuun jääneiden uhrien määrä;
asunnottomien ihmisten määrä (asuinalueilla);
tilapäisen asunnon tarve; kevyt tyyppi

täysin tuhoutuneissa rakennuksissa 100 % niissä olevista ihmisistä epäonnistuu, kun taas uskotaan, että kaikki uhrit ovat raunioissa;
pahoin vaurioituneissa rakennuksissa jopa 60 % niissä olevista ihmisistä epäonnistuu, kun taas uskotaan, että 50 % epäonnistuneista voi päätyä raunioihin, ja loput kärsivät roskista, lasista ja aallon paineesta;
kohtalaisia ​​vaurioita kärsineissä rakennuksissa jopa 10-15 % niissä olevista ihmisistä voi joutua työkyvyttömiksi.
Silloin rakennuksissa on suurin määrä ihmisiä pois toiminnasta

No rakennus = Npol.r + 0,6 Nsil.r + 0,15 Nav.r, (6,19)

missä Npol.r, Nsil.r, Nav.r - täydellisen, vakavan ja kohtalaisen tuhon saaneiden rakennusten ihmisten lukumäärä.
Avoimilla alueilla olevien vammaisten kokonaismäärä voidaan määrittää lausekkeesta

(6.20)

missä d on niiden ihmisten osuus, jotka voivat räjähdyksen aikaan joutua vaaravyöhykkeelle rakennusten ulkopuolella (tietojen puuttuessa d:n arvoksi voidaan ottaa 0,05;
- ihmistiheys, henkilöä/km2;

Fi on kohteen alue, jossa ilmashokkiaalto, jonka painedelta Рф, i, on alttiina;
Pi on räjähdyksen iskuaallon vaikutuksen alaisen i-vyöhykkeen henkilöstön epäonnistumisen todennäköisyys (taulukko 6.8).

Taulukko 6.8

Rp = 80 Q0,42, m, (6,25)

saa toisen asteen palovammoja

Rp = 150 Q0,42, m, (6,26)

missä Q on kaasun massa seoksessa, ts.
Jälkimmäisessä tapauksessa rakennusten tuhoutumisesta ja ilmanshokkiaallon vaikutuksesta aiheutuvia ihmishenkien menetyksiä ei lasketa.
Asunnottomaksi joutuneiden lukumäärän oletetaan olevan yhtä suuri kuin kohtalaisesti, vakavasti ja täydellisesti tuhoutuneissa rakennuksissa asuvien ihmisten lukumäärän.
Asuintilan tarve väliaikaisissa rakennuksissa, taloissa ja telttakaupungeissa voidaan määrittää sijoittelun perusteella:
3-4 henkilöä (tai 1 perhe) elementtitalon huoneessa, jonka pinta-ala on 8-10 m2;
4-5 henkilöä (tai 1 perhe) yhdessä leiriteltassa;
jopa 20 henkilöä teltta-asuntolassa USB-56 ja jopa 30 vuodepaikkaa käytettäessä USB-56:ta sairaaloiden ja lääketieteellisten keskusten käyttöön, joissa on kaksitasoinen potilaiden majoitus.
Onnettomuusalueen säteily- ja kemialliset olosuhteet arvioidaan asianmukaisin tunnetuin menetelmin. On otettu huomioon, että suojaamattomat säiliöt, joissa on vaarallisia kemikaaleja, voivat tuhoutua ilmaiskuaallon vaikutuksesta paineilla delta Р f = 70. . . 75 kPa.
Arvioitaessa tilannetta etukäteen pääkaasuputken reitin varrella, pääsääntöisesti tunnistetaan neljä kaasuputken suuntaista kaistalejaksoa (kummallekin puolelle). Nämä kaistalealueet vastaavat tyypillisiä tuhoutumisalueita:
täydellinen tuhoutuminen (delta Rf > 50 kPa);
vakava tuho (30< дельта Рф < 50 кПа);
keskivahinko (20< дельта Рф < 30 кПа);
heikko vaurio (10< дельта Рф < 20 кПа).
Vyöhykkeet määritetään kohdassa 6.3 esitetyllä menetelmällä ja piirretään sitten kaavioon kaasuputken reittiä pitkin ja tilanneindikaattorit määritetään taulukoiden 6.4 ... 6.8 avulla.
Yhteenvetona toteamme, että hätäpelastustoiminnan ja väestön hengenavun indikaattoreita käytetään määritettäessä joukkojen kokoonpanoa ja keinoja onnettomuuksien seurausten poistamiseen.

Sivu 2

Kaasu-ilma-seosten räjähdykset voivat tapahtua vain, kun kaasupitoisuus ilmassa on alemman ja ylemmän räjähdysrajan välillä.

Kaasu-ilmaseoksen räjähdykset pienistä (pops) tuhoaviin, kattiloiden, ekonomaiserien ja niiden vuorausten vaurioitumiseen ja joskus itse rakennuksen tuhoutumiseen ja ihmisuhrien aiheuttamiin räjähdyksiin, tapahtuvat useimmissa tapauksissa uuneissa, hormissa ja sioissa.

Kaasu-ilma-seoksen räjähdys uuneissa ja hormissa johtaa palamistuotteiden välittömään adiabaattiseen laajenemiseen ja paineen nousuun, mikä voi tuhota lämpölaitoksen koteloivia rakenteita.

Kaasu-ilma-seoksen räjähdysprosessi uunin tai savuhormin tilavuudessa voidaan esittää seuraavassa muodossa. Kattilan tulipesä tai sen hormi on lähes suljettu tila. Jos kaasun sulkuventtiilien ja polttimien kautta vuotaa kaasua, tulipesään saattaa päästä tietty määrä palavaa kaasua. Ajatellaanpa, että tulipesään on jonkin ajan kuluttua muodostunut räjähtävä kaasu-ilmaseos ja kattilaa huoltava palomies syöttää siihen vahingossa palavan sytyttimen. Sytyttimen palamisvyöhykkeellä alkaa läheisten kaasuhiukkasten palaminen, jotka on etukäteen sekoitettu hyvin ilmaan. Syntyvät kaasun palamistuotteet ovat korkea lämpötila ja siksi ne vievät enemmän tilaa.

Kun kaasu-ilmaseos räjähtää, asbestiventtiilit rikkoutuvat, ovien muotoiset venttiilit avautuvat ja räjähdyksen voimalla tahriintuneet sinkoutuvat ulos. Räjähdysventtiilit tulee sijoittaa paikkoihin, jotka estävät käyttöhenkilöstön loukkaantumisen niiden aktivoituessa, esimerkiksi kattiloiden takaseinissä tai savuhormin yläosassa. Jos kattilan etuosasta on asennettava räjähdyssuojaventtiilejä, asennetaan erityiset katokset ohjaamaan räjähdysvaarallisia kaasuja pois käyttöhenkilöstöstä. Kuumassa vedessä ja höyrykattilat polttoaineen polttokammioon tulee asentaa yksi räjähdysaine varoventtiili uunissa ja kaksi räjähdysventtiiliä kattilan ja ekonomaisterin viimeisessä kaasukanavassa.

Kun kaasu-ilmaseos räjähtää, liekin etenemisnopeus saavuttaa useita satoja metrejä sekunnissa ja paine nousee jyrkästi, mikä tuhoaa rakenteet, ja kuumennetut palavat kaasut muodostavat tulipalon.

Kaasu-ilma-seosten räjähdyksen aikana 0-1 MPa:n paineessa paineet kehittyvät: metaanille 0-75 MPa, propaanille 0-95 MPa ja butaanille 0-95 MPa.

Kun kaasu-ilmaseos räjähtää, palamistuotteiden pallomainen laajeneminen tapahtuu syttymiskohdasta. Tämän seurauksena ympäröivän pinnan eri osat eivät samanaikaisesti ala havaita syntyvää painetta. Mitä kauemmas alue poistetaan pääpinnoista (esimerkiksi putkella), sitä myöhemmin korkeapainevyöhyke saavuttaa sen ja vastaavasti sitä myöhemmin se alkaa romahtaa. Siksi räjähdysventtiili tulee sijoittaa mahdollisimman lähelle tasoa, joka osuu yhteen sisäpinta seinät

Jos kaasu-ilmaseos räjähtää putkissa suuri halkaisija ja pituus, voi esiintyä tapauksia, joissa liekin etenemisnopeus ylittää äänen nopeuden. Tätä räjähtävää sytytystä kutsutaan räjähdykseksi. Räjähdys selittyy iskuaaltojen esiintymisellä ja vaikutuksella syttyvässä ympäristössä. Suurella nopeudella liikkuva iskuaalto lisää jyrkästi kaasu-ilmaseoksen lämpötilaa ja painetta, mikä kiihdyttää palamisreaktiota ja lisää tuhoa. Räjähtävimmät kaasut ovat alhaisen räjähdysrajan omaavat kaasut, joilla on laaja räjähtävyys ja matala lämpötila sytytys.

Kaasu-ilmaseoksen räjähdysten aikana halkaisijaltaan ja pituudeltaan suurissa putkissa voi esiintyä tapauksia, joissa liekin etenemisnopeus ylittää äänen nopeuden. Tätä räjähtävää sytytystä kutsutaan räjähdykseksi. Räjähdys selittyy iskuaaltojen esiintymisellä ja vaikutuksella syttyvässä ympäristössä. Suurella nopeudella liikkuva iskuaalto lisää jyrkästi kaasu-ilmaseoksen lämpötilaa ja painetta, mikä kiihdyttää palamisreaktiota ja lisää tuhoa.