книги / Разработка специальных разделов проектной документации, основанных на методологии анализа риска
..pdfРис. 12. Зависимость приведенной скорости от безразмерного давления
Рис. 13. Зависимость коэффициента К от относительной массы осколков
образующихся при разрушении, имеет плохообтекаемую форму, де^_ ствием подъемной силы можно пренебречь. Кроме того, принимаем ся, что сила лобового сопротивления прямо пропорциональна квадр^. ту скорости с коэффициентом пропорциональности к. Необходимо также задаться углом между вектором начальной скорости и горизон том. Более подробно вопрос определения траекторий осколков осве щен в [40], в данной работе представлен только упрощенный вариант
С учетом сделанных допущений уравнения движения в проекциях на горизонтальную (х) и вертикальную (у) оси можно записать в виде
d 2 |
d |
, |
т— л: = -к (— х)2, |
||
dt2 |
dt |
|
d2 |
, d |
, |
'■IFу = - k(7 ,y) |
- m g - |
|
где т - масса осколка, кг;
к- коэффициент пропорциональности. Коэффициент к вычисляется следующим образом:
^^ ' Ср 'Ру
2
(50)
(51)
(52)
где А - площадь осколка в сечении, перпендикулярном вектору скорости, м2;
CD - коэффициент сопротивления осколка, зависящий от формы ос колка и его ориентации в пространстве относительно направле ния потока (определяется на основании данных, представленных в табл. 20);
ру - плотность воздуха, кг/м3 Решая систему уравнений, можно определить траекторию полета,
а также другие параметры осколка (дальность полета, максимальную высоту полета, время и др.) в любой точке траектории.
Т а б л и ц а 20
Коэффициенты сопротивления CDдля тел различной формы
Форма тела и ориентация
Правильный круговой цилиндр (длинный стержень), ось симметрии которого перпендикулярна направ лению потока
Шар
Длинный цилиндр, ось которого па раллельна направлению потока Диск или квадратная пластина, плос кость которых перпендикулярна на правлению потока Куб, одна из граней которого пер пендикулярна потоку
Куб, поток натекает на ребро
Длинная прямоугольная пластина, лобовое натекание на узкую грань
Узкая полоска, плоскость которой перпендикулярна потоку
Геометрия обтекания (стрелка указывает на направление потока
а* * * 5
-с
—)
^0 — 1^
__ 1е^>.
— Н л
- г ?
1,2
0,47
0,82
1,17
1,05
0,8
2,05
1,98
4.7.2.8. Пожары проливов
При горении пролива жидкостей основным поражающим факто ром является температурное воздействие пламени на людей, объекты и материалы в течение эффективного времени экспозиции.
Оценка воздействия теплового излучения проводится в соответст вии с методикой, утвержденной приказом МЧС РФ № 404 [8] и ГОСТ Р. 12.3.047-98 (2010) [20].
Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2, рассчитывается по формуле
q = Ef Fq-х, |
(53) |
где Ef- среднеповерхностная плотность теплового излучения пламен^, кВт/м (принимается на основе экспериментальных данных; значения параметра в зависимости от диаметра пролива для некоторых веществ приведены в табл. 21; при отсутствии данных допускается принимать £/, равной 100 кВт/м2 для СУГ и 40 кВт/м2 для нефтепродуктов);
Fq- угловой коэффициент облученности; т - коэффициент пропускания атмосферы.
Т а б л и ц а 2 1
Значения среднеповерхностной плотности теплового излучения пламени, а также удельной массовой скорости выгорания
|
-------------------------------------------------- |
|
|||||
Топливо |
10 |
Ef, кВт/м , при dmм |
|
т, кг/(м2-с) |
|||
20 |
30 |
40 |
50 |
||||
СПГ (метан) |
|
||||||
220 |
180 |
150 |
130 |
120 |
0,08 |
||
СУГ (пропан-бутан) |
80 |
63 |
50 |
43 |
40 |
0,1 |
|
Бензин |
60 |
47 |
35 |
28 |
25 |
0,06 |
|
Дизельное топливо |
40 |
32 |
25 |
21 |
18 |
0,04 |
|
Нефть |
25 |
19 |
15 |
12 |
10 |
0,04 |
|
Примечание . Для диаметров очага менее 10 или боле 50 м следует прини мать Ejтакой же, как и для очагов диаметром 10 и 50 м соответственно.
Коэффициент т определяется следующим образом: |
|
т = ехр[-7,0 • 10"4 (г - 0,5 • dn)J, |
(54) |
где г - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м;
dn- эффективный диаметр пролива, м, который определяется:
<55>
где S - площадь пролива, м2
Угловой коэффициент облученности F(jрассчитывается по формуле
F4 =ylFv2+FH2
где |
|
Fv =~ |
— arctg |
h |
|
|
--------- X |
|
|||
|
|
л |
^ i |
|
|
|
х< arctg |
S,~ 1 |
f |
(A + l)-(S ,-l) |
(57) |
|
\f 5' + 1) |
•arctg |
(A -1)-(S,+ 1) |
||
|
|
|
|
||
здесь |
|
1 dП |
dП |
25,1 |
(58,59, 60) |
|
|
|
# п - высота пламени, м, определяемая по формуле
/
Н„ = 42d
V^BVF7^
где туд - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м-с); рв - плотность окружающего воздуха, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.
|
arctg |
, 1(Д + 1)(5,-1)> |
|
я у/в2- 1 |
(S-1)(5,+1)J |
||
Л - — |
|
1(А + 1)(5,-1)>| |
|
5 | / |
arctg |
||
Тд177? |
(Л -1)(5,+1)J ’ |
||
|
|||
(61)
(62)
где |
( \+ s 2) |
(63) |
£ = -------- -. |
25 Примеры графического отображения зон возможного поражения
при образовании пожара пролива приведены на рис. 14 и 15.
Для теплового воздействия пожаров пролива доза негативного воздействия D в выражении для пробит-функции (п. 4.7.2.3) зависит от теплового потока Q и времени экспозиции t.
Примеры пробит-функций для различных степеней поражения че ловека приведены в табл. 22.
Наименование |
|
|
|
Расшифровка |
пробит- |
Пробит-функция |
|
||
|
обозначений |
|||
функции |
|
|
|
|
|
|
|
t - эффективное время |
|
|
Ргх= —12,6 +2,56*In(t-ifАЛ, |
|
||
|
(64) экспозиции, с; |
|||
Смертельное |
V |
) |
|
t0- характерное время |
поражение че |
Pr2 = -37,23 + 2,56 • In(t • q1'33), |
(65) |
обнаружения пожара, с; |
|
ловека |
|
|
|
х - расстояние от места |
|
t = t0+— |
|
(66) |
расположения человека |
Вероятность |
и |
|
|
до зоны, где интенсив |
Ргг = -43,14 +3,0188 • In(f • q' n), (67) |
ность теплового излуче |
|||
получения ожо |
|
|
|
ния не превышает |
гов П степени |
|
|
|
4 кВт/м2; |
|
Pr4 = -39,83 +3,0186 • In(r • qin) |
(68) и - скорость движения |
||
Вероятность |
|
|
Примеры пробит-функций для различных степеней поражения человека |
||
получения ожо |
человека (и ~ 5 м/с); |
|
q - интенсивность тепло |
||
гов I степени |
||
вого излучения, кВт/м2 |
||
|
||
Пример графического отображения вероятностей поражения теп ловым излучением пожара приведен на рис. 16.
Рис. 16. Графическое отображение вероятностей поражения тепловым излучением пожара
Для оценки зон поражения от теплового излучения принимаются значения, приведенные в табл. 23 и 24 [20].
|
Т а б л и ц а |
23 |
|
Поражение зданий и сооружений тепловым излучением |
|
||
Характер повреждения элементов зданий |
Интенсивность |
||
излучения, кВт/м2 |
|||
Стальные конструкции (критическая температура про |
|||
|
|
||
грева 300 °С) |
30 |
|
|
10 мин |
|
||
30 мин |
20 |
|
|
90 мин |
12 |
|
|
Кирпичные конструкции (критическая температура про |
|
|
|
грева 700 °С) |
95 |
|
|
10 мин |
|
||
30 мин |
55 |
|
|
90 мин |
30 |
|
|
Взрыв резервуаров с нефтепродуктами (температура |
|
|
|
самовоспламенения менее 235 °С при степени черноты |
|
|
|
поверхности резервуара 0,35) |
34,9 |
|
|
5 мин |
|
||
10 мин |
27,6 |
|
|
20 мин |
21,4 |
|
|
более 30 мин |
19,5 |
|
|
|
Т а б л и ц а |
24 |
|
Поражение человека тепловым излучением |
|
||
Характер воздействия на человека |
Интенсивность |
||
излучения, кВт/м2 |
|||
|
|||
Без негативных последствий втечение неограниченного времени |
1,4 |
|
|
Безопасно для человека в брезентовой одежде |
4,2 |
|
|
Непереносимая боль через 20-30 с |
|
|
|
Ожог I степени через 15-20 с |
7,0 |
|
|
Ожог II степени через 30-40 с |
|
|
|
Непереносимая боль через 3-5 с |
|
|
|
Ожог I степени через 6-8 с |
10,5 |
|
|
Ожог II степени через 12-16 с |
|
|
|
Летальный исход с вероятностью 50 %при длительном воз |
44,5 |
|
|
действии около 10 с |
|
||
Характер воздействия на человека |
Интенсивность |
||
излучения, кВт/м2 |
|||
Ожог I степени |
|
||
|
120 |
||
Ожог П степени |
|
220 |
|
Ожог Ш степени |
|
320 |
|
Примечание: доза теплового излучения рассчитывается по формуле Q = q-t. |
|||
4.7.2.9. |
«Огненный шар» |
|
|
При возгорании облака горючих газов и паров с образованием всплывающего «огненного шара» основным поражающим фактором является температурное воздействие пламени на людей, объекты и ма териалы в течение эффективного времени экспозиции.
Оценка воздействия теплового излучения «огненного шара» про водится в соответствии с [8, 20].
Интенсивность теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м ,
рассчитывается по формуле |
|
q = Ef Fq -т, |
(69) |
где Е /- среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2 (принимается на основе экспериментальных данных; допускается принимать Ef равным 450 кВт/м2);
Fq - угловой коэффициент облученности; т - коэффициент пропускания атмосферы.
Угловой коэффициент облученности определяется по следующей зависимости:
^ - + 0,5
|
2 |
|
( \ |
|
|
|
1.5 ’ |
н . |
л |
+ |
Г |
+ |
ю |
|
|
о |
|
|
|
У5 |
J |
|
j |
где ds - эффективный диаметр «огненного шара», м;