При разрушении ХОО рассматривается только один вариант расчета обстановки, при котором условно принимается,что, во-первых, все вещества находятся в жидком агрегатном состоянии и, во-вторых, не вступают между собой в химические реакции.
При этих двух допущениях расчет многих первичных и вторичных облаков по приведенным выше формулам был бы весьма условен, поэтому на практике используется единая приближенная формула для расчета общего эквивалентного количества АХОВ.
Принимается следующий порядок расчета.
1) Расчет Тисп i для i от 1 до n, где n — число различных АХОВ в ЧС.
2) Определение наборов коэффициентов (k1- k8)i для каждого i-го АХОВ.
3) Определение обобщенного эквивалентного количества АХОВ:
mэ = 20 K4 · K5 (K2·K3·K6·K7в·mо/rж)i (15)
(При расчете первичными облаками пренебрегаем, k7 берем для вторичного облака).
4) Расчет глубин зон — аналогично расчету при авариях.
|
|
5) Расчет площадей— аналогично расчету при авариях.
6) Расчет продолжительности заражения по формуле:
Tзар = max {Tисп i}. (16)
Примеры решения задач
Задача №1
На объекте произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. В трубопроводе содержалось 40т сжиженного хлора. Оценить химическую обстановку через 2 часа после аварии. Метеоусловия: скорость ветра - 5 м/с, температура воздуха - 0ºС, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающую поверхность - свободный.
Исходные данные:
АХОВ - хлор, низкокипящая жидкость, tкип = -34оС, rж =1,553 т/м3
Способ хранения – сжиженный газ под давлением
Аварийная масса 40 т
Высота слоя испарения 0,05 м
Время прогноза Тпрог = 2 ч
Метеоусловия:
СВУ – изотермия, t = 0оС, скорость ветра v =5м/с, = 45о , vп =29км/ч
Коэффициенты:
К1 = 0,18 К3 = 1 К5 = 0,23 К7п = 0,6 К8 = 0,133
К2 = 0,052 К4 = 2,34 К7в = 1
Решение:
1. Определение глубины зоны заражения:
а) mэ1 = K1 К3 К5 К7п mо = 0,18 × 1 × 0,23 × 0,6 × 40 = 1 т
б) Тисп = h рж / К2 К4 К7в = 0,05 × 1,553 / (0,052 × 2,34 × 1) = 0,64 ч = 38 мин
в) К6 = 1; (Тисп <1)
г) mэ2 =(1- К1)К2КзК4К5КбК7вm0/(hrж) = (1- 0,18)×0,052×1×2,34×0,23×1×1×40/0,05×1,553 = 11,8 т
д) Г1 = 1,68 км, Г2 = 5,53+(8,19-5,53)×(11,8-10)/(20-10) = 6км,
е) Гоб = max { Г1;Г2) + 0,5 min { Г1;Г2 } = 6 + 0,5×1,68 = 6,84 км
ж) Гп=Тпрог Vn =2×29 = 58 км
з) Гок = min { Гоб; Гп) = min { 6,84; 58 } = 6,84 км
2.Определение площади заражения
а) SB = 8,73×10-3×Г2 = 8,73×10-3 ×6,842 × 45 = 18,38 кв. км.
б) Тф = Гок / Vn = 6,38 / 29 = 0,22 час
в) q = min { Тф; Тпрог} = min { 0,22; 2} = 0,22 час
г) SФ = К8 Гок2 q0,2 = 0,133 * 6,842 * 0,220,2 = 4,6 кв.км.
Задача №2
На объекте сосредоточены запасы хлора -30т, аммиака -150т, нитрила акриловой кислоты -200т. Оценить химическую обстановку на 3 часа после разрушения объекта. Температура воздуха - 0° С. Определить время подхода облака зараженного воздуха к рубежу, отстоящему от места аварии на 18 км.
|
|
Решение:
Для прогнозирования принимаются условия: инверсия, скорость ветра-1м/с.
1.по формуле (5) определяем времена испарения АХОВ:
хлора Тисп = h рж / К2 К4 К7 =0,05 * 1,553 / 0,052*1* 1=1,49час=1час 30мин
аммиака Тисп = h рж / К2 К4 К7 =0,05 * 0,681 / 0,025*1*1= 1,36час = 1час 22мин
нитрила акриловой кислоты
Тисп = h рж / К2 К4 К7 =0,05 * 0,806 / 0,007*1*0,4= 14,39час=14час 23мин
2.Определяем значение коэффициента К6 для каждого вещества по формуле (3):
хлор К6 = min { Тисп; Тпрог }°'8 = min { 1,49; 3}°'8 = 1,49 °'8 = 1,375,
аммиак К6 - min { Тисп; Тпрог }°'8 = min { 1,36; 3}°'8 = 1,36 °'8 = 1,279,
нитрил акриловой
кислоты К6 = min { Тисп; Тпрог }°'8 = min { 14,39; 3}°'8 = 3 °'8 = 2,408.
3. По формуле (15) находим суммарное эквивалентное количество АХОВ
mэ = 20 К4К5 S(К2К3К6К7 mо/рж)1 =20*1*1*(0,052*1*1*1,375*1*30/1,553+
+0,025*0,04*1,279*1*150/0,681+0,007*0,8 2,408*0,4*200/0,806) = 60т.
4.По таблице 13 находим глубину зоны заражения
Гоб = 52,67 +(65,23-52,67)*(60-50)/(70-50) = 59 км
5.По формуле (8) определяем глубину переноса переднего фронта облака
Гпер= Тпрог Vn =3*5=15 км.
6.По формуле (9) определяем окончательную глубину зоны
Гок = min { Гоб; Гпер) = min { 59; 15} = 15 км.
7. По формуле (10) определяем площадь зоны возможного заражения
SB = 8,73* 10 - 3* Гок 2* =8,73* 10 – 3 * 15 2* 180 = 353,57 км2
8.По формуле (11) определяем время формирования зоны
ТФ = Гок /Vn =15/5=3 час.
9.По формуле (12) определяем минимальное из времён
q = min { Тф; Тпрог} = min { 3; 3} = 3 час
10.По формуле (13) определяем площадь зоны фактического заражения
SФ = К8 Гок 2 °'2 = 0,081*15 2 * 3 0,2 =22,7 км 2
11 По формуле (14) определяем время подхода облака к заданному рубежу
Т подх = X/Vn = 18 / 5 = 3,6 час = 3 час 36 мин
12.продолжительность аварии определяется наибольшим временем испарения АХОВ (нитрил акриловой кислоты) и составляет 14 час 23 мин.
Рекомендуемые контрольные вопросы к занятию 3.2.:
1. Химическая обстановка и метод ее прогнозирования.
2. Понятие эквивалентного количества АХОВ.
3. Исходные данные при прогнозировании последствий ЧС на ХОО.
4. Учет влияния условий хранения, определяющих характер разлива.
5. Последовательность расчета глубины зоны заражения.
6. Определение площадей зон заражения.
Лекция обсуждена и одобрена на заседании кафедры «» января 2009 г. Протокол заседания кафедры №.
Приложение 1. ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РАСЧЕТОВ.
Таблица 13. Глубины зон возможного заражения АХОВ, км
Ск-сть | Эквивалентное количество АХОВ, т | |||||||||||||||
ветра | ||||||||||||||||
м/с | 0.01 | 0.05 | 0.1 | 0.5 | ||||||||||||
0.38 | 0.85 | 1.25 | 3.16 | 4.75 | 9.18 | 12.53 | 19.20 | 29.56 | 38.13 | 52.67 | 65.23 | 81.91 | 166.0 | 231.0 | 363.0 | |
0.26 | 0.59 | 0.84 | 1.92 | 2.84 | 5.35 | 7.20 | 10.84 | 16.44 | 21.02 | 28.73 | 35.35 | 44.09 | 87.79 | 121.0 | 189.0 | |
0.22 | 0.48 | 0.68 | 1.53 | 2.17 | 3.99 | 5.34 | 7.96 | 11.94 | 15.18 | 20.59 | 25.21 | 31.30 | 61.47 | 84.50 | 130.0 | |
0.19 | 0.42 | 0.59 | 1.33 | 1.88 | 3.28 | 4.36 | 6.46 | 9.62 | 12.18 | 16.43 | 20.05 | 24.80 | 48.18 | 65.92 | 101.0 | |
0.17 | 0.38 | 0.53 | 1.19 | 1.68 | 2.91 | 3.75 | 5.53 | 8.19 | 10.33 | 13.88 | 16.89 | 20.82 | 40.11 | 54.67 | 83.60 | |
0.15 | 0.34 | 0.48 | 1.09 | 1.53 | 2.66 | 3.43 | 4.88 | 7.20 | 9.06 | 12.14 | 14.79 | 18.13 | 34.67 | 47.09 | 71.70 | |
0.14 | 0.32 | 0.45 | 1.00 | 1.42 | 2.46 | 3.17 | 4.49 | 6.48 | 8.14 | 10.87 | 13.17 | 16.17 | 30.73 | 41.63 | 63.16 | |
0.13 | 0.30 | 0.42 | 0.94 | 1.33 | 2.30 | 2.97 | 4.20 | 5.92 | 7.42 | 9.90 | 11.98 | 14.68 | 27.75 | 37.49 | 56.70 | |
0.12 | 0.28 | 0.40 | 0.88 | 1.25 | 2.17 | 2.80 | 3.96 | 5.60 | 6.86 | 9.12 | 11.03 | 13.50 | 25.39 | 34.24 | 51.60 | |
0.12 | 0.26 | 0.38 | 0.84 | 1.19 | 2.06 | 2.66 | 3.76 | 5.31 | 6.50 | 8.50 | 10.23 | 12.54 | 23.49 | 31.61 | 47.53 | |
0.11 | 0.25 | 0.36 | 0.80 | 1.13 | 1.96 | 2.53 | 3.58 | 5.06 | 6.20 | 8.01 | 9.61 | 11.74 | 21.91 | 29.44 | 44.15 | |
0.11 | 0.24 | 0.34 | 0.76 | 1.08 | 1.88 | 2.42 | 3.43 | 4.85 | 5.94 | 7.67 | 9.07 | 11.06 | 20.58 | 27.61 | 41.30 | |
0.10 | 0.23 | 0.33 | 0.74 | 1.04 | 1.80 | 2.37 | 3.29 | 4.66 | 5.70 | 7.37 | 8.72 | 10.48 | 19.45 | 26.04 | 38.90 | |
0.10 | 0.22 | 0.32 | 0.71 | 1.00 | 1.74 | 2.24 | 3.17 | 4.49 | 5.50 | 7.10 | 8.40 | 10.04 | 18.46 | 24.69 | 36.81 | |
0.10 | 0.22 | 0.31 | 0.69 | 0.97 | 1.68 | 2.17 | 3.07 | 4.34 | 5.31 | 6.86 | 8.11 | 9.70 | 17.60 | 23.50 | 34.98 |
Примечания: 1.При скорости ветра более 15 м/с используют значение для 15 м/с.
|
|
2.При скорости ветра менее 1 м/с используют значение для 1 м/с.
Таблица 14. Характеристики АХОВ и расчетные коэффициенты.
NN | Наименование АХОВ | Плотность | Темпе- | Порого- | Значения коэффициентов | ||||||||
п / п | т/м. куб | ратура | вая ток- | ||||||||||
кипе- | содоза | К7 для значений температуры (С) | |||||||||||
газ | жид- | ния, | г мин/м3 | К1 | К2 | К3 | - 40 | - 20 | |||||
Аммиак-хранение под | 0.0008 | 0.681 | -33.42 | 0.18 | 0.025 | 0.04 | 0/0.9 | 0.3/1 | 0.6/1 | 1/1 | 1.4/1 | ||
Давлением | |||||||||||||
Аммиак-изотермическое | — | 0.681 | -33.42 | 0.01 | 0.025 | 0.04 | 0/0.9 | 1/1 | 1/1 | 1/1 | 1/1 | ||
хранение | |||||||||||||
Водород фтористый | — | 0.989 | 19.52 | 0.028 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | |||||
Водород хлористый | 0.0016 | 1.191 | -85.10 | 0.28 | 0.037 | 0.30 | 0.4/1 | 0.6/1 | 0.8/1 | 1/1 | 1.2/1 | ||
Диметиламин | 0.0020 | 0.680 | 6.9 | 1.2 | 0.06 | 0.041 | 0.50 | 0/0.1 | 0/0.3 | 0/0.8 | 1/1 | 2.5/1 | |
Нитрил акриловой | — | 0.806 | 77.3 | 0.75 | 0.007 | 0.80 | 0.04 | 0.1 | 0.4 | 2.4 | |||
кислоты | |||||||||||||
Окислы азота | — | 1.491 | 21.0 | 1.5 | 0.040 | 0.40 | 0.4 | ||||||
Сернистый ангидрид | 0.0029 | 1.462 | -10.1 | 1.8 | 0.11 | 0.049 | 0.333 | 0/0.2 | 0/0.5 | 0.3/1 | 1/1 | 1.7/1 | |
Окись этилена | — | 0.882 | 10.7 | 2.2 | 0.05 | 0.041 | 0.27 | 0/0.1 | 0/0.3 | 0/0.7 | 1/1 | 3.2/1 | |
Сероводород | 0.0015 | 0.964 | -60.35 | 16.1 | 0.27 | 0.042 | 0.036 | 0.3/1 | 0.5/1 | 0.8/1 | 1/1 | 1.2/1 | |
Формальдегид | — | 0.815 | -19.0 | 0.6 | 0.19 | 0.034 | 1.0 | 0/0.4 | 0/1 | 0.5/1 | 1/1 | 1.5/1 | |
Фосген | 0.0035 | 1.432 | 8.2 | 0.6 | 0.05 | 0.061 | 1.0 | 0/0.1 | 0/0.3 | 0/0.7 | 1/1 | 2.7/1 | |
Фтор | 0.0017 | 1.512 | -188.2 | 0.2 | 0.95 | 0.038 | 3.0 | 0.7/1 | 0.8/1 | 0.9/1 | 1/1 | 1.1/1 | |
Фосфор треххлористый | — | 1.570 | 75.3 | 3.0 | 0.010 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 2.3 | |||
Фосфора хлорокись | — | 1.675 | 107.2 | 0.06 | 0.003 | 10.0 | 0.05 | 0.1 | 0.3 | 2.5 | |||
Хлор | 0.0032 | 1.553 | -34.1 | 0.6 | 0.18 | 0.052 | 1.0 | 0/0.9 | 0.3/1 | 0.6/1 | 1/1 | 1.4/1 | |
Хлорпикрин | — | 1.658 | 112.3 | 0.02 | 0.002 | 30.0 | 0.03 | 0.1 | 0.3 | 2.9 | |||
Хлорциан | 0.0021 | 1.220 | 12.6 | 0.75 | 0.04 | 0.048 | 0.8 | 0/0 | 0/0 | 0/0.6 | 1/1 | 3.9/1 | |
Этиленамин | — | 0.838 | 55.0 | 4.8 | 0.009 | 0.125 | 0.05 | 0.1 | 0.4 | 2.2 | |||
Этиленсульфид | — | 1.005 | 55.0 | 0.10 | 0.013 | 6.0 | 0.05 | 0.1 | 0.4 | 2.2 | |||
Этилмеркаптан | — | 0.839 | 35.0 | 2.20 | 0.028 | 0.27 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1.7 |
Примечания: 1.Плотности газообразных АХОВ в колонке 3 приведены для атмосферного давления (98.1 кПа).
|
|
2.В колонках 10—14 в числителе даны значения для первичного облака, в знаменателе — для вторичного.
3.Значение К при изотермическом хранении аммиака приведено для случая разливов (выбросов) в поддон.
Таблица 15. Значения коэффициента К4 в зависимости от скорости ветра.
Скорость ветра, м/с | |||||||||||
К4 | 1.33 | 1.67 | 2.0 | 2.34 | 2.67 | 3.0 | 3.34 | 3.67 | 4.0 | 5.68 |
Таблица 16. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/час
Скорость ветра, м/с | |||||||||||||||
Инверсия | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||
Изотермия | |||||||||||||||
Конвекция | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
(Сохранена нумерация таблиц по методическому пособию 1992 г)
[1] Нужно иметь ввиду, что в практических условиях продолжительность сохранения неизменными метеоусловий принимается равной 4 часам. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться).
[2]Для расчета объема используются известные формулы объема цилиндра Vц= p D2L/4 и шара Vш= p D3/6.
[3] Используется при расчете эквивалентного количества вещества. При расчете площади зоны заражения используется (см. ниже) коэффициент К8, также учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на интенсивность рассеивания АХОВ
[4] О коэффициенте К8 см. ниже.
[5] Наблюдается так называемый «эффект танковой гусеницы».