Надлишковий тиск вибуху для горючих речовин , які складаються з атомів C , H , O , Cl , Br , I , F, визначають за формулою: 
Р = (Рmax - Рo) * (100* m *z) / (Vс в. * C стех. k н r),
де Рmax - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші у замкнутому об’ємі , кПа;
Рo – початковий тиск (приймається рівним 101 кПа);
m – маса горючої речовини, газу, кг;
z – коефіцієнт участі горючої речовини в вибуху (для горючих газів – 0.5; ЛЗР - 0.3);
Vс в – вільний об’єм приміщення, м 3 ;
C стех. – стехіометрична концентрація горючого газу або пари, об. %;
C стех. = 100 (1 +4.84β), де β – стехіометричній коефіцієнт оксигену в реакції згоряння: β = nC + (nН + nХ) / 4 - nО/2, тут nC , nН , nХ , nО - число атомів карбону, гідрогену, галогенів, оксигену в молекулі горючої речовини.
k н - коефіцієнт негерметичності приміщення (приймається рівнім 3);
r- густина пари або газу.
Надлишковий тиск вибуху для горючих речовин, крім зазначених вище, а також сумішей, можна обчислити наступним чином :
DР = (m * НТ z Рo) / (Vс в. * Т 0 * С р*k н* r в),
де - НТ - теплота згоряння, Дж / кг.
r В - густина повітря до вибуху , кг/ м 3 ;
С р - теплоємність повітря (приймається рівною 1.01 * 10 3 Дж / кг * К);
Т 0 – початкова температура повітря , К.
Приклад до завдання 2.6 У виробничному приміщенні розміром 20*8*3 м. в результаті аварії на трубопроводі розлилося 15 кг бензену. Приміщення – з легким металевим каркасом. Визначити ступінь руйнування будинку.
Розв’язування: 1) Стехіометричний коефіцієнт оксигену в реакції згоряння (формула бензену - С 6 Н6):
β = nC + (nН + nХ) / 4 - nО /2= 6 + 6/4 = 7.5
2) Стехіометрична концентрація:
C стех. = 100 /(1 +4.84β) = 100/ (1+ 4.84 * 7.5) = 2.68
3) Вільний об’єм приміщення VСВ. = VПР. * 0.8 = 480 * 0.8 = 384 м3
4) Надлишковий тиск:
Р = (Рmax - Рo) * (100* m *z) / (Vс в. * C стех. k н r) =
= (909 – 101) (100 * 15 0.3) / (384 2.68 * 3 * 3.32) = 35.46 кПа.
5) За надлишкового тиску 35.46 кПа будинок приміщення отримує великі руйнування. Цей висновок ми робимо, використовуючи дані таблиці 2.5
Таблиця 2.6 - Деякі властивості горючих речовин
| Найменування горючої речовини | Густина кг/ м3 | Максимальний тиск, кПа | Теплота згоряння, кДж /кг | Формула |
| толуен | 3.84 | -- | С7Н8 | |
| метил. спирт | 1.32 | 747.4 | -- | СН4О |
| ксилен | 1.44 | -- | С 8Н10 | |
| ацетон | 2.4 | 901.9 | С6Н6 О | |
| бензен | 3.32 | С 6 Н6 | ||
| етил. спирт | 1.92 | 752.5 | -- | С2 Н 6 О |
| магній | -- | 565.6 | М g | |
| метан | 0.665 | 727.2 | СН 4 | |
| титан | -- | 505.0 | Ті | |
| мазут | -- | -- | Суміш нафтопродуктів | |
| ацетилен | 1.09 | 1040.3 | С 2Н 2 | |
| цирконій | -- | Zr |
Завдання 2.7 Визначення параметрів хвилі прориву при руйнуванні гребель водосховищ
Головними характеристиками хвилі прориву, які визначають її руйнівну дію, є глибина і швидкість потоку у даному створі. Максимальна глибина потоку (h) і максимальна його швидкість (VMAX )залежать від висоти греблі і розмірів(ширини B і глибини H) прорану, гідродинамічних і топографічних умов русла і заплавини ріки.
Значний вплив на обстановку і життєдіяльність населення матимуть і масштаби зон затоплення. Вони залежать від глибини і площі стояння небезпечних рівнів води, площі затоплення, пори року (весна, літо або зима) і ін.
Дія хвилі прориву на об’єкті подібна дії ударної хвилі повітряного ядерного вибуху (або вибуху звичайних вибухових речовин у повітрі), але відрізняється від них тим, що діючим тілом тут є не повітря, а вода. За критичні параметри хвилі прориву, за яких гинуть люди, або наступає тяжке поранення, приймається висота хвилі прориву – h ³ 1.5 м. і максимальна швидкість руху - V MAX > 2.5 м/ сек..
Вихідними даними при визначенні параметрів хвилі прориву і масштабів зон затоплення є об’єм водосховища, ширина прорану, глибина води перед греблею (глибина прорану). Порядок визначення наступний:
Ø Спочатку визначають середню швидкість руху хвилі пропуску за таблицею 2.7
Таблиця 2.7 - Залежність максимальної швидкості руху хвилі пропуску і максимальної витрати води від глибини прорану Н
| Н, м. | ||||
| V MAX , м/с. | ||||
| N, м 3/ с* м. |
Таблиця 2.8 – Орієнтована висота хвилі пропуску і тривалість її проходження при різних відстанях від греблі
| Найменування параметра | Відстань від греблі, км. | ||||||
| Висота хвилі пропуску, м | 0.25 Н | 0.2Н | 0.15Н | 0.075Н | 0.05Н | 0.03Н | 0.02Н |
| Тривалість проходження хвилі пропуску, годин | Т | 1.7Т | 2.6Т | 4Т | 5Т | 6Т | 7Т |
Ø Визначається час спорожнення водосховища:
Т = W / N* B *3600,
де W – об’єм водосховища;
N – максимальна витрата води на один метр ширини прорану, м 3/ с *м.
В - ширина прорану або дільниці переливу води через гребінь не зруйнованої греблі; Н – глибина прорану.
Ø Далі визначається висота хвилі пропуску на різній відстані від греблі за таблицею 2.8
Ø Визначається час приходу хвилі пропуску на різних відстанях від греблі: t ПР = R / V
Ø На карті або схемі позначають межі зон затоплення, для чого:
- знаходять на карті ізолінії – це лінії, які з’єднують точки місцевості з однаковим перевищенням їх висоти над рівнем моря, такі, що мають перевищення над рівнем моря рівним висоті хвилі пропуску в даній точці;
- за цими ізолініями наносять межі зон затоплення, з’єднуючи ці ізолінії плавною кривою.
Залежно від висоти і швидкості руху хвилі пропуску визначають ступінь руйнування різних об’єктів за таблицею 2.10
Приклад до завдання 2.7 Оцінити обстановку на об’єкті, який розташований в зоні катастрофічного затоплення на відстані 15 км. від греблі. Рівень перевищення місцевості, де розташований об’єкт, над рівнем води у річці 1 м. На об’єкті будинки переважно з легким металевим каркасом. Характеристика водосховища:
· глибина можливого прорану - 18м;
· об’єм водосховища - 13 км 3 ;
· можлива ширина прорану - 15м.
Розв’язування:
Максимальну швидкість руху хвилі прориву знаходимо інтерполюванням за таблицею 2.7: V MAX = 4.06 м/с. Це робиться наступним чином. Для висоти прорану 10м швидкість складає 3м/с, при висоті 25 м вона дорівнює 5м/с. Складаємо пропорцію:
V MAX 18м = 3 + [(5 – 3) / (25 – 10)] * 8 = 3 + 1.06 = 4.06 м/с
Також визначаємо і максимальні витрати води: N = 80.66 м 3 /с *м.
Час спорожнення водосховища Т = 13*109м 3 /(80.66 * 15 * 3600) = 2984.64 годин = 124 доби
Висота хвилі пропуску на відстані 15 км: h = 3.98м.
Час підходу хвилі пропуску t ПР = 1.1 година.
Можлива висота хвилі прориву на об’єкті дорівнює різниці між висотою хвилі пропуску на об’єкті і перевищенням місцевості над рівнем води в річці – це 2.98м.
За максимальної швидкості хвилі пропуску 4.06м/с і висоті її на об’єкті 2.98 м будинки отримують сильні і середні руйнування, люди, які в цей час будуть знаходитися на відкритий місцевості, можуть загинути.
Завдання 2.8 Визначення характеристик затоплення місцевості під час повені
Порядок розв’язування цього завдання розглянемо на прикладі.
Приклад до завдання 2.8 У районі Ч-ой області внаслідок інтенсивних опадів стався повінь з такими характеристиками:
- інтенсивність опадів: І – 140мм/год;
- площа випадіння опадів: F – 20 км2;
- звичайна швидкість потоку води: V0 – 1.3м;
- звичайна ширина річки в місці затоплення: LO – 30м;
- кут нахилу берега річки: jO– 450;
- кут нахилу берегової риси: j1–120;
- перевищення місця розташування об’єкту над рівнем води в річці: Hм – 1.5м;
- параметр, що враховує зсув об’єкту від руслу ріки: f– 1.1;
- довжина низини в місці затоплення на цій території: N – 50км
Необхідно визначити:
1) величину максимальної і звичайної втрати води QМАХ. і QО
2) максимальну швидкість потоку води під час повені в районі розташування об’єкту народного господарства VМАХ
3) ширину території LЗ, що буде затопленою
4) глибину затоплення об’єкту HЗ
5) фактичну швидкість потоку затоплення на об’єкті VФЗ
6) площу затоплення в низині S, км2
Розв’язування:
величина звичайної втрати води:
QО = HО * VО (LО – HО ctg jO) = 6 * 2.5 * (30 – 6 * ctg 50О) = 374.48 м3/с
величина максимальної втрати води:
QМАХ. = (I * F) / 3.6 + QО = (140 * 20) /3.6 + 374.48 = 777.78 + 374.48
= 1152.26 м3/с
поперечний переріз ріки до затоплення:
RO = QО /VO = 374.48 / 2.5 = 149.8м2
максимальний переріз ріки:
RМАХ = QМАХ/VО = 1152.26/ 2.5 = 460.9м2
переріз ріки під час затоплення:
R З = RМАХ - RО = 460.9 – 149.8 = 311.1м2
висота затоплення:
НЗ = RЗ / (LО + HО ctg jЗ) = 311.1/ 30 + 6 * 11.43) = 3.156м
максимальна швидкість потоку під час повені:
VМАХ = VО(HО + HЗ) / HO = 2.5 * 9.156/ 6 = 3.815 м/с
ширина затоплюваної території:
LЗ = LО + 2HЗ ctgjЗ = 30 + 2 * 3.156 * 11.43 = 102.146 м
глибина затоплення на об’єкті:
НЗ О = НЗ – НМ = 3.156 – 1.5 = 1.656м
фактична швидкість потоку затоплення:
VФЗ = VМАХ* f = 3.815 * 1.1 = 4.2м
площа затоплення в низині при довжині N цієї території, км2
S = N * LЗ = 50 * 0.102146 = 5.107 км2
Таблиця 2.9 – Параметри водосховищ Дніпровського каскаду ГЕС і зон можливого затоплення
| №пп | Найменування параметрів водосховищ і гребель ГЕС і зон можливого затоплення | Київська ГЕС | Канівська ГЕС | Кременчук- ська ГЕС | Дніпродзер-жінська ГЕС | Дніпровська ГЕС | Каховська ГЕС |
| А. Греблі і водосховища | |||||||
| Відстань між осями гребель, км. | - | ||||||
| Об’єм водосховища, км 3 | 3.7 | 2.6 | 13.9 | 2.4 | 3.3 | 18.2 | |
| Площа дзеркала, км 2 | |||||||
| Довжина водосховища, км. | |||||||
| Глибина максимальна, м. | 14.5 | ||||||
| Протяжність гребель, км. | 40.9 | 10.7 | 8.1 | 3.2 | |||
| Ширина гребня гребель, м. | |||||||
| Перевищення над НДГ, м. | 4.5 | 3.3 | 5.0 | 4.6 | |||
| Глибина спрацювання, м. | 3.0 | 1.0 | 3.1 | 1.2 | 1.9 | 2.2 | |
| Інтенсивність спрацювання, тис.м 3/год. | 6.0 | 6.5 | 13.0 | 13.0 | 13.0 | 15.0 | |
| Тривалість спрацювання, діб. | |||||||
| Б. Зони затоплення | |||||||
| Площа затоплення, км 2 | 150.0 | 335.0 | 2250.0 | 342.0 | 640.0 | ||
| Всього потрапляє в зону затоплення населених пунктів, в т.ч. міст, од. | |||||||
| Потрапляє в зону затоплення населення, тис. чол.. | 590.8 | 73.0 | 540.0 | 363.0 | 195.0 | 101.0 | |
| Потрапляє в ЗМЗ ОНГ, які продовжують працювати, од. | - |
| Найменування об’єктів | Сильні руйнування | Середні руйнування | Слабкі руйнування | ||||||
| h, м | V, м/с | Питоме хвильове навантаження, тс/м 2 | h, м | V , м/с | Питоме хвильове навантаження, тс/м 2 | h, м | V , м/с | Питоме хвильове навантаження, тс/м 2 | |
| Стіни на залізобетонних і металевих палях | 6.0 | 5.0 | 7.5 | 3.0 | 3.0 | 1.35 | 1.0 | 2.0 | 0.2 |
| Те саме на дерев’яних палях | 4.0 | 5.0 | 5.0 | 2.0 | 3.0 | 0.9 | 1.0 | 1.0 | 0.05 |
| Стіни, моли, водоломи із масивної кладки | 7.0 | 5.0 | 8.75 | 4.0 | 3.0 | 1.8 | 2.0 | 2.9 | 0.4 |
| Кранове обладнання портів | 6-10 | 4-9 | 4.8-4.5 | 6.0 | 2-3 | 1.2-2.7 | 2.0 | 1.5-2 | 0.2-0.4 |
| Дерев’яні 1 – 2 поверхові будинки | 3.5 | 2.0 | 0.7 | 2.5 | 1.5 | 0.28 | 1.0 | 1.0 | 0.05 |
| Цегляні малоповерхові будинки | 4.0 | 2.5 | 1.25 | 3.0 | 2.0 | 0.6 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
| Промислові будинки з легким металевим каркасом | 5.0 | 2.5 | 1.56 | 3.5 | 2.0 | 0.7 | 2.0 | 1.5 | 0.2 |
| Пром. будови з важким металевим або залізобетон. каркасом | 7.5 | 4.0 | 6.0 | 6.0 | 3.0 | 2.7 | 3.0 | 1.5 | 0.34 |
| Залізничні колії | 2.0 | 2.0 | 0.4 | 1.0 | 1.0 | 0.05 | 0.5 | 0.5 | 0.06 |
| Шосейні дороги з твердим покриттям | 4.0 | 3.0 | 1.8 | 2.0 | 1.5 | 0.22 | 1.0 | 1.0 | 0.05 |
| Залізничні мости (бетоні) | 2.0 | 3.0 | 0.9 | 1.0 | 2.0 | 0.20 | - | - | - |
| Металеві мости з прольот. 30 - 100 м. | 2.0 | 3.0 | 0.9 | 1.0 | 2.0 | 0.20 | - | - | - |
| Залізничній рухомий состав | 3.5 | 3.0 | 1.6 | 3.0 | 1.5 | 0.34 | 1.5 | 1.0 | 0.12 |
| Автомобілі | 2.0 | 2.0 | 0.4 | 1.5 | 1.5 | 0.17 | 1.0 | 1.0 | 0.05 |
Таблиця 2.10 – Ступені руйнування різних об’єктів при дії хвилі прориву в залежності від висоти хвилі і її швидкості.
Дата: 2016-10-02, просмотров: 251.
