Файл: Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине б 12 Теория и методы анализа риска сложных технических систем.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 109
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
2. Методические рекомендации по выполнению контрольной работы
2. Характеристика аварийно химически опасного вещества
1.1. Характеристика аварийно химически опасных веществ
1.2. Методы детерминированной оценки степени опасности химических
объектов при прогнозировании последствий аварий
Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты
. (2)
Ингаляционная токсодоза измеряется в мгмин/л.
Параметр Ct получил название «габеров фактор смертельности» (по имени немецкого химика Фрица Габера).
Для характеристики уровня токсичности при воздействии АХОВ через органы дыхания основными являются следующие величины:
LCt50 – средняя смертельная токсодоза;
ICt50 – средняя выводящая из строя токсодоза;
PCt50 – средняя пороговая токсодоза.
Цифровые индексы, обозначающие процент пораженных (или вероятность поражения, что то же самое), в принципе могут иметь любое значение.
При прогнозировании последствий химического заражения в результате возможной аварии с выбросом АХОВ обычно используют:
среднюю смертельную ингаляционную токсодозу LСt50, воздействие которой вызовет смерть для 50% пораженных людей, подвергшихся воздействию токсических веществ в течение 30 минут;
среднюю пороговую токсикозу РСt50, вызывающую начальные симптомы поражения.
Значения ингаляционной пороговой и смертельной токсодоз для наиболее широко используемых в химической промышленности АХОВ даны в табл. 1.
Прогнозирование и оценка химической обстановки на объектах, имеющих АХОВ, проводятся с целью организации защиты людей, которые могут оказаться в очагах химического поражения.
Исходными данными для оценки химической обстановки являются: тип и количество АХОВ, метеоусловия, характер местности и застройки на пути распространения зараженного воздуха, условия хранения и характер выброса ядовитых веществ, степень зараженности людей. При оценке методом прогнозирования принимаются условия одновременного выброса всего запаса АХОВ, имеющегося на объекте в единичной емкости.
Оценка химической обстановки включает: определение размеров зон химического заражения и очагов поражения; времени подхода зараженного воздуха к данной точке пространства; времени поражающего действия; возможных потерь людей в очаге поражения.
В районе химического заражения выделяют зоны смертельной концентрации, тяжелых, средних и легких поражений (рис. 1).
Глубина (Г) распространения ядовитого облака АХОВ в поражающих концентрациях определяется по формуле:
, (3)
где , – коэффициенты, зависящие от скорости ветра; КМ – коэффициент влияния местности; Г – глубина распространения ядовитого облака, км; Qo – количество АХОВ, перешедшее в облако, т; D – токсодоза участвующего в аварии химически опасного вещества, мгмин/л (табл. 2).
Таблица 2
Примечание: Значения Kt: в числителе для первичного облака Kt1, в знаменателе для вторичного облака Kt2.
Значения PCt и LCt приведены по справочным данным:
1. РД 03-26-2007. Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ [61].
2. РД 52.04.253-90. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте [45].
3. Справочник спасателя: Книга 6: Спасательные работы по ликвидации последствий химического заражения / ВНИИ ГОЧС. М., 2006. 112 с.
При аварийном разрушении оборудования, содержащего G тонн химически опасного вещества, образуется облако токсичных паров массой Qo. Процесс образования токсичного облака зависит от агрегатного состояния вещества (сжиженный газ или жидкость) и характера выброса вещества (на неограниченную поверхность или в обвалование).
Если в оборудовании содержалась токсичная жидкость, кипящая при температуре выше температуры окружающей среды, то в этом случае при аварийном разливе АХОВ по подстилающей поверхности за счет диффузионного тепломассообмена с воздухом жидкость испаряется с зеркала разлития с интенсивностью , формируя только вторичное облако.
Если в оборудовании содержался сжиженный газ под давлением, с температурой кипения ниже температуры окружающей среды, то в этом случае вследствие сброса давления мгновенно испаряется доля жидкости и образуется первичное облако. Оставшаяся часть жидкости растекается по подстилающей поверхности и за счет диффузионного тепломассообмена с воздухом испаряется с зеркала разлития с интенсивностью , формируя вторичное облако.
Рассмотрим последовательность расчета массы Qo токсичного облака в зависимости от агрегатного состояния вещества в оборудовании.
1. Для токсичных жидкостей (табл. 2), кипящих при температуре выше температуры окружающей среды:
. (4)
2. Для сжиженных газов (табл. 2), кипящих при температуре ниже температуры окружающей среды, предварительно рассчитывается характеристический параметр :
, (5)
а) если 1
, (6)
б) если > 1
, (7)
где G – масса АХОВ, содержащегося в оборудовании, т; – доля мгновенно испарившегося сжиженного газа вследствие сброса давления при аварийной разгерметизации оборудования; – интенсивность испарения жидкости с зеркала разлития, т/(м2ч); KT – коэффициент, учитывающий время испарения жидкости; – плотность АХОВ, т/м3; h – толщина слоя разлившейся жидкости, м; KB – безразмерный коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; Kt – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха; KV – коэффициент, учитывающий скорость ветра.
Значения перечисленных выше параметров АХОВ и коэффициентов даны в табл. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Таблица 3
Коэффициенты и , зависящие от скорости ветра
Таблица 4
Скорость переноса Vп, км/ч, переднего фронта облака зараженного
воздуха в зависимости от скорости приземного ветра
Таблица 5
Коэффициенты, учитывающие вертикальную устойчивость атмосферы
Таблица 6
Определение степени вертикальной устойчивости воздуха
Примечание: ин – инверсия, из – изотермия, к – конвекция;
«Утро» – период времени в течение двух часов после восхода солнца;
«Вечер» – в течение двух часов после захода солнца;
Буквы в скобках – при снежном покрове.
Таблица 7
Параметр шероховатости КР
Ингаляционная токсодоза измеряется в мгмин/л.
Параметр Ct получил название «габеров фактор смертельности» (по имени немецкого химика Фрица Габера).
Для характеристики уровня токсичности при воздействии АХОВ через органы дыхания основными являются следующие величины:
LCt50 – средняя смертельная токсодоза;
ICt50 – средняя выводящая из строя токсодоза;
PCt50 – средняя пороговая токсодоза.
Цифровые индексы, обозначающие процент пораженных (или вероятность поражения, что то же самое), в принципе могут иметь любое значение.
При прогнозировании последствий химического заражения в результате возможной аварии с выбросом АХОВ обычно используют:
среднюю смертельную ингаляционную токсодозу LСt50, воздействие которой вызовет смерть для 50% пораженных людей, подвергшихся воздействию токсических веществ в течение 30 минут;
среднюю пороговую токсикозу РСt50, вызывающую начальные симптомы поражения.
Значения ингаляционной пороговой и смертельной токсодоз для наиболее широко используемых в химической промышленности АХОВ даны в табл. 1.
1.2. Методы детерминированной оценки степени опасности химических
объектов при прогнозировании последствий аварий
Прогнозирование и оценка химической обстановки на объектах, имеющих АХОВ, проводятся с целью организации защиты людей, которые могут оказаться в очагах химического поражения.
Исходными данными для оценки химической обстановки являются: тип и количество АХОВ, метеоусловия, характер местности и застройки на пути распространения зараженного воздуха, условия хранения и характер выброса ядовитых веществ, степень зараженности людей. При оценке методом прогнозирования принимаются условия одновременного выброса всего запаса АХОВ, имеющегося на объекте в единичной емкости.
Оценка химической обстановки включает: определение размеров зон химического заражения и очагов поражения; времени подхода зараженного воздуха к данной точке пространства; времени поражающего действия; возможных потерь людей в очаге поражения.
1.2.1. Зонирование территории химического заражения
В районе химического заражения выделяют зоны смертельной концентрации, тяжелых, средних и легких поражений (рис. 1).
Рис. 1. Зона химического заражения
1.2.2. Определение глубины зоны химического заражения
Глубина (Г) распространения ядовитого облака АХОВ в поражающих концентрациях определяется по формуле:
, (3)где , – коэффициенты, зависящие от скорости ветра; КМ – коэффициент влияния местности; Г – глубина распространения ядовитого облака, км; Qo – количество АХОВ, перешедшее в облако, т; D – токсодоза участвующего в аварии химически опасного вещества, мгмин/л (табл. 2).
Таблица 2
Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты
| Наименование АХОВ | Плотность жидк. АХОВ, т/м3 | Температура кипения, 0С | Пороговая токсодоза PCt, мгмин/л | Летальная токсодоза LCt, мгмин/л | | | Кt при температуре окружающего воздуха, 0С | |||||
| -40 | -20 | 0 | 20 | 40 | ||||||||
| А.Токсичные жидкости | ||||||||||||
| Акролеин | 0,844 | 53 | 0,2 | 2 | 0 | 0,013 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 1 | 2,2 | |
| Ацетонитрил | 0,768 | 81,6 | 21,6 | 214,3 | 0 | 0,004 | 0,02 | 0,1 | 0,3 | 1 | 2,6 | |
| Ацетонциангидрин | 0,932 | 120 | 0,001 | 0,54 | 0 | 0,002 | 0 | 0 | 0,3 | 1 | 1,5 | |
| Водород фтористый | 0,989 | 19,4 | 4 | 40 | 0 | 0,028 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 1 | |
| Водород цианистый | 0,689 | 25,6 | 0,2 | 6 | 0 | 0,026 | 0 | 0 | 0,4 | 1 | 1,3 | |
| Акрилонитрил ( НАК) | 0,813 | 77 | 0,75 | 7 | 0 | 0,007 | 0,04 | 0,1 | 0,4 | 1 | 2,4 | |
| Сероуглерод | 1,263 | 46,2 | 30 | 500 | 0 | 0,021 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 1 | 2,1 | |
| Хлорпикрин | 1,658 | 112,3 | 0,02 | 24 | 0 | 0,002 | 0,08 | 0,1 | 0,3 | 1 | 2,9 | |
| Б. Газы в сжиженном состоянии | ||||||||||||
| Аммиак | 0,681 | –33,4 | 15 | 150 | 0,18 | 0,025 | 0 0,9 | 0,3 1 | 0,6 1 | 1 1 | 1,4 1 | |
| Водород хлористый | 1,191 | –85,1 | 2 | 20 | 0,28 | 0,037 | 0,4 1 | 0,6 1 | 0,8 1 | 1 1 | 1,2 1 | |
| Диметиламин | 0,661 | 7 | 0,1 | 4,8 | 0,06 | 0,041 | 0 0,1 | 0 0,3 | 0 0,8 | 1 1 | 2,5 1 | |
| Метиламин | 0,699 | –6,5 | 0,1 | 4,8 | 0,13 | 0,034 | 0 0,3 | 0 0,7 | 0,3 1 | 1 1 | 1,3 1 | |
| Окись этилена | 0,882 | 10,7 | 2,2 | 25 | 0,05 | 0,041 | 0 0,1 | 0 0,3 | 0 0,7 | 1 1 | 3,2 1 | |
| Сернистый ангидрид | 1,462 | –10,1 | 1,8 | 70 | 0,11 | 0,049 | 0 0,2 | 0 0,5 | 0,3 1 | 1 1 | 1,7 1 | |
| Сероводород | 0,964 | –60,4 | 1 | 15 | 0,27 | 0,042 | 0,3 1 | 0,5 1 | 0,8 1 | 1 1 | 1,2 1 | |
| Формальдегид | 0,815 | –19,3 | 0,6 | 6 | 0,19 | 0,034 | 0 0,4 | 0 1 | 0,5 1 | 1 1 | 1,5 1 | |
| Фосген | 1,420 | 8,2 | 0,55 | 3,2 | 0,05 | 0,061 | 0,7 1 | 0,8 1 | 0,9 1 | 1 1 | 1,1 1 | |
| Хлор | 1,553 | –34,1 | 0,6 | 6 | 0,18 | 0,052 | 0 0,9 | 0,3 1 | 0,6 1 | 1 1 | 1,4 1 | |
| Хлорциан | 1,258 | 12,6 | 0,75 | 11 | 0,04 | 0,048 | 0 0 | 0 0 | 0 0,6 | 1 1 | 3,9 1 | |
Примечание: Значения Kt: в числителе для первичного облака Kt1, в знаменателе для вторичного облака Kt2.
Значения PCt и LCt приведены по справочным данным:
1. РД 03-26-2007. Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ [61].
2. РД 52.04.253-90. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте [45].
3. Справочник спасателя: Книга 6: Спасательные работы по ликвидации последствий химического заражения / ВНИИ ГОЧС. М., 2006. 112 с.
При аварийном разрушении оборудования, содержащего G тонн химически опасного вещества, образуется облако токсичных паров массой Qo. Процесс образования токсичного облака зависит от агрегатного состояния вещества (сжиженный газ или жидкость) и характера выброса вещества (на неограниченную поверхность или в обвалование).
Если в оборудовании содержалась токсичная жидкость, кипящая при температуре выше температуры окружающей среды, то в этом случае при аварийном разливе АХОВ по подстилающей поверхности за счет диффузионного тепломассообмена с воздухом жидкость испаряется с зеркала разлития с интенсивностью , формируя только вторичное облако.
Если в оборудовании содержался сжиженный газ под давлением, с температурой кипения ниже температуры окружающей среды, то в этом случае вследствие сброса давления мгновенно испаряется доля жидкости и образуется первичное облако. Оставшаяся часть жидкости растекается по подстилающей поверхности и за счет диффузионного тепломассообмена с воздухом испаряется с зеркала разлития с интенсивностью , формируя вторичное облако.
Рассмотрим последовательность расчета массы Qo токсичного облака в зависимости от агрегатного состояния вещества в оборудовании.
1. Для токсичных жидкостей (табл. 2), кипящих при температуре выше температуры окружающей среды:
. (4)2. Для сжиженных газов (табл. 2), кипящих при температуре ниже температуры окружающей среды, предварительно рассчитывается характеристический параметр :
, (5)а) если 1
, (6)
б) если > 1
, (7)где G – масса АХОВ, содержащегося в оборудовании, т; – доля мгновенно испарившегося сжиженного газа вследствие сброса давления при аварийной разгерметизации оборудования; – интенсивность испарения жидкости с зеркала разлития, т/(м2ч); KT – коэффициент, учитывающий время испарения жидкости; – плотность АХОВ, т/м3; h – толщина слоя разлившейся жидкости, м; KB – безразмерный коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; Kt – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха; KV – коэффициент, учитывающий скорость ветра.
Значения перечисленных выше параметров АХОВ и коэффициентов даны в табл. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Таблица 3
Коэффициенты и , зависящие от скорости ветра
| Коэффициенты | Скорость ветра V, м/с | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 13 | 15 | |
| | 3,725 | 2,303 | 1,793 | 1,515 | 1,337 | 1,199 | 1,107 | 1,03 | 0,958 | 0,922 | 0,872 | 0,801 | 0,756 |
| | 0,606 | 0,580 | 0,563 | 0,551 | 0,542 | 0,537 | 0,531 | 0,527 | 0,521 | 0,515 | 0,514 | 0,511 | 0,508 |
Таблица 4
Скорость переноса Vп, км/ч, переднего фронта облака зараженного
воздуха в зависимости от скорости приземного ветра
| Стратификация атмосферы | Скорость приземного ветра, м/с | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| Инверсия | 5 | 10 | 16 | 21 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| Изотермия | 6 | 12 | 18 | 24 | 29 | 35 | 41 | 47 | 53 | 59 | 65 | 71 | 76 | 82 | 88 |
| Конвекция | 7 | 14 | 21 | 28 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
Таблица 5
Коэффициенты, учитывающие вертикальную устойчивость атмосферы
| Вертикальная устойчивость атмосферы |  |  |
| Инверсия | 1 | 0,081 |
| Изотермия | 0,23 | 0,133 |
| Конвекция | 0,08 | 0,235 |
Таблица 6
Определение степени вертикальной устойчивости воздуха
| Скорость ветра м/с | Ночь | Утро | День | Вечер | |||||
| ясно, переменная облачность | сплошная облачность | ясно, переменная облачность | сплошная облачность | ясно, переменная облачность | сплошная облачность | ясно, переменная облачность | сплошная облачность | ||
| < 2 | ин | из | ин | из | к (ин) | из | ин | из | |
| 2-3.9 | ин | из | ин | из | из | из | из (ин) | из | |
| > 4 | из | из | из | из | из | из | из | из | |
Примечание: ин – инверсия, из – изотермия, к – конвекция;
«Утро» – период времени в течение двух часов после восхода солнца;
«Вечер» – в течение двух часов после захода солнца;
Буквы в скобках – при снежном покрове.
Таблица 7
Параметр шероховатости КР
| Тип застройки | Плотность застройки | Вид рельефа местности | ||
| равнинно- плоский | равнинно-волнистый | равнинно- холмистый | ||
| Городская застройка | высокая плотность | 0,9 | 1,0 | 1,1 |
| средняя плотность | 0,6 | 0,8 | 0,9 | |
| низкая плотность | 0,4 | 0,6 | 0,8 | |