Расчётно-графическая работа №2

Тема: Расчёт глубины и площади заражения в случае выброса АХОВ на ХОО

Вариант № 7

Дано: Склад с АХОВ расположен южнее города. Глубина санитарной зоны - 4 км. На удалении 0,5 км от северной границы склада в 7 часов и 2 минуты произошла авария емкости с жидким хлором объемом 16 тонн. Емкость обвалована, высота обваловки — 2,5 м. Метеоданные: ветер южный; скорость - 1 м/сек; восход солнца в 8 часов 2 минуты; температура воздуха -12 градусов; ясно.

Определить: степень угрозы для жителей города через 4 часа после взрыва.

Решение:

1. Определить количество эквивалентного вещества по первичному облаку Q_э1

Q_э1 = K₁K₃ K₅ K₇Q₀.

В этой формуле:

K₁ зависит от условия хранения АХОВ. При данных условиях для аммиака K₁ = 0,18 (таблица 1)

Таблица 1. Характеристика АХОВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения

Наименование АХОВ	Плотность АХОВ, т/м°		Температура кипения, градусы	Пороговая токсидоза, мг.мин/л	Значения вспомогательных коэффициентов
					К1	К2	К3	К7 (для различных температур)
	газ	жидкость						-40	-20	0	20	40
Аммиак: хранение под давлением	0,0008	0,681	-33,42	15,0	0,18	0,025	0,04	0,0 0,9	0,3 1,0	0,6 1,0	1,0 1,0	1,4 1,0
изотермиче­ское хранение	-	0,681	-33,42	15,0	0,01	0,025	0,04	0,0 0,9	1,0 1,0	1,0 1,0	1,0 1,0	1,0 1,0
Водород фтористый	-	0,989	19,52	4,0	0,00	0,028	0,15	0,1	0,2	0,5	1,0	1,0
Водород хлористый	0,0016	1,191	85,10	2,0	0,28	0,037	0,30	0,6 1,0	0,6 1,0	0,8 1,0	1,0 1,0	1,2 1,0
Водород бромистый	0,0036	1,490	-66,77	2,4	0,13	0,055	6,00	0,2 1,0	0,5 1,0	0,8 1,0	1,0 1,0	1,2 1,0
Водород цианистый	-	0,687	25,70	0,2	0,00	0,026	3,00	0,0	0,0	0,4	1,0	1,3
Окислы азота	-	1,491	21,00	1,5	0,00	10,040	0,40	0,0	0,0	0,4	1,0	1,0
Сернистый ангидрид	0,0029	1,462	-10,10	1,8	0,11	0,049	0,33	0,0 0,2	0,0 0,5	0,3 1,0	1,0 1,0	1,7 1,0
Фтор	0,0017	1,512	-188,20	0,2	0,95	0,038	3,00	0,7 1,0	0,8 1,0	0,9 1,0	1,0 1,0	1,1 1,0
Хлор	0,0082	1,558	-31,10	0,5	0,18	0,052	1,00	0,0 0,9	0,2 1,0	0,6 1,0	1,0 1,0	1,4 1,0

K₃ - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора

к пороговой токсодозе хлора, K₃ = 1 (таблица 1).

K₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устой­чивости воздуха; при инверсии K₅ = 1.

K₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха

(таблица 1); при -12 °С для первичного облака K₇ = 0,5.

Q₀ = 16 т.

Подставляя значения, получим

Q_э1 = 0,18*1*1*0,5*16= 1,44 т

2. Определим время испарения (продолжительности поражающе­го действия) хлора с площади разлива (из обвалования):

T=hd/K₂K₄K₇

где h - толщина слоя АХОВ при разливе в обваловании: (h = H - 0,2 = 2,5 - 0,2 = 2,3 м); d- плотность жидкого хлора; по табл. 1 d = 1,558 _кг/_м³; K₂ - коэффициент, зависящий от физических свойств АХОВ; по табл. 1 для хлора K₂ = 0,052; K₄ - коэффициент, учитывающий скорость ветра; по табл. 2 K₄ = 1,0

Таблица 2. Зависимость коэффициента К₄ от скорости ветра

Скорость ветра, м/с	1	2	3	4
K4	1,0	1,33	1,67	2,0

K₇ =0,5 по табл. 1 для вторичного облака при -12 °С. В результате получаем время испарения (ч)

T= 2,3*1,558/ 0,052*1*0,5= 138.

3. Определяем эквивалентное количество вещества (т) во вторичном облаке

Q_э2 = (1 - K₁ )K₂K₃K₄K₅K₆K₇ Q₀/hd

В указанной формуле для Q_э2 значения всех коэффициентов, за исключением К₆ уже известны. Он зависит от времени, прошедшего после начала аварии (N, ч). Необходимо сравнить N со временем испарения Т = 138 ч.

N = 4 ч (условие задачи), при N < Т принимается

K₆ = N^0,8 = 4^0,8 = 3,03.

Q_э2= (1-0,18)*0,052*1*1*1*3,03*1*16/2,3*1,558=0,58.

4. Находим (интерполированием) глубину зоны заражения первич­ным облаком (Г₁) для Q_э1 = 1,44 т, а также вторичным облаком (Г2) для Q_э2 = 0,58 т (табл.3)

Таблица 3. Определение глубины зоны заражения

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество АХОВ, т
	0,1	0,5	1	5	10	20	30	50	100
1	1,25	3,16	4,75	12,53	19,2	29,56	38,13	52,67	81,91
2	0,84	1,92	2,84	7,20	10,83	16,44	21,02	28,73	44,09

Г₁=4,75+(1,44-1)/(5-1)*(12,53-4,75)= 5,6 км;

Г₂=3,16+(0,58-0,5)/(1-0,5)*(4,75-3,16)=3,41 км.

5. Определяем полную глубину зоны заражения Г (км). Г = Г_I + 0,5 Г_II, где Г₁ = Г₁ - наибольший из размеров, Г_II=Г₂ -наименьший из размеров (см. предыдущий расчет).

Г = 5,6 + 0,5 • 3,41 = 7,3 км.

6. Находим предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Г км:

Г_п = Nv, где N = 4 ч - время от начала аварии, v - скорость переноса фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха; по табл.4 v = 5 км/ч:

Г_п = 4 • 5 = 20.

Таблица 4. Скорость переноса фронта заражённого воздуха

Скорость ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0	1	2	3	4	5
Скорость переноса, км/ч	Инверсия
	5	0	6	1
	Изотермия
	6	2	8	4	9	5	1	7	3	9	5	1	6	2	6
	Конвекция
	7	4	1	8

7. Определяем глубину заражения в жилых кварталах города

Г_город=20-(4+0,5)=15,5.

8. Определяем площадь зоны фактического заражения через 4 ч после аварии

S_ф=K₈Г²_пN^0,2= 0,081*20²*^40,2=42,8 км².

9. Определяем площадь зоны возможного заражения:

S_в=8,72*10^-3Г²φ,

Где φ=180^о при скорости ветра 1м/с, Г= 7,3 км.

После подстановки получим:

S_в=8,72*10^-3*7,3²*180= 84 км².

Таким образом, так как продолжительность поражающего действия АХОВ(хлор) равна времени испарения и составляет 138 ч, а глубина зоны заражения жилых кварталов города 15,5 км, сделаем вывод:

Через 4ч после аварии облако заражённого воздуха представит опасность для населения, проживающего на удалении 15,5 км от южной окраины города в течении последующих 134 ч или 5,6 суток, с площадью зоны заражения S_ф= 42,8 км².