Кремлев Е.П. Лабораторный практикум по курсу Экология

Подождите немного. Документ загружается.

101

Количественные характеристики выброс а СДЯВ для расче-

та масштабов заражения определяются по их эквивалентным зна-

чениям.

Лабораторная работа № 52 (4 часа)

Определение количественных характеристик

выбросов СДЯВ

Определение эквивалентного количества вещества

по первичному облаку

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку

(в тоннах) определяется по формуле:

Qэ1 = К1 • К3 • К5 • К7 • Qо;(1)

где К1 — коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ —

таблица П3 (для сжатых газов К1=1); К3 — коэффициент, равный

отношению поражающей токсодозы хлора к поражающей токсодо-

зе др уг о го СДЯВ (табл. зад. 3); К5 — коэффициент, учитывающий

степень вертик альной устойчив ости воздуха: приним ается равным

для инверсии — 1; для изотермии — 0,23; для конвекции — 0,08;

К7 — коэффициент, учитыв ающий влияние температ уры воздуха —

табл. зад. 3 (для сжа тых газов К7 = 1); Qо — количество выброшен-

ног о (разлившегося) при аварии вещества, т.

При авариях на хранилищах сжатого газа величина Qо рас-

считывается по формуле:

Qо = d • Vх; (2)

где d — плотность СДЯВ, т/м

(табл. зад. 3); Vх — объем храни-

лища, м

При авариях на газопроводе величина Qо рассчитывается по

формуле:

Qо = n • d • Vr / 100, (3)

где n — процентное содержание СДЯВ в природном газе; d —

плотность СДЯВ, т/м

(табл. зад. 3); Vr — объем секции газопро-

вода между автоматическими отсекателями, м

При определении величины Qэ1 для сжиженных газов, не

вошедших в табл. зад. 3, значение коэффициента К 7 принимается

равным 1, а значение коэффициента К 1 рассчитывается по соот-

ношению

102

К1 = Ср • ∆Т / ∆Нисп, (4)

где Ср — удельная теплоемкость жидкого СДЯВ, кдж/кг • град;

∆Т — разность температур жидкого СДЯВ до и после разрушения

емкости, °С; ∆Нисп — удельная теплота испарения жидкого СДЯВ

при температуре испарения, кдж/кг.

Определение эквивалентного количества вещества

по вторичному облаку

Эквивалентное количество веще ства по вторичному облаку

рассчитывается по формуле:

Qэ2 = (1 – К1)•К2•К3•К4•К5•К6•К7•Qо/h • d, (5)

где К2 — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств

СДЯВ (табл. зад. 3); К4 — ко эффициент, учитывающий скорость

ветра (табл. зад. 4); К6 — ко эффициент, зависящий от времени,

прошедшего после нача ла аварии N (табл. зад. 5).

Значение коэффициента определяется после расчета продол-

жительно сти испарения вещества Т; при

TN ≥

значение К6 при-

нимается т аким, ка к для N = Т, при

1T ≤ час К6 принимается

для 1 часа.

d — плотность С ДЯВ, т/м

(табл. зад. 3); h — то лщина слоя С ДЯВ, м.

Время испарения СДЯВ с площади разлива (в часах) T опре-

деляется по формуле:

Т = h • d/K2 • K4 • K7. (6)

При определении величины Qэ2 для веществ, не вошедших в

табл. зад. 3, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а

значение коэффициента К2 определяется по формуле:

MP6108,10K2 ••−•=

; (7)

где Р — давление насыщенного пара веще ства при заданной

температуре воздуха, мм. рт. ст.; М — молекулярный вес веще-

ства.

Расчет глубины зоны заражения

при аварии на химически опасном объекте

Расчет гл убины зоны заражения первичным (вторичным)

облаком СДЯВ при авариях на технологических емко стях, хра-

нилищах и т ранспорте ведется с помощью табл. зад. 1 и 2.

103

В табл. зад. 1 приведены максимальные значения глубины

зоны заражения первичным Г1 или вторичным облаком СДЯВ Г2,

определяемые в зависимости от эквивалентного количества веще-

ства (его расчет приводится ниже) и скоро сти ветра. Полная глу-

бина зоны заражения (км), обусловленной воздействием первич-

ного и вторичного облаков СДЯВ, определяется: Г= Г`+0,5Г``, где

Г ` — наибольший, Г`` — наименьший из размеров Г1 и Г2. По-

лученное значение сравнивается с приведенными в табл. зад. 2

предельно возможными значениями глубин переноса воздушных

масс, соответствующих различным скоростям ветра при 4х-часо-

вой продолжительности сохранения метеорологических условий.

Окончательной расчетной глубиной зоны заражения при 4х-часо-

вой продолжительности сохранения метеорологических условий

следует принимать меньшее из двух сравниваемых между собой

значений.

Задача 1. На химическом предприятии произошла авария на

технологическо м трубопров оде со сжиженным газом, находящим-

ся под давлением. В результате аварии возник источник зараже-

ния сильнодействующим ядовитым веществом. К оличество вытек-

шей из трубопровода жидк ости не установлено. В те хно логической

системе содержалось известное количество сжиженного газа. Раз-

лив СДЯВ на подстилающей поверхности свободный.

Требуется определить глубину возможного заражения газом

при времени от начала аварии 1 ч и продолжительность действия

источника заражения. Наименование СДЯВ и метеоусловия на

момент аварии выбрать из таблицы.

№

вар.

Наименова-

ние СДЯВ

Скорость

ветра, м/с

Температура

воздуха, °С

Климатиче-

ские условия

Кол-во

СДЯВ, т

1 Хлор 5 0 изотермия 40

2 Фтор 11 20 инверсия 50

3 Сероводород 6 40 изотермия 20

4 Аммиак 15 0 конвекция 30

Сернистый

ангидрид

9 20 инверсия 60

Задача 2. Необходимо оценить опасность возможного очага

химиче ского заражения на случай аварии на химически опас-

ном объекте, расположенном в южной части города. На объекте

в газгольдере хранится сжатый газ. Граница объекта в северной

его части расположена на удалении 200 м от возможного ме ст а

104

аварии. Далее проходит на гл убину 30 м с анитарно-защитная

зона, за которой находятся жилые кварталы. Давление в газголь-

дере атмос ферное.

Наименование СДЯВ, емкость хранилища и температура воз-

духа на момент аварии приведены в таблице.

№ п/п

Наименование

СДЯВ

Емкость

хранилища, м

Температура

воздуха, °С

1 Аммиак 30000 40

2 Хлор 50000 20

3 Хлорциан 10000 0

Сернистый

ангидрид

20000 20

5 Сероводород 100000 40

Задача 3. Оценить, на как ом удалении будет сохраняться опас-

ность для населения при образовании зоны химического зараже-

ния в случае разрушения изотермического хранилища, содержа-

щего СДЯВ.

Емкость обвалована на высоту 3,5 м.

Данные для решения задачи приведены в таблице.

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Емкос ть

хранилища, т

Темп ература

во здуха, °С

Время от начала

аварии, ч

1 Аммиак 30000 20 4

2 Ацетонитрил 20000 0 3

Водо род

фтористый

10000

4 Хлорпикрин 20000 20 1

5 Этиленсульфид 30000 0 4

Задача 4. На участке газопровода произошла авария, сопро-

вождавшаяся выбросом СДЯВ. Величина выбро са не установле-

на. Требуется определить гл убину возможного заражения газом.

Разлив СДЯВ на подстилающей поверхно сти свободный.

Данные для решения задачи приведены в таблице.

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Темп ература

во здуха, °С

Метеоусловия

Скорость

ветра, м/с

1 2 3 4 5

1 Аммиак 0 инверсия 2

2 Диметиламин 20 изотермия 1

105

Лабораторная работа № 53 (4 часа)

Расчет глубины зоны заражения

при аварии на химически опасном объекте

Рас чет глубин зон заражения первичным (вт оричным) обла-

ком СДЯВ при авариях на техно логических емкостях, хранилищах

и транспорте ведется с помощью табл. зад. 1 и 2.

В табл. зад. 1 приведены максимальные значения глубин зон

заражения первичным Г1 или вторичным облаком СДЯВ Г2, оп-

ределяемые в зависимости от эквивалентного количества веще-

ства (его расчет приводится ниже) и скоро сти ветра. Полная глу-

бина зоны заражения (км), обусловленной воздействием

первичного и вторичного облаков СДЯВ, определяется: Г=

=Г`+0,5Г``, где Г ` — наибольший, Г`` — наименьший из разме-

ров Г1 и Г2. Полученное значение сравнивается с приведенными

в табл. зад. 2 предельно возможными значениями глубин перено-

са воздушных масс, соответствующих различным скоростям вет-

ра при 4х-часовой продолжительности сохранения метеорологи-

че ских условий. Окончательной расчетной глубиной зоны

заражения при 4х-часовой продолжительности сохранения метео-

рологических условий следует принимать меньшее из двух срав-

ниваемых между собой значений.

Задача 1. На химическом предприятии произошла авария на

технологическо м трубопров оде со сжиженным газом, находящим-

ся под давлением. В результате аварии возник источник зараже-

ния сильнодействующим ядовитым веществом. К оличество вытек-

шей из трубопровода жидк ости не установлено. В те хно логической

системе содержалось известное количество сжиженного газа. Раз-

лив СДЯВ на подстилающей поверхности свободный.

Требуется определить глубину возможного заражения газом

при времени от начала аварии 1 ч и продолжительность действия

источника заражения. Наименование СДЯВ и метеоусловия на

момент аварии выбрать из таблицы.

1 2 3 4 5

3 Метиламин 40 ко нвекция 3

4 Сероводород 0 инверсия 2

5 Во до род хлористый 20 ко нвекция 1

106

Задача 2. Необходимо оценить опасность возможного очага

химического заражения на случай аварии на химиче ски опасном

объекте, расположенном в южной части города. На объекте в газ-

гольдере хранится сжатый газ. Граница объекта в северной его

части проходит на удалении 200 м от возможного места аварии.

Далее проходит на глубину 30 м санитарно-защитная зона, за ко-

торой расположены жилые кварталы. Давление в газгольдере ат-

мосферное.

Наименование СДЯВ, емкость хранилища и температура воз-

духа на момент аварии приведены в таблице.

№

вар.

Наименование

СДЯВ

Скорость

ветра, м/с

Темп ература

во здуха, °С

Климатиче-

ские условия

Кол-во

СДЯВ, т

1 Хлор 5 0 изотермия 40

2 Фтор 11 20 инверсия 50

3 Сероводород 6 40 изотермия 20

4 Аммиак 15 0 ко нвекция 30

Сернистый

ангидрид

9 20 инверсия 60

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Емкость

хранилища, м

Температура

воздуха, °С

1 Аммиак 30000 40

2 Хлор 50000 20

3 Хлорциан 10000 0

Сернистый

ангидрид

20000 20

5 Сероводород 100000 40

Задача 3. Оценить, на как ом удалении будет сохраняться опас-

ность для населения при образовании зоны химического зараже-

ния в случае разрушения изотермического хранилища, содержа-

щего СДЯВ.

Емкость обвалована на высоту 3,5 м.

Данные для решения задачи приведены в таблице.

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Емкость

хранилища, т

Температура

воздуха, °С

Время от начала

аварии, ч

1 2 3 4 5

1 Аммиак 30000 20 4

107

Задача 4. На участке газопровода произошла авария, сопро-

вождавшаяся выбросом СДЯВ. Величина выброс а не установле-

на. Требуется определить гл убину возможного заражения газом.

Разлив СДЯВ на подстилающей поверхности свободный.

Данные для решения задачи приведены в т аблице.

1 2 3 4 5

2 А цетонитрил 20000 0 3

Водо род

фтористый

10000

4 Хлорпикрин 20000 20 1

5 Этиленсульфид 30000 0 4

Лабораторная работа № 54 (4 часа)

Расчет глубины зоны возможного заражения

при разрушении химически опасного объекта

В случае разрушения химически опасного объекта при про-

гнозировании глубины заражения рекомендуется брать данные на

одновременный выброс суммарного запаса СДЯВ на объекты и

следующие метеорологические условия: инверсия, скорость вет-

ра — 1 м/с.

Эквивалентное количество СДЯВ в облаке заражения возду-

ха определяется аналогично методу для вторичного облака при

свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количе-

ство (Qэ) рассчитывается по формуле:

Qэ = 20 K4K5∑K2iK3iK6iK7iQi/dI, (8)

где К2i — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств

i-го СДЯВ; К3i — коэффициент, равный отношению поражающей

ток содозы хлора к поражающей токсодозе i-го СДЯВ; К6i — коэф-

фициент, зависящий от времени, прошедшег о после разрушения

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Температура

воздуха, °С

Метеоусловия

Скорость

ветра, м/с

1 Аммиак 0 инверсия 2

2 Диметиламин 20 изотермия 1

3 Метиламин 40 конвекция 3

4 Сероводород 0 инверсия 2

5 Водород хлористы й 20 конвекция 1

108

об ъекта; К 7i- поправка на темпера туру i-го СДЯВ; Qi — за пасы i-

го СДЯВ на объекте, т; di -плотность I-го СДЯВ, т/м

Полученные по таблице значения глубины зоны заражения в

зависимости от рассчитанной величины и скорости ветра сравни-

ваются с данными т аблицы. Окончательной расчетной глубиной

зоны заражения при 4-х часовой продолжительно сти сохранения

метеорологических условий следует принимать меньшее из двух

сравниваемых между собой значений.

Задача 5. На химически опасном объекте сосредоточены за-

пасы СДЯВ. Определить глубину зоны заражения в случае разру-

шения объект а .

Данные для решения задачи приведены в таблице.

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Количество

СДЯВ, т

Время, прошедшее

пос ле разрушения, ч

Температура

воздуха, °С

Хлор

Нитрил

акриловой

кислоты

Аммиак

200

150

4 0

А цетонциан-

идрин

Водород

фтористый

Хлорпикрин

120

2 20

Этиленсульфид

Фтор

Аммиак

200

130

3 40

Фтор

Этилмеркаптан

Метилакрилат

140

200

100

4 0

Хлор

Окись этилена

Триметиламин

110

200

2 20

Определение площади зоны заражения

Площадь зоны возможного заражения первичным (вторич-

ным) облаком СДЯВ определяется по формуле:

Sв = 8,72 • 10–3 • Г2•ϕ, (9)

где Sв — площадь зоны возможного заражения СДЯВ, км

; Г —

глубина зоны заражения, км; ϕ — угловые размеры зоны возмож-

ного заражения, град.

109

Площадь зоны фактического заражения Sф в км

рассчиты-

вается по формуле:

S ф = Кв • Г2 • N0.2, (10)

где Кв — коэффициент, зависящий от степени вертикальной ус-

тойчивости воздуха. Принимается равным 0,081 при инверсии;

0,133 — при изотермии; 0,235 — при конвекции; N — время, про-

шедшее после начала аварии, ч.

З а д а ч а 6. В резу льта те аварии на химически опасном объек те

образовалась зона заражения СДЯВ. Определить площадь зоны за-

ражения при ук азанном времени, прошедшем после начала аварии.

Данные для расчета приведены в таблице.

, м/с

1 2 2

, град.

360 180 90 45

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Глубина

заражения

СДЯВ, км

Скорость

ветра, м/с

Метео-

условия

Время

от начала

аварии, ч

1 Сероводород 10 2 инверсия 4

2 Хлорциан 21 1 изотермия 2

3 Сероводород 8 3 конвекция 1

4 Хлор 4 4 инверсия 3

5 Фтор 2 1 изотермия 4

Лабораторная работа № 55 (2 часа)

Определение времени

подхода зараженного воздуха к объекту

и продолжительности поражающего действия СДЯВ

Определение времени

подхода зараженного воздуха к объекту

Время подхода облака СДЯВ к заданному объекту зависит от

скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по

формуле:

t = X/V, (11)

где X— расстояние от источника заражения до заданного объек-

та, км; V — скорость переноса переднего фронта облака заражен-

ного воздуха, км/ч.

110

Скорость перено с а переднего фронта облака зараженного

воздуха в зависимости от скорости ветра:

Скорость ветра, м/с12345678910 11 12 13 14 15

Инверсия:

Скорость переноса 5 10 1621 км/ч

Изотермия:

6 12 1824293541 47 53 59 65 71 76 82 88

Конвекция: 7 1421 28

Задача 7. В результате аварии на объекте, расположенном на

некотором расстоянии от города, произошло разрушение емкости

с СДЯВ.

Данные для решения задачи приведены в таблице.

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Расстояние от

города, км

Метеоусловия

Скорость

ветра, м/с

1 Хлор 5 изотермия 4

2 Фтор 8 конвекция 3

Водород

цианистый

инверсия

4 Этилмеркаптан 12 изотермия 1

Сернистый

ангидрид

конвекция

Задача 8. В ре зультате аварии произошло разрушение обва-

лованной емкости с СДЯВ. Требуется определить время его пора-

жающего действия.

Данные для решения задачи приведены в таблице.

№

п/п

Наименование

СДЯВ

Скорость

ветра, м/с

Температура

воздуха, °С

Клима-

тические

условия

Высота

обваловки

1 Хлор 4 0 изотермия 1

2 Диметиламин 3 20 инверсия 1,2

3 Хлорциан 2 40 конвекция 1,5

4 Фосген 3 0 изотермия 1,8

5 Сероводород 4 20 инверсия 1,4