Equation Chapter 1 Section 1Лабораторная работа № 2. Расчёт последствий возникновения «огненного шара»
Цель работы: Научиться расчётным путём определять последствия образования «огненного шара» при горении углеводородных топлив.
Теоретическая часть:
-
Как происходит диффузионное горение? -
Что представляет собой «огненный шар»? -
Каковы условия образование «огненного шара» и его поражающие факторы?
Ход работы:
-
Модель теплового излучения «огненного шара».
«Огненный шар» представляет собой крупномасштабное диффузионное пламя сгорающей массы топлива или парового облака, поднимающееся над поверхностью земли. Возникает при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого. Основную опасность при образовании «огненного шара» несёт тепловое излучение. Расчёт теплового излучения производят по формуле
, \* MERGEFORMAT (.)
где 
- среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени (кВт/м2), 
- угловой коэффициент облученности, 
- коэффициент пропускания атмосферы. Для углеводородных топлив величину допускается принимать равной 450 кВт/м2. Угловой коэффициент облученности рассчитывается по формуле
, \* MERGEFORMAT (.)
где 
- высота центра «огненного шара», 
- эффективный диаметр «огненного шара», 
- расстояние до облучаемого объекта. Эффективный диаметр рассчитывается по формуле
, \* MERGEFORMAT (.)
где 
- масса топлива. Высоту центра «огненного шара» допускается принимать равной
. \* MERGEFORMAT (.)
Время существования «огненного шара» рассчитывают по формуле
. \* MERGEFORMAT (.)
Коэффициент пропускания атмосферы рассчитывается по формуле
\* MERGEFORMAT (.)
-
Оценка последствий «огненного шара»Equation Section (Next).
Для точной оценки последствий аварии используется модель ущерба при взрыве
, где 
- функция нормального распределения
, \* MERGEFORMAT (.)
отвечающая вероятности наступления данного вида последствий, при воздействии избыточного давления. Функция нормального распределения может быть выражена через функцию ошибок
. \* MERGEFORMAT (.)
Функция ошибок определяется как
. \* MERGEFORMAT (.)
Аргументом функции распределения служит пробит-функция вида
. \* MERGEFORMAT (.)
Параметры 
, 
зависят от вида наступающих последствий, 
является некоторой функцией от интенсивности излучения и времени экспозиции, которое можно принять равным времени существования «огненного шара». При поражении человека тепловым излучением (образование ожога 1-й/2-й степени) пробит-функция принимает вид
. \* MERGEFORMAT (.)
Связь вероятности события с значением пробит-функции дана в табл.1 приложения.
-
Выполнение работы.
В ходе выполнения работы требуется написать на языке Java программу, вычисляющую для заданной массы горючего m интенсивность теплового излучения по формулам - и вероятность поражения человека на расстояниях в диапазоне от 0 до заданного расстояния м. Связь вероятности с пробит-фунцией берётся по табл. 1 приложения, или по формулам - . Для проверки полученных результатов следует воспользоваться программой расчёта последствий образования «огненного шара», расположенной по адресу https://rintd.ru:81/105.
При заходе на страницу сервиса «Безопасность в техносфере» следует выбрать кнопку «Расчет огненного шара» (рис. 1)
Рисунок . начальная страница сервиса "Безопасность в техносфере"
При нажатии указанной кнопки переходим к странице, содержащей информацию о пользовании сервисом (рис. 2).
Рисунок . Страница помощи онлайн-сервиса "Огненный шар".
На указанной странице выбираем последний пункт «перейти к вводу данных». После этого, на следующей странице потребуется ввести массу горючего (кг.), участвующего в образовании «огненного шара» и расстояние до него.
Рисунок Ввод исходных данных.
После нажатия копки «Расчитать» формируется итоговый файл отчёта result.rtf. доступный для загрузки по гиперссылке (рис. 4).
Рисунок . Окончание расчёта.
Фрагмент итогового документа приведён ниже, он содержит исходные данные и зависимость интенсивности теплового излучения от расстояния в виде таблицы.
Исходные данные:
Масса горючего вещества (кг) :254000.0
Расстояние до объекта (метры) :500.0
Время существования огненного шара (секунд): 40
Эффективный диаметр огненного шара (метры): 312
Высота центра огненного шара (метры):156
Зависимость поражающих факторов взрыва ( интенсивность и доза теплового излучения теплового излучения) от расстояния.
|
Расстояние (м) |
Интенсивность теплового излучения (кВт/м2) |
Доза теплового излучения ( Дж/м2*10e5) |
|
10 |
112.30 |
44.86 |
|
11 |
112.26 |
44.84 |
|
12 |
112.21 |
44.82 |
|
13 |
112.17 |
44.80 |
|
14 |
112.11 |
44.78 |
В отчёте по работе должны присутствовать ответы на вопросы теоретической части, описание хода работы, исходный текст и результаты работы написанной программы и, для сравнения, результаты работы онлайн-сервиса «Огненный шар».
Приложение 1. Справочные материалы.
Таблица 1. Связь вероятности поражения с пробит-функцией.
|
P, % |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
|
2,67 |
2,95 |
3,12 |
3,25 |
3,38 |
3,45 |
3,52 |
3,59 |
3,66 |
|
10 |
3,72 |
3,77 |
3,82 |
3,86 |
3,92 |
3,96 |
4,01 |
4,05 |
4,08 |
4,12 |
|
20 |
4,16 |
4,19 |
4,23 |
4,26 |
4,29 |
4,33 |
4,36 |
4,39 |
4,42 |
4,45 |
|
30 |
4,48 |
4,50 |
4,53 |
4,56 |
4,59 |
4,61 |
4,64 |
4,67 |
4,69 |
4,72 |
|
40 |
4,75 |
4,77 |
4,80 |
4,82 |
4,85 |
4,87 |
4,90 |
4,92 |
4,95 |
4,97 |
|
50 |
5,00 |
5,03 |
5,05 |
5,08 |
5,10 |
5,13 |
5,15 |
5,18 |
5,20 |
5,23 |
|
60 |
5,25 |
5,28 |
5,31 |
5,33 |
5,36 |
5,39 |
5,41 |
5,44 |
5,47 |
5,50 |
|
70 |
5,52 |
5,55 |
5,58 |
5,61 |
5,64 |
5,67 |
5,71 |
5,74 |
5,77 |
5,81 |
|
80 |
5,84 |
5,88 |
5,92 |
5,95 |
5,99 |
6,04 |
6,08 |
6,13 |
6,18 |
6,23 |
|
90 |
6,28 |
6,34 |
6,41 |
6,48 |
6,55 |
6,64 |
6,75 |
6,88 |
7,05 |
7,33 |
|
99 |
7,33 |
7,37 |
7,41 |
7,46 |
7,51 |
7,58 |
7,65 |
7,75 |
7,88 |
3,09 |
Приложение 2. Варианты заданий.
Таблица 1. Первая цифра варианта. Выбор массы горючего.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
Таблица 2. Вторая цифра варианта. Выбор расстояния до «огненного шара».
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |