Облучённость тепловой энергией при ожогах II степени

ЗадачаПри разрушении резервуара с углеводородами в атмосферу выброшено 18,25 т горючего вещества, горение которого привело к образованию огневого шара. Состав горючего вещества: 70 % пропана и 30 % бутана. Определить минимальное расстояние, начиная с которого не будет происходить ожогов II степени открытых участков кожи.

РешениеЧисло атомов углерода в горючем веществе

.

Число атомов водорода в горючем веществе

.

Теплота сгорания углеводородных газов

кДж/м³

Диаметр огневого шара

Время существования огневого шара

Верхний концентрационный предел распространения пламени

Коэффициент расхода воздуха

Задаёмся температурой горения в первом приближении t_Г = 1250 ° С. Константа равновесия

.

Вспомогательные величины

Удельное количество углекислого газа

Удельное количество окиси углерода

Удельное количество водяного пара

Удельное количество водорода

Удельное количество азота

Удельное количество продуктов горения

Процентный состав продуктов горения

Энтальпия продуктов горения

Теплота химического недожога

Температура горения

Задавались значением t_Г =1250 ° С, расхождение с вновь полученным превышает 3 %, поэтому необходимо провести пересчёт. В итоге получаем t_Г=1100 ° С; "СО₂"=1,24 %; "Н₂О"=3,36 %.

Эффективная длина луча

Коэффициент ослабления

Степень черноты

Облучённость тепловой энергией огневого шара, находящегося у поверхности земли, при времени облучения t =10 с (табл. 10.3) составляет q = 6200 Вт/м². Минимальное расстояние, начиная с которого не происходит ожогов II степени, составит

Источник техногенной чрезвычайной ситуации – химическая авария в промышленной зоне

ВопросКакие вещества относятся к числу аварийно химически опасных веществ?

ОтветВ соответствии с стандартом [10.3] под химической аварией понимается авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся утечкой, проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели людей или химическому заражению окружающей природной среды. Химически опасный объект есть объект, на котором обращаются опасные химические вещества, при аварии на котором может произойти гибель людей или химическое заражение окружающей природной среды. Химическое заражение представляет собой распространение опасных химических веществ в окружающей природной среде в концентрациях, создающих угрозу для людей в течение определённого времени.

Опасное химическое вещество есть техногенное химическое вещество, прямое или опосредованное воздействие которого на людей может вызвать острые или хронические заболевания, или гибель. Под техногенным химическим веществом понимают вещество, которое получается, используется, перерабатывается, образуется, хранится, транспортируется, уничтожается, т.е. обращается в техносфере.

Согласно перечню сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), утверждённому в 1988 году, к СДЯВ отнесены 34 опасных химических вещества, среди которых: аммиак, сероводород, синильная кислота, фосген, хлор и т.д. В руководстве по аварийно химически опасным веществам (АХОВ) к ранее названным добавлены ещё 17 опасных химических веществ, среди которых: все боевые отравляющие вещества, диоксин, метиловый спирт, фенол, бензол, ртуть и др. Критериями отнесения вещества в разряд аварийно химически опасных являются:

• принадлежность опасного химического вещества к 1-му и 2-му классам опасности по значению коэффициента возможности ингаляционного отравления (1-й класс: КВИО>300, 2-й класс: КВИО=30-300);
• наличие опасного химического вещества на объекте народного хозяйства в количестве, которое превышает пороговое значение, установленное нормативными документами (для аммиака пороговое значение 500 т, для хлора – 25 т).

Аварийно химически опасное вещество есть опасное химическое вещество, применяемое на химически опасном объекте в таком количестве, при котором вследствие химической аварии на этом объекте может произойти химическое заражение окружающей среды в поражающих живые организмы концентрациях.

ВопросКакие поражающие факторы могут образоваться при химической аварии?

ОтветФакторами воздействия при химической аварии являются количество токсичного вещества, способное поступить из окружающей среды в организм, а также время действия этого вещества на человека. Поражающие факторы объединяются в одну величину, называемую токсической дозой.

Токсическая доза выражает собой количество опасного химического вещества, которое при попадании в организм человека вызывает определённый токсический эффект. В зависимости от эффекта различают смертельные, выводящие из строя и пороговые токсические дозы. Смертельная или летальная токсическая доза (LD) есть минимальное количество вещества, вызывающее при попадании в организм человека смертельный исход. Выводящая из строя токсическая доза (ID) – минимальное количество вещества, вызывающее при попадании в организм человека потерю дееспособного состояния. Пороговая токсическая доза (PD) – минимальное количество вещества, вызывающее при попадании в организм человека начальные симптомы поражения.

Опасные химические вещества попадают в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки. В зависимости от способа попадания аварийно химически опасные вещества подразделяют на вещества ингаляционного действия (АХОВ ИД), вещества перорального действия (АХОВ ПД) и вещества кожно-резорбтивного действия (АХОВ КРД).

Кожно-резорбтивная токсическая доза представляет собой массу жидкого или твёрдого вещества, воздействующего на человека через кожу, слизистые оболочки и кровь и вызывающего определённый токсический эффект, отнесённую к 1 кг массы тела или к полной массе тела человека; измеряется в мг/кг или в мг. Пероральная токсическая доза представляет собой массу вещества, воздействующего на человека при его заглатывании и вызывающего определённый токсический эффект, отнесённую к 1 кг массы тела или к полной массе тела человека. Ингаляционная токсическая доза представляет собой массу вещества, воздействующего на человека при вдыхании его с воздухом и вызывающего определённый токсический эффект. Ингаляционная токсическая доза определяется следующим выражением:

где М_Т – масса тела человека, кг; V_Д – интенсивность дыхания человека, м³/с; t₁, t₂ – время начала и окончания воздействия опасного химического вещества, с; С(t) – переменная во времени концентрация ОХВ во вдыхаемом воздухе. При постоянной во времени концентрации опасного химического вещества

где t – время воздействия опасного химического вещества. Для людей, находящихся в одинаковых условиях, отношение V_Д/ М_Т » пост., поэтому токсичность вещества можно выразить через значение коэффициента токсичности:

При острых поражающих воздействиях под ингаляционной токсической дозой часто понимают коэффициент токсичности D^'=T=C? t. Исходя из этого, ингаляционная токсодоза есть произведение концентрации токсичного вещества, воздействующего через органы дыхания, и времени экспозиции, т.е. продолжительности периода вдыхания зараженного воздуха. Для характеристики уровней токсичности АХОВ при воздействии через органы дыхания используют среднепороговую токсодозу – PCt₅₀, средневыводящую токсодозу ICt₅₀ и среднесмертельную токсодозу LCt₅₀, где число 50 указывает на пятидесятипроцентную вероятность поражения человека токсичным веществом. Для хлора летальная токсодоза составляет LСt₅₀=6 мг? мин/л.

Выброс аварийно химически опасного вещества в окружающую среду

Аварийно химически опасные вещества попадают в окружающую среду в результате:

• утечек из сосудов под давлением, при которых потеря веществом рабочего состояния происходит за относительно большой промежуток времени;
• выбросов из сосудов под давлением, при которых потеря веществом рабочего состояния происходит за относительно малый отрезок времени;
• испарений жидкости, пролитой из герметичной ёмкости.

Параметры рабочего состояния аварийно химически опасного вещества и последствия потери этого состояния позволяют разделить АХОВ на 4 категории:

1. Вещества, у которых критическая температура ниже температуры окружающей среды. Их рабочему состоянию соответствует состояние сжатого газа или реже сжиженное состояние с большим избыточным давлением. Выброс таких веществ сопровождается образованием газовоздушного облака, которое называют первичным, утечка приводит к образованию атмосферной струи.
2. Вещества, у которых критическая температура выше, а температура кипения ниже температуры окружающей среды. Их рабочему состоянию соответствует сжиженное состояние, реже состояние сжатого газа. При выбросе сжиженного вещества часть жидкости мгновенно испаряется, образуя первичное паровоздушное облако. Оставшаяся часть проливается, охлаждается до температуры кипения, затем испаряется, образуя вторичное облако. Утечка из ёмкости с большим избыточным давлением вещества приводит к образованию двухфазной струи.
3. Вещества, у которых температура кипения близка к температуре окружающей среды, а критическое давление выше атмосферного. Их рабочему состоянию соответствует сжиженное состояние, потеря которого приводит к образованию и первичного, и вторичного облака. в зависимости от температуры окружающей среды эти вещества при атмосферном давлении ведут себя либо как жидкости, либо как газы.
4. Вещества, у которых температура кипения выше температуры окружающей среды, а критическое давление выше атмосферного. Их рабочему состоянию соответствует парообразное, жидкое и твёрдое состояние. Эта категория включает в себя вещества, находящиеся при атмосферном давлении в жидком состоянии. Выброс этих веществ в окружающую среду приводит к их проливу. Испарение пролитого вещества сопровождается образованием вторичного облака. Вещества, находящиеся при нормальных условиях в твёрдом состоянии, также входят в эту категорию; в воздушную среду они поступают в диспергированном состоянии.

Выброс АХОВ первой, второй и третьей категории сопровождается образованием первичного облака. Радиус первичного облака полусферической формы можно определить по следующей формуле

где М_охв – масса опасного химического вещества, потерявшего рабочее состояние в результате выброса, кг; r _о – плотность опасного химического вещества при нормальных условиях, кг/м³; k_исп – доля опасного химического вещества, испарившегося в момент выброса.

Плотность опасного химического вещества можно определить по следующей формуле:

где Мm , – молярная масса вещества, кг/кмоль; Vm – молярный объём вещества, м³/кмоль.

Значение коэффициента испарения зависит от категории вещества и его свойств: для веществ первой категории k_исп = 1; для веществ четвёртой категории k_исп = 0; для веществ второй и третьей категории:

где i_н – энтальпия вещества в условиях рабочего состояния, i_к – энтальпия вещества в точке кипения, r_исп – удельная скрытая теплота парообразования при температуре кипения.

Для определения энтальпий необходимо использовать следующую формулу:

где с_ж – коэффициент теплоёмкости опасного химического вещества в жидкой фазе; t_охв – температура опасного химического вещества, ° С.

Коэффициент теплоёмкости жидкости можно определить по формуле [10.12]:

где R – индивидуальная газовая постоянная вещества, Дж/кг/К; Т_пр – приведённая температура опасного химического вещества; w – фактор ацентричности; с_р^о – идеальногазовая теплоёмкость вещества, Дж/кг/К.

Приведённая температура вещества

где Т_кр – критическая температура вещества, К.

Фактор ацентричности определяется по следующему выражению:

где Q – приведённая температура кипения, Р_кр – критическое давление, МПа.

Приведённая температура

где Т_к – температура кипения при нормальных условиях, К.

Идеальногазовая теплоёмкость

где t - температура, ° С; A, B, C, D – константы, значения которых определяются в зависимости от типа вещества (табл. 10.4).

Таблица 10.4