Применение математического моделирования для расчета безопасного расстояния при горении разлива топлива

Лаухина, Юлия Николаевна Отделение контроля и диагностики (ОКД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В ходе данной работы была создана математическая модель, с помощью которой были проведены расчеты и получены результаты численных расчетов безопасного расстояния для человека от АЗС, основываясь на величине теплового излучения и степени воздействия данного опасного фактора на человека. Также проведены численные расчеты расстояния, на котором происходит зажигание деревянного строения, в зависимости от массы горючего вещества.

РЕФЕРАТ…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 9
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ …………………………………………………………………………………………………………………. 11
1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ………………………………………………………………………………………………………………. 16
1.1Автозаправочные станции и их виды. ……………………………………………………………………………………….. 16
1.2 Основные пожаровзрывоопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся на
АЗС ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 18
1.3 Построение дерева событий ……………………………………………………………………………………………………. 19
1.4 Частоты отказов основного технологического оборудования, используемого на АЗС ………………… 21
1.5 Разгерметизация технологического трубопровода на эстакаде …………………………………………………. 22
1.6 Сход/ разрушение цистерны (группы цистерн), содержащей продукт при атмосферном
давлении ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 25
1.7 Воспламенение цистерны при наливе взрывопожароопасной жидкости ………………………………….. 28
1.8 Оценка опасных факторов аварий с пожарами …………………………………………………………………………. 31
1.9 Критерии поражения людей, зданий и оборудования опасными факторами аварии с пожарами
и взрывами…………………………………………………………………………………………………………………………………… 33
1.9.1. Детерминированные критерии оценки поражающего действия ударной волны ……………………. 33
1.9.2. Вероятностные критерии оценки поражающего действия УВ ………………………………………………… 34
1.9.3. Детерминированные критерии оценки поражения тепловым излучением ……………………………. 34
1.9.4. Вероятностные критерии оценки поражения тепловым излучением …………………………………….. 34
1.10 Рекомендации по снижению риска аварии на объектах, занимающихся реализацией
взрывопожароопасных жидкостей ………………………………………………………………………………………………… 35
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………………………………………………………………………….. 39
2.1 Моделирование аварийной ситуации ………………………………………………………………………………………. 39
2.2 Описание объекта исследования ……………………………………………………………………………………………… 40
2.3 Физическая постановка задачи ………………………………………………………………………………………………… 42
2.4 Математическая постановка задачи …………………………………………………………………………………………. 45
2.5 Численный метод решения ……………………………………………………………………………………………………… 47
2.5.1 Метод решения сеточных уравнений TDMA…………………………………………………………………………… 50
2.6 Расчет поражающего фактора при горении огненного шара ……………………………………………………… 52
2.6.1 Огненный шар ………………………………………………………………………………………………………………………. 52
3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ……………………………………………………………………………………………………………… 56
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …………………………………… 61
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………………………………….. 61
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………………………………………….. 61
4.1.2 Технология QuaD ………………………………………………………………………………………………………………….. 62
4.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………………………………………………… 64
4.3 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………………………………………………… 69
4.3.1. Структура работ в рамках научного исследования ………………………………………………………………… 69
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………………………………………….. 70
4.3.3 Разработка графика проведения научного исследования ………………………………………………………. 73
4.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)……………………………………………………………………. 79
4.4.1 Расчет материальных затрат НТИ…………………………………………………………………………………………… 79
4.4.2 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………………………………………………. 82
4.4.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………………………………………………. 83
4.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)………………………………………………. 83
4.4.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………………………………………………… 84
4.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …………………………………….. 84
4.5. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ………………………………………………………………………………. 85
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………………………………………………………. 90
5.1 Производственная безопасность ……………………………………………………………………………………………… 90
5.1.1 Анализ вредных факторов проектируемой производственной среды. ……………………………………. 90
5.1.1.1 Освещенность ……………………………………………………………………………………………………………………. 91
5.1.1.2 Шум …………………………………………………………………………………………………………………………………… 93
5.1.1.3 Микроклимат …………………………………………………………………………………………………………………….. 95
5.1.1.4 Химические вещества ………………………………………………………………………………………………………… 98
5.1.2 Анализ опасных факторов проектируемой производственной среды …………………………………….. 99
5.1.2.1 Электрический ток ………………………………………………………………………………………………………….. 99
5.1.2.2 Статическое электричество……………………………………………………………………………………………….. 101
5.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………………………………………………….. 102
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………………………………………………………… 106
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………………………………………… 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………………… 119
Список публикаций …………………………………………………………………………………………………………………….. 120
Список литературы ……………………………………………………………………………………………………………………… 121
Приложение А Раздел 1.3 Mathematical modeling of oil burning with event tree ……………………………… 125
Приложение Б Физико-химические свойства дизельного топлива, газов, метана, бутана, пропана .. 135
Приложение В Частоты отказов технологического оборудования …………………………………………………. 138
Приложение Г Дерево причин возникновения пожара на АЗС ……………………………………………………… 141

Аварии, возникающие на объектах хранения и использования топлива,
могут привести к большому количеству человеческих жертв и потери
материальных ценностей. Одними из таких объектов повышенной
пожаровзрывоопасности являются автозаправочные станции (АЗС), которые
работают на жидком топливе. Высокая степень обусловлена хранящимся в
большом количестве автомобильным топливом, с низкой температурой
воспламенения, технологическим процессом, связанным с наливом,
хранением и отпуском топлива.
Основная часть автозаправочных станций строится на территории
населенных пунктов и крупных городов. Данный факт увеличивает
ежедневное количество людей, находящихся на данном объекте и вблизи
него, а также приводит к увеличению времени экспозиции людей в опасной
зоне вблизи объекта.
Таким образом, все вероятные аварийные ситуации на АЗС
представляют серьезную опасность для населения, окружающих объектов и
окружающей среды. Кроме того, любое опасное воздействие на
автозаправочную станцию со стороны других объектов, способно повлечь за
собой возникновение аварийной ситуации с последующим горением или
взрывом. Для обеспечения пожарной безопасности на объекте с высокой
степенью пожарной опасности используют конструктивные и объемно-
планировочные решения, а также обеспечивают безопасность особенностями
размещения объекта относительно других объектов экономики с
соблюдением безопасных расстояний.
Для предотвращения катастрофических последствий необходимо
разработать методику прогнозирования масштабов возможной аварии. Для
решения данной задачи возможно применение метода математического
моделирования для анализа распространения фронта пламени при горении
разлива нефти, изменения концентрации продуктов горения в воздухе при
изменении условий окружающей среды.
Цель работы: Определения безопасного расстояния для человека и
объектов экономики от опасных объектов с учетом интенсивности теплового
воздействия и степени поражения человека при аварии на данном объекте.
В задачи исследования входит:
1. Изучить возможные поражающие факторы, связанные с
аварийными ситуациями на объекте хранения горючего (АЗС).
2. Проанализировать нормативные документы по размещению АЗС на
территории населенного пункта и описать объект для анализа.
3. Построить математическую модель аварийных ситуаций, связанных
с возникновением пожаров под действием теплового излучения с
образованием огненных шаров.
4. Разработать и применить методики численных расчетов.
5. Провести расчет для определения безопасного расстояния для
человека, учитывая степень поражения человека при воздействии опасного
фактора, такого как тепловое излучение.
Используя данную работу появляется возможность для более
подробного изучения процесса образование огненных шаров при аварийных
ситуация на объектах обращения с топливом, а также становится возможным
рассмотреть воздействие теплового излучения на человека, здания и
сооружения в зоне данного воздействия.
1.1Автозаправочные станции и их виды.

В результате работы были изучены и проанализированы поражающие
факторы, связанные с аварийными ситуациями на объекте хранения и
применения топлива, наиболее опасным среди которых был выбран фактор
теплового воздействия на сооружение и человека.
Была изучена нормативная база, в которой приведены безопасные
расстояния расположения АЗС на территории города и составляющие от 25
до 50 м от мест с массовым скоплением людей. Произведены расчеты
расстояния, на котором происходит травмирование человека при
расположении вблизи образовавшегося огненного шара. Так, учитывая
степень травмирования человека и интенсивность теплового излучения,
необходимого для данной степени травмирования, для огненного шара,
образовавшегося при горении 38 т бензина (объем цистерны 50 м3), на
расстоянии до 240 м от ОШ человек подвергнется критическому тепловому
воздействию, приводящему к летальному исходу, а расстояние в 1500 м и
более считается безопасным для человека.
С помощью разработанной и предложенной математической модели
можно определять зоны поражения человека: зоны с критическим
поражением человека, опасные зоны и безопасные.
Также с помощью данной математической модели были произведены
расчеты расстояния от ОШ, на котором происходит зажигание деревянного
строения с учетом изменяющейся массы топлива. Так, для огненного шара,
образовавшегося при горении 38 т бензина, расстояние, на котором
происходит зажигание деревянной конструкции равно 95 м.
Проводя анализ расчетных данных, полученных при изменении массы
топлива, можно сделать вывод, что при увеличении массы горючего
вещества увеличивается время существования огненного шара,
увеличивается расстояние, на котором способно загореться строение от
теплового излучения огненного шара, а также время зажигания деревянной
конструкции.
Список публикаций
1. Лиховодова Ю.Н. Вероятностно-детерминированная модель
расчета безопасного расстояния при разливе топлива. Экология и
безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сборник
трудов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых,
аспирантов и студентов / Юргинский технологический институт. – Томск:
Изд-во Томского политехнического университета, 2017. – 736с.
2. Лиховодова Ю.Н. Вероятностно-детерминированная модель
расчета безопасного расстояния при разливе топлива. Техносферная
безопасность в XXI веке. VII Всероссийская научно-практическая
конференция. Сборник научных трудов магистрантов, аспирантов и молодых
ученых – Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. – 424 с.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Математическое моделирование возникновения и развития природных пожаров
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Управление профессиональным риском при выполнении работ на высоте
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение эффективности использования аварийно-спасательного оборудования
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оценка эффективности мероприятий по снижению риска аварий
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Организация оповещения населения города Томска в чрезвычайных ситуациях
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Совершенствование системы обращения с твердыми бытовыми отходами
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование загрязненности водных объектов техногенными радионуклидами
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)