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

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ

    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)
    Менеджер онлайн в Telegram Написать