Коэффициент участия горючего во взрыве

Вид горючего вещества	Значение Z
Водород Горючие газы (кроме водорода) Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки и выше Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии образования аэрозоля Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии образования аэрозоля	1,0 0,5 0,3 0,3

r _гп – плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг× м^-3, вычисляемая по формуле

r _гп=М / V₀(1+0,00367t_р), (7.2)

где М – молярная масса, кг× кмоль^-1;

V₀ – мольный объем, равный 22,413 м^3× кмоль^-1;

t_р – расчетная температура, ° С, которую допускается принимать равной 61 ° С;

С_ст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об), принимается по справочным данным или вычисляется по формуле

С_ст=100 / (1+4,84b), (7.3)

где b = n_c + – – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_c, n_н, n_x, n₀ – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.

К_и – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения; допускается принимать равным 3.

Масса m, кг поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

m=(V_a+V_т)× r _г, (7.4)

где V_a – объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

V_т – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³.

При этом V_a = 0,01× Р_1× V,

где Р₁ – давление в аппарате, кПа;

V – объем аппарата, м³;

V_т = V_1т + V_2т,

где V_1т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V_2т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³.

V_1т=q× Т',

где q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим процессом, м³/с;

Т' – время, необходимое для отключения аппарата (см. выше).

V_2т=0,0314× Р_z× (r₁^2× L₁+…+r_n^2× L_n),

где Р_z – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r – внутренний радиус трубопроводов, м;

L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Масса паров жидкости m, поступивших в помещение определяется из выражения

m = m_p + m_емк + m_св.окр., (7.5)

где m_p – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m_емк – масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;

m_св.окр. – масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.

При этом каждое из слагаемых в формуле (7.5) определяется по формуле

m = W× F_n× T, (7.6)

где W – интенсивность испарения, кг× с^-1× м^-2;

F_n – площадь испарения, м².

Интенсивность испарения W определяется по справочным или экспериментальным данным или по формуле

W=10^{-6× h ×} × Р_н , (7.7)

где h – коэффициент, принимаемый по табл. 7.3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

Р_н – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р, определяемое по справочным данным, кПа.

Таблица 7.3

Скорость воздушного потока в помещении, м× с-1	Значение коэффициента h при температуре t (° С) воздуха в помещении
0,1 0,2 0,5 1,0	1,0 3,0 4,6 6,6 10,0	1,0 2,6 2,8 5,7 8,7	1,0 2,4 3,5 5,4 7,7	1,0 1,8 2,4 3,6 5,6	1,0 1,6 2,3 3,2 4,6

При расчете массы горючих газов или паров ЛВЖ или ГЖ при наличии аварийной вентиляции с автоматическим пуском следует массу m разделить на коэффициент К, определяемый по формуле

К=А× Т+1, (7.8)

где А – кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с^-1.

Если D Р будет по расчету более 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасному, если менее 5 кПа – к невзрывопожароопасному.

Задача Определить категорию помещения, в котором размещается технологический процесс с использованием ацетона.

Ацетон находится в аппарате объемом V_ап=0,07 м³. Длина напорного и обводящего трубопроводов d=0,05 м равна соответственно 3 и 10 м. Производительность насоса q=0,01 м^3× мин^-1. Отключение насоса автоматическое. Объем помещения составляет 10000 м³ (48х24х8,7). Основные строительные конструкции здания железобетонные (D Р_доп = 25 кПа). Кратность аварийной вентиляции А=10 ч^-1. Скорость воздушного потока в помещении при работе аварийной вентиляции равна 1,0 м× с^-1. Температура ацетона равна температуре воздуха и составляет 293 К. Плотность ацетона r =792 кг× м^-3.

Решение

1. Объем ацетона, вышедшего из трубопроводов при времени автоматического отключения в 2 мин, составляет

V_тр=qt +()× L₁=0,01× 2+()× 13=0,046 м³.

1. Объем поступившего ацетона в помещение

V_п=V_тр+V_ап= 0,046+0,07=0,116 м³.

1. Площадь разлива ацетона S принимается равной 116 м².
2. Масса разлившегося ацетона

m_п=V_{п× r} =0,116× 792=91,9 кг,

где r – плотность ацетона.

1. Интенсивность испарения равна

W=10^{-6× h} × Р_н=10^-6× 7,7× × 24,54=1,44× 10^-3 кг× с^-1× м^-2.

1. Время испарения ацетона с поверхности 116 м² составляет

Т=m/(W× S)=91,9 / (1,44× 10^-3× 116)=550 с=0,153 ч.

1. Плотность паров при расчетной температуре t_р

r _гп=М / V₀(1+0,00367t_р) = 58,08 / (22,413(1+0,00367× 61)) =

= 2,117 кг/м³.

1. Стехиометрическая концентрация паров ацетона при b =4

С_ст=100 / (1+4,84× 4)=4,91 % об.

1. Свободный объем помещения

V_св=0,8V_пом=0,8× 10000=8000 м³.

1. Масса паров ацетона, образующихся при аварийном разливе и работе аварийной вентиляции

m=W× F_п× T× К^-1=1,44× 10^-3× 116× 550× 2,53^-1=36,3 кг,

где К=А× Т+1=10× 0,153+1=2,53.

1. Избыточное давление взрыва D Р при аварийной ситуации

Поскольку D Р (3,48 кПа) < 5 кПа, то помещение в целом относится к невзрывопожароопасным.

Взрывоопасная зона в соответствии с [7.4] будет в пределах 5 м по вертикали и горизонтали от аппарата, из которого выделяется горючее вещество.

Вопрос Как определить категории помещений В1-В4 по пожарной опасности?

Ответ Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 7.4.

Таблица 7.4