Пожарная опасность выхода горючих веществ

Практическая работа№2

из нормально работающих технологических аппаратов»

Выполнил: ст. гр.ПБ-413

Махов И.В,

Проверила: доцент, к.т.н.

Трушкова Е.А.

Вариант 10

Ростов-на-Дону

2013г.

Основные теоретические положения

Из исправных аппаратов, оборудованных дыхательными устройствами, из аппаратов с открытой поверхностью испарения, а также из аппаратов, работающих под повышенным давлением, горючие вещества выходят наружу в количествах, которые способны образовать не только местные, но и общеобъемные взрывоопасные смеси в производственных помещениях. При установке аппаратов на открытых площадках вблизи мест выхода горючих паров и газов могут образоваться местные зоны ВОК. Необходимым признаком образования ВОК снаружи аппаратов является выполнение условия (1.15) – для пожароопасных жидкостей или условия (1.25) – для всех классов горючих веществ (газов, жидкостей, пылей или волокон).

1. Интенсивность утечек паров и газов из работающего под давлением герметичного оборудования через капиллярные каналы в прокладках, сальниках, сварных швах и других местах на аппаратах и трубопроводах определяют по формуле

(2.1)

где - интенсивность выхода паров или газов из аппарата, работающего под давлением, кг/с; - коэффициент, учитывающий степень износа оборудования, изменяется в пределах от 1 (новое оборудование) до 2 (изношенное оборудование); - коэффициент, зависящий от давления среды в аппарате, значения приведены в табл. 6 приложения; - внутренний свободный объем оборудования, заполненный паром или газом под давлением, м³.

2. Количество паров жидкости, которое выходит из сообщающегося с атмосферой аппарата при его “дыхании”, определяют по формуле

(2.2)

где - количество выходящих из аппарата паров жидкости за один цикл “дыхания”, кг/цикл; и - объем газового пространства соответственно в начале и конце “дыхания”, м³; и - концентрация насыщенных паров жидкости соответственно при температурах и , об. доли; и - давление среды в аппарате соответственно в начале и конце “дыхания”, Па; = - средняя концентрация насыщенного пара в аппарате, об. доли; 8314,31 Дж/(кмоль·К) – универсальная газовая постоянная.

3. Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой (“дышащего”) аппарата за один цикл “большого дыхания”, определяют по формуле

(2.3)

где - количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл; - объем поступающей в аппарат жидкости, м³; величину можно определить, зная геометрический объем аппарата и степень его заполнения ε: = ε ; - рабочее давление в аппарате, Па.

4. Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой (“дышащего”) аппарата при “малом дыхании”, определяют по формуле

, (2.4)

где - количество выходящих из аппарата паров при изменении температуры среды в газовом пространстве, кг/цикл; - объем оборудования, м³.

5. Количество горючих паров, выходящих при разгерметизации аппарата (например, периодически действующего аппарата, открываемого на загрузку или выгрузку продуктов), определяют по формуле

, (2.5)

где - количество выходящих из открываемого аппарата паров, кг/цикл; - атмосферное (барометрическое) давление, Па; обычно принимают =10 Па.

6. Массу испаряющейся с открытой поверхности жидкости в неподвижную среду определяют по формуле

, (2.6)

где - масса жидкости, испаряющейся с открытой поверхности в неподвижную среду, кг; - плотность пара жидкости при рабочей температуре, кг/м³; - поверхность испарения, м²; - коэффициент диффузии пара при рабочей температуре, м²/с; - продолжительность испарения, с.

Примечание. Область применения формулы (2.6) ограничена условиями, изложенными в параграфе 2.1 учебника [3].

7. Массу испаряющейся с открытой поверхности жидкости (в движущуюся и неподвижную среду) определяют по формуле

, (2.7)

где - масса испаряющейся с открытой поверхности жидкости, кг; - коэффициент, зависящий от температуры и скорости движения воздуха; численные значения коэффициента приведены в табл. 7 приложения.

8. Величину коэффициента диффузии пара или газа в воздух при рабочей температуре определяют по формуле

, (2.8)

где - значение коэффициента диффузии, приведенной в справочной литературе при температуре , м²/с (см. табл. 1 приложения); n – показатель степени, принимаемый по табл. 1 приложения.

Плотность пара жидкости при рабочей температуре определяют по формуле

, (2.9)

9. Массу паров, выделяющихся в производственное помещение из “дышащих” или открываемых на разгрузку продукта продукта герметичных аппаратов, определяют по формуле

, (2.10)

где - масса паров, поступающих в помещение из периодически действующих аппаратов, кг; - количество паров, поступающих в помещение (за один цикл “большого дыхания”, “малого дыхания” или при разгерметизации аппарата), кг/цикл; N – количество циклов (операций) в течение часа, ч ; - продолжительность (период) работы аппарата, с.

При известной интенсивности массу выделяющихся паров или газов из аппаратов за определенный период работы оборудования определяют по формуле

, (2.11)

где - масса паров или газов, выделяющихся из аппаратов, работающих под давлением, кг.

10. Концентрацию горючих веществ в воздухе производственного помещения с учетом того, что интенсивность их выделения из аппаратов относительно мала, а сами вещества равномерно распределяются во всем объеме помещения, определяют по формулам

при отсутствии воздухообмена в помещении

, (2.12)

при наличии воздухообмена в помещении

, (2.13)

где - действительная концентрация горючих веществ в помещении, кг/м³; m – суммарная масса горючих веществ, поступающих в помещение из аппаратов, кг; - свободный объем помещения, который определяется из выражения

=0,8 L B H,

где L, B, H – соответственно длина, ширина и высота помещения, м; А – кратность вентиляции, ч .

Предельно допустимое по условиям взрывобезопасности значение действительной концентрации горючих веществ в производственном помещении (ПДВК) определяют из следующего неравенства

ПДВК (2.14)

11. Вблизи дыхательных патрубков аппаратов и открытых поверхностей испарения пожароопасных жидкостей образуются местные зоны ВОК, объем которых оценивают по формуле

, (2.15)

где - объем местной зоны ВОК, м³; - нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³; - коэффициент запаса надежности, обычно принимаемый равным 2.

Задача 1.

Определить среднюю концентрацию паров (или газов) в производственном помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. В производственном процессе используется новое герметичное оборудование, работающее под повышенным давлением. Вид горючего оксид углерода, рабочее давление = 32 мПа, температуру = 380 ºС, объем оборудования = 6 м, заполненного парами (газами), а также кратность воздухообмена А = 10 ч и размеры помещения L*B*H = 25*20*7 м

Решение.

Определим внутренний свободный объем оборудования, заполненный паром или газом под давлением:

Интенсивность утечек паров и газов из работающего под давлением герметичного оборудования через капиллярные каналы в прокладках, сальниках, сварных швах и других местах на аппаратах и трубопроводах определяют по формуле

Примем линейный закон изменения величины на ограниченном отрезке 1,7 – 4,1 МПа. Тогда для определения коэффициента при =2 МПа используется метод линейной интерполяции.

По табл. 6 приложения определим значение коэффициента на границах этого отрезка:

при =17*10 Па =5,25*10 ,

при =41*10 Па =6,94*10 .

Следовательно, при =320*10 Па .

- коэффициент, учитывающий степень износа оборудования = 1 – новое оборудование

Па

Концентрацию горючих веществ в воздухе производственного помещения с учетом того, что интенсивность их выделения из аппаратов относительно мала, а сами вещества равномерно распределяются во всем объеме помещения, определяют по формуле

Задача 2

Определить объем местных зон ВОК, которые образуются вблизи дыхательного устройства емкости, расположенной в цехе, в течение суток за счет больших и малых “дыханий”. Вид продукта толуол, геометрический объем емкости V_ап = 50, степень ее заполнения ε = 0,5 и рабочие температуры продукта = и воздуха в дневное t_{д = 22}и ночное t_н= 15 время. Рабочее давление в емкости – атмосферное (~1*10⁵Па). Емкость заполняется один раз в конце дневной смены.

Решение

- коэффициент, учитывающий степень износа оборудования = 2 - старое оборудование

Определим внутренний свободный объем оборудования, заполненный паром или газом под давлением:

ε* V_ап= 0,5 * 50 = 25 м

m = 0.001*3600=3.6

Находим молекулярную массу толуола по табл. 1 приложения и определяем его молярный объем при 15 ºС

М=92,14 кг/моль;

м³/кмоль.

Для пересчета концентрации паров и газов, в том числе концентрационных пределов распространения пламени, из объемных (мольных) долей в кубическом метре используют формул

Вблизи дыхательных патрубков аппаратов и открытых поверхностей испарения пожароопасных жидкостей образуются местные зоны ВОК, объем которых оценивают по формуле

Задача 3

В помещении цеха размером L*B*H = 9*6*4 установлены три одинаковых смесителя с дыхательными устройствами, которые заполняются водным раствором горючей жидкости. Аппараты работают периодически с продолжительностью цикла 1 ч и временем заполнения 20 мин. Определить объем зоны ВОК вблизи дыхательного устройства каждого смесителя, а также среднеобъемную концентрацию горючих паров в цехе, не оборудованном вентиляцией. Вид горючей жидкости, ее концентрацию и другие параметры принять по задаче 2. Давление в смесителях – атмосферное.

Решение.

Определим внутренний свободный объем оборудования, заполненный паром или газом под давлением:

Находим молекулярную массу толуола по табл. 1 приложения и определяем его молярный объем при 15 ºС

М=32,04 кг/моль;

м³/кмоль.

= ε

= 0,5*150=75

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой (“дышащего”) аппарата за один цикл “большого дыхания”, определяют по формуле

Массу паров, выделяющихся в производственное помещение из “дышащих” или открываемых на разгрузку продукта продукта герметичных аппаратов, определяют по формуле

Задача 4.

Оценить возможность образования ВОК во всем объеме помещения склада, не оборудованного приточно-вытяжной вентиляцией, при внесении в него баков с ЛВЖ после длительного хранения на открытом воздухе. Баки оборудованы дыхательными устройствами. Вид ЛВЖ в баке н-гептан, давление в баках – атмосферное. Геометрический объем баков V=150 л, их количество N= 15 и степень заполнения ε = 0,5 жидкостью, а также температуру воздуха снаружи помещения t_c =-15 и в помещении t_п= 20

Решение.

= ε

= 0,5*75=32,5

Задача 5

В процессе приготовления продукта (растворителя) используется 6 периодически действующих аппаратов, попарно работающих в едином цикле: заполнение – 10 мин, нагрев – 15 мин, перемешивание – 15 мин, разгрузка – 20 мин. Принять рабочую температуру продукта в аппарате во время перемешивания равной 0,5 t_кип(t_кип=). Перемешивание производится под давлением 0,15 МПа, остальные стадии – при атмосферном давлении. Определить концентрацию паров в производственном помещении, имеющем свободный объем 400 м³и воздухообмен кратностью 4 ч^-1. Этиловый спирт, ε=0,4; ; N =4, M = 46,07

Решение.

= 0,4*4=1,6

G_б=1,6*5*10⁵/291*0,036*46,07/8314.31=0,6

m=0,6*0.80*4=1,92