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 0

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
	10	15	20	30	35
0 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