 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
В.1 Методы расчета критериев пожарной опасности для горючих газов и паров
В.1.1 При невозможности расчета пожарного риска выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом годовой частоты реализации и последствий тех или иных аварий. В качестве расчетного для вычисления критериев пожарной опасности наружных установок, в которых находятся (обращаются) горючие газы, пары, следует принимать вариант аварии, для которого произведение годовой частоты реализации этого варианта Qw и расчетного избыточного давления D Р при сгорании газо-, паровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:
G = Qw D P = max. (В.1)
Расчет величины G производится в следующей последовательности:
а) рассматриваются различные варианты аварий и из статистических данных или на основе годовой частоты аварий со сгоранием газо-, паровоздушных смесей определяются Qwi для этих вариантов;
б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления D Pi;
в) вычисляются величины Gi = Qwi D Pi для каждого из рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением Gi;
г) в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина Gi максимальна. При этом количество горючих газов, паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается, исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом В.1.3—В.1.9.
В.1.2 При невозможности реализации метода по В.1.1 в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. В этом случае количество газов, паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается в соответствии с В.1.3—В.1.9.
В случае, если использование расчетных методов не представляется возможным, допускается определение значений критериев пожарной опасности на основании результатов соответствующих научно-исследовательских работ, согласованных и утвержденных в установленном порядке.
В.1.3 Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные, паровоздушные смеси определяется, исходя из следующих предпосылок:
а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно В.1.1 или В.1.2 (в зависимости от того, какой из подходов к определению расчетного варианта аварии принят за основу);
б) все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство;
в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.
Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.
Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:
- времени срабатывания систем автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с);
- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
- 300 с при ручном отключении;
г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на горизонтальную поверхность определяется (при отсутствии справочных или иных экспериментальных данных), исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 м2, а остальных жидкостей — на 0,15 м2;
д) происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;
е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
В.1.4 Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле
(В.2)
где V a — объем газа, вышедшего из аппарата, м3;
V т — объем газа вышедшего из трубопровода, м3;
rг — плотность газа, кг × м–3.
При этом
(В.3)
где Р 1 — давление в аппарате, кПа;
V — объем аппарата, м3;
, (В.4)
где V 1т — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V 2т — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
, (В.5)
где q — расход газа, определяемый по технологическому регламенту в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т. д., м3 × с–1;
Т — время, определяемое по В.1.3, с;
, (В.6)
где Р 2 — максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;
r — внутренний радиус трубопроводов, м;
L — длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
В.1.5 Масса паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т. п.), определяется из выражения
, (В.7)
где m р — 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;
m пер — масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева, кг.
При этом каждое из слагаемых (m р, m емк, m св.окp) в формуле (В.7) определяют из выражения
, (В.8)
| где W — | интенсивность испарения, кг × с–1 × м–2; |
| F и — | площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с В.1.3 в зависимости от массы жидкости m п, вышедшей в окружающее пространство; |
| Т — | продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно В.1.3, с. |
Величину m пер определяют по формуле (при Т а > Т кип)
, (В.9)
| где m п — | масса вышедшей перегретой жидкости, кг; |
| Ср — | удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости Т а, Дж × кг–1 × К–1; |
| Т а — | температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К; |
| Т кип — | нормальная температура кипения жидкости, К; |
| L исп — | удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Т а, Дж × кг–1. |
Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (В.7) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.
В.1.6 Масса m п вышедшей жидкости, кг, определяют в соответствии с В.1.3.
В.1.7 Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле
, (В.10)
где М — молярная масса, кг × кмоль–1;
Р н — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по справочным данным, кПа.
В.1.8 Масса паров жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры кипения жидкости, определяется в соответствии с А.2.8 (приложение А).
В.1.9 Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ m СУГ из пролива, кг × м–2, по формуле
, (В.11)
| где М — | молярная масса СУГ, кг × моль–1; |
| L исп — | мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Т ж, Дж × моль–1; |
| Т 0 — | начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К; |
| Т ж — | начальная температура СУГ, К; |
| lтв — | коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт × м–1 × К–1; |
 —
| коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2 × с–1; |
| С тв — | теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж × кг–1 × К–1; |
| rтв — | плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг × м–3; |
| t — | текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с; |
 —
| число Рейнольдса; |
| U — | скорость воздушного потока, м × с–1; |
 —
| характерный размер пролива СУГ, м; |
| nв — | кинематическая вязкость воздуха, м2 × с–1; |
| lв — | коэффициент теплопроводности воздуха, Вт × м–1 × К–1. |
Формула (В.11) справедлива для СУГ с температурой Т ж £ Т кип. При температуре СУГ Т ж > Т кип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ m пер по формуле (В.9).
В.2 Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси
с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров
ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство
В.2.1 Горизонтальные размеры зоны R НКПР, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (С НКПР) по ГОСТ 12.1.044, вычисляют по формулам:
- для горючих газов (ГГ):
,(В.12)
- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
, (В.13)
| где m г — | масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг; |
| rг — | плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3 ; |
| С НКПР — | нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (объемных); |
| К — | коэффициент, принимаемый равным К = Т /3600 для ЛВЖ; |
| m п — | масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; |
| rп — | плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3; |
| Р н— | давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; |
| Т — | продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; |
| M — | молярная масса, кг × кмоль–1; |
| V 0 — | мольный объем, равный 22,413 м3 × кмоль–1; |
| t р — | расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимальную возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t р по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С. |
В.2.2 За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. Во всех случаях значение R НКПР должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.
В.3 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей
горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве
В.3.1 Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяют массу m, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с В.1.3—В.1.9.
В.3.2 Избыточное давления D Р, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле
(В.14)
где Р 0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r — расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;
m пр — приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле
(В.15)
| где Q сг— | удельная теплота сгорания газа или пара, Дж × кг–1; |
| Z — | коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; |
| Q 0— | константа, равная 4,52 × 106 Дж × кг–1; |
| m — | масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг. |
В.3.3 Импульс волны давления i, Па × с, рассчитывают по формуле
(В.16)
Поиск по сайту: