При отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов

3 m

С = 3,77 x 10 x ───────, (А.7)

0 ро V

г св

При подвижности воздушной среды для горючих газов

2 m

С = 3,77 x 10 x ────────, (А.8)

0 ро V U

г св

где U - подвижность воздушной среды, м/с;

При отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

m 100 0,41

С = С (─────────), (А.9)

0 н С ро V

н п св

где С - концентрация насыщенных паров при расчетной температуре t_р, °С,

н воздуха в помещении, % (об.). Концентрация С_н может быть

найдена по формуле

100 р

н

С = ──────, (А.10)

н р

где p - давление насыщенных паров при расчетной температуре (находится

н по справочной литературе), кПа;

p - атмосферное давление, равное 101 кПа,

ро - плотность паров, кг/м3;

п

При подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

m 100 0,46

С = С (─────────). (А.11)

0 н С ро V

н п св

Таблица А.2 - Значения допустимых отклонений дельта концентраций при

_

уровне значимости Q (С > С_)

┌──────────────────────────────────────────────┬──────────────┬─────────┐

│ Характер распределения концентраций │ _ │ дельта │

│ │ Q (C > С) │ │

├──────────────────────────────────────────────┼──────────────┼─────────┤

│Для горючих газов при отсутствии подвижности │ 0,100 000 │ 1,29 │

│воздушной среды │ 0,050 000 │ 1,38 │

│ │ │ │

│ │ 0,010 000 │ 1,53 │

│ │ │ │

│ │ 0,003 000 │ 1,63 │

│ │ │ │

│ │ 0,001 000 │ 1,70 │

│ │ │ │

│ │ 0,000 001 │ 2,04 │

│ │ │ │

│Для горючих газов при подвижности воздушной │ 0,100 000 │ 1,29 │

│среды │ 0,050 000 │ 1,37 │

│ │ │ │

│ │ 0,010 000 │ 1,52 │

│ │ │ │

│ │ 0,003 000 │ 1,62 │

│ │ │ │

│ │ 0,001 000 │ 1,70 │

│ │ │ │

│ │ 0,000 001 │ 2,03 │

│ │ │ │

│Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при │ │ │

│отсутствии подвижности воздушной среды │ 0,100 000 │ 1,19 │

│ │ │ │

│ │ 0,050 000 │ 1,25 │

│ │ │ │

│ │ 0,010 000 │ 1,35 │

│ │ │ │

│ │ 0,003 000 │ 1,41 │

│ │ │ │

│ │ 0,001 000 │ 1,46 │

│ │ │ │

│ │ 0,000 001 │ 1,68 │

│ │ │ │

│Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при │ 0,100 000 │ 1,21 │

│подвижности воздушной среды │ 0,050 000 │ 1,27 │

│ │ │ │

│ │ 0,010 000 │ 1,38 │

│ │ │ │

│ │ 0,003 000 │ 1,45 │

│ │ │ │

│ │ 0,001 000 │ 1,51 │

│ │ │ │

│ │ 0,000 001 │ 1,75 │

└──────────────────────────────────────────────┴──────────────┴─────────┘

"Рис. А.1 Зависимость коэффициента Z от X"

_

Уровень значимости Q (С > С) выбирают, исходя из особенностей

_

технологического процесса. Допускается принимать Q (C > С) равным 0,05.

А.2.4 Коэффициент Z участия паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей при сгорании паровоздушной смеси может быть определен по номограмме, приведенной на рисунке А.1.

Х рассчитывают по формулам

┌

│С /С*, если С <= C*;

Х = {┤ н н (A.12)

│1, если С > C*,

└ н

где С* = фи С_ст (фи - эффективный коэффициент избытка горючего,

принимаемый равным 1,9).

А.2.5 В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении массы m, входящей в формулы (А.1) и (А.4), допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации горючих газов и паров и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ) при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.

При этом массу m горючих газов, паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, рассчитанный по формуле

К = АТ + 1, (А.13)

где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией,

с(-1);

Т - продолжительность поступления горючих газов и паров

легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения,

с (принимается по А.1.2). Если в расчетной аварийной ситуации

участвует аппарат (А.1.2, перечисления а, б) с горючим газом или

паровой фазой, то продолжительность поступления Т принимается

равной 0 с.

А.2.6 Массу m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа рассчитывают по формуле

m = (V + V) ро, (А.14)

а т г

где V - объем газа, вышедшего из аппарата, м3;

а

V - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3.

т

При этом:

V = 0,01 р V, (A.15)

а 1

где p - давление в аппарате, кПа;

V - объем аппарата, м3.

V = V + V, (A.16)

т 1т 2т

где V - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;

1т

V - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения,

2т м3.

V = qT, (A.17)

1т

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим

регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его

диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3/с;

Т - время, определяемое по А.1.2, с.

2 2 2

V = 0,01 пи р (r l + r l +,..., + r l), (A.18)

2т 2 1 1 2 2 n n

где p - максимальное давление в трубопроводе по технологическому

2 регламенту, кПа;

r - внутренний радиус трубопровода, м;

N

l - длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.

N

А.2.7 Массу паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, с которой происходит испарение легколетучих веществ, открытые емкости и т.п.), рассчитывают по формуле

m = m + m + m, (А.19)

p емк св.окр

где m - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

р

m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей,

емк кг;

m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые

св.окр нанесен применяемый состав, кг.

При этом каждое из слагаемых в формуле (А.19) определяют по формуле

m = WS T, (А.20)

и

где W - интенсивность испарения, кг/(с х м2);

S - площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с А.1.2 в

и зависимости от массы жидкости m_п, поступившей в помещение.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (А.19) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работ.

Масса паров жидкости, поступивших в помещение при аварийной ситуации, может быть определена экспериментально или расчетным путем.

А.2.8 Массу поступившей в помещение жидкости m_п, кг, определяют в соответствии с А.1.2.

Примеры - Расчет избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении

1 Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании паровоздушной смеси ацетона, возникающей при аварийной разгерметизации аппарата в производственном помещении.

Данные для расчета

В помещение со свободным объемом V_св = 160 м3 при аварийной разгерметизации аппарата поступает 117,9 кг паров ацетона (определенных в соответствии с приложением И). Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_р = 36°С. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг/кмоль.

Химическая формула ацетона С3Н6О. Максимальное давление при сгорании стехиометрической паровоздушной смеси ацетона в замкнутом объеме Р_max = 572 кПа.

Расчет

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания ацетона равен

n - n n

H X О 6 - 0 1

бета = n + ────── - ── = 3 + ───── - ─── = 4.

С 4 2 4 2

Стехиометрическая концентрация паров ацетона составит

100 100

С = ───────────── = ──────────── = 4,91% (об.).

ст 1 + 4,84 бета 1 + 4,84 х 4

Плотность паров ацетона ро_п при расчетной температуре t_р равна

М 58,08

ро = ─────────────────── = ────────────────────────── = 2,29 кг/м3.

п V (1 + 0,00367t) 22,413 x (1 + 0,00367 x 36)

0 р

Тогда избыточное давление Дельта р при сгорании паровоздушной смеси ацетона для расчетной аварии составит

m х Z 100 1

Дельта р = (р - р) ────── х ─── х ─── =

max 0 V ро С К

св п ст н

117,9 x 0,3 100 1

= (572 - 101) х ─────────── х ──── х ─── = 308,7 кПа.

160 х 2,29 4,91 3

2 Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси водорода, возникающей при аварийной разгерметизации трубопровода в производственном помещении.

Данные для расчета

Через помещение, свободный объем которого V_св = 200 м3, проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d_тр = 50 мм, по которому транспортируется водород Н2 с максимальным расходом q = 5 х 10(-3) м3/с при нормальных условиях и с максимальным давлением р_т = 150 кПа. Трубопровод оснащен системой автоматического отключения с временем срабатывания 2 с и с обеспечением резервирования ее элементов. Задвижки системы установлены перед стеной помещения в месте ввода трубопровода и за стеной данного помещения в месте вывода трубопровода. Длина отсекаемого участка трубопровода L_тр = 10 м. Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_р = 39°С. Плотность водорода ро_в при данной t_р равна 0,0787 кг/м3. Молярная масса водорода М = 2,016 кг/кмоль. Максимальное давление при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси водорода в замкнутом объеме р_max = 730 кПа.

Расчет

Объем водорода, поступившего в помещение в результате аварийной разгерметизации трубопровода, будет равен

V = V + V = 0,01 + 0,02945 = 0,03945 м3,

в 1т 2т

-3

V = q T = 5 x 10 x 2 = 0,01 м3,

1т

-2

2 5 х 10 2

V = 0,01 пи р r L = 0,01 x 3,14 x 150 (─────────) х 10 =

2т т тр тр 2

= 0,02945 м3.

Масса водорода, поступившего в помещение при расчетной аварии, составит

-3

m = V ро = 0,03945 x 0,0787 = 3,105 x 10 кг.

в в в

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания водорода равен

n - n n

H X О 2 - 0 0

бета = n + ────── - ── = 0 + ───── - ─── = 0,5.

С 4 2 4 2

Стехиометрическая концентрация водорода составит

100 100

С = ───────────── = ────────────── = 29,24% (об.).

ст 1 + 4,84 бета 1 + 4,84 х 0,5

Избыточное давление Дельта р при сгорании водородовоздушной смеси, образующейся в результате расчетной аварии, равно

m х Z 100 1

Дельта р = (р - р) ──────── х ─── х ─── =

max 0 V ро С К

св п ст н

-3

3,105 x 10 х 1 100 1

= (730 - 101) х ─────────────── х ───── х ─── =

200 х 0,0787 29,24 3

= 0,14 кПа.

3 Определить коэффициент Z участия паров ацетона при сгорании паровоздушной смеси для случая разгерметизации аппарата с ацетоном.

Данные для расчета

В центре помещения размером 40 х 40 м и высотой H_п = 3 м установлен аппарат с ацетоном. Аппарат представляет собой цилиндр диаметром основания d_a = 0,5 м и высотой h_a = 1 м, в котором содержится 25 кг ацетона. Расчетная температура в помещении t_p = 30°С. Плотность паров ацетона ро_a при t_p равна 2,33 кг/м3. Давление насыщенных паров ацетона p_н при t_p равно 37,73 кПа. Нижний концентрационный предел распространения пламени С_НКПР = 2,7% (об.). В результате разгерметизации аппарата в объем помещения поступит 25 кг паров ацетона за время испарения Т = 208 с. При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной среды в помещении ипсилон = 0,1 м/с.

Расчет

Параметры C_0, X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР приведены в примере 1 раздела Б.2.

Так как при работающей и неработающей вентиляции

X < 0,5 l и Y < 0,5 b,

НКПР НКПР

коэффициент Z составит:

при работающей вентиляции

-3 С

5 x 10 пи НКПР

Z = ────────── х ро (С + ──────) Х Y Z =

m a 0 дельта НКПР НКПР НКПР

-3

5 х 10 х 3,14 2,7

= ────────────── х 2,33 (3,93 + ────) х 9,01 х 9,01 х 0,2 = 0,14;

25 1,27

при неработающей вентиляции

-3

5 х 10 х 3,14 2,7

Z = ────────────── х 2,33 (5,02 + ────) х 10,56 х 10,56 х 0,03 =

25 1,25

= 0,04.

4 Определить коэффициент Z участия метана при сгорании газовоздушной смеси для случая аварийной разгерметизации газового баллона с метаном.

Данные для расчета

На полу помещения размером 13 х 13 м и высотой Н_п = 3 м находится баллон с 0,28 кг метана. Газовый баллон имеет высоту h_б = 1,5 м. Расчетная температура в помещении t_р = 30°С. Плотность метана ро_м при t_р равна 0,645 кг/м3. Нижний концентрационный предел распространения пламени метана С_НКПР = 5,28% (об.). При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной среды в помещении ипсилон = 0,1 м/с.

Расчет

C_0, X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР приведены в примере 2 раздела Б.2.

Так как при неработающей вентиляции

X < 0,5 l и Y < 0,5 b,

НКПР НКПР

коэффициент Z составит

-3 С

5 x 10 х пи НКПР

Z = ──────────── х ро (С + ──────) Х Y Z =

m м 0 дельта НКПР НКПР НКПР

-3

5 х 10 х 3,14 5,28

= ────────────── х 0,645 (4,04 + ────) 3,43 х 3,43 х 0,2 = 0,07.

0,28 1,38

Поиск по сайту: