Расчетным методом (Пример)
На участке длиной 60 м, шириной 20 м и высотой 18 м в результате аварии произошла разгерметизация баллона с ацетиленом С2Н2 и в атмосферу поступило 18 м3 ацетилена (№ варианта Приложение 6.1).
Требуется определить:
1. Давление взрыва паровоздушной смеси;
2. Категорию пожароопасности участка
Решение
Давление взрыва паровоздушной смеси определяется по формуле:
где Рmax - максимальное давление взрыва смеси в замкнутом объеме (см табл. 6.4);
Р0 - давление воздуха до взрыва, кПа, допускается принимать 101 кПа;
z - коэффициент участия горючего во взрыве (см. табл. 6.3);
Нт - теплота сгорания, Дж ∙кг-1 (см табл. 6.4);
VСВ - свободный объем помещения, за вычетом объема, занимаемого оборудованием (м3) допускается принимать условно равным 80 % геометрического объема помещения;
-плотность пара или газа, кг∙м-3;
КН - коэффициент учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса, допускается принимать равным 3;
ССТ - стехиометрическая концентрация горючего в воздухе, % по объему.
1. По табл. 6.3, 6.4 принимаем:
Pmax=1009 кПа; P0=101кПа; z=0,5; =1,079 кг/м3; Kн=3; Hт=49960кДж/кг
2. Масса поступившего газа, кг:
3. Стехиометрическая концентрация, %:
где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения;
nc, nн, n0, nх - число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего.
4. Свободный объем помещения, м3:
5. Избыточное давление взрыва, кПа:
Так как давление взрыва меньше 5 кПа, помещение не относится к категории А. Рассматриваемый участок не может быть отнесен к категории Б, так как в помещении этой категории обращаются взрывоопасные волокна, пыли и ЛЖВ с температурой вспышки паров более 28 0С (см. табл. 6.1).
Чтобы проверить отнесение участка к категории В, определим пожарную нагрузку на 1 м2 площади помещения, МДж/м2:
где Q – общая пожарная нагрузка материалов, МДж;
S- площадь размещения пожарной нагрузки, не менее 10 м2.
где
Вывод : Поскольку q находится в пределах от 1 до 180 МДж/м2, то участок относится к категории В4 – пожароопасной (см. табл. 6.2).
Таблица 6.3
Коэффициент участия горючего во взрыве, z
Вид горючего вещества | z |
Горючие газы | 0,5 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше | 0,3 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при возможности образования аэровзвеси | 0,3 |
Указанные выше жидкости и условия без возможности образования аэрозоля |
Таблица 6.4
Показатели взрывобезопасности некоторых веществ и материалов
Вещество | Пожароопасность | Формула | М | tвсп; 0С | tс.в., C | НКПР, % | ВКПР,% | Wmin, мДж | Рmax, кПа | Нт, МДж/кг | п.г., кг/м3 | Рн, кПа |
Аммиак | ГГ | NH3 | 17,03 | - | 15,0 | 28,0 | 18,29 | 0,706 | - | |||
Ацетилен | ВГ | C2H2 | 26,04 | - | 2,5 | 81,0 | 0,011 | 49,96 | 1,079 | - | ||
Ацетон | ЛВЖ | C2H6O | 58,08 | -18 | 1,43 | 13,0 | 0,41 | 31,36 | 2,408 | 24,35 | ||
Бутан | ГГ | C4H10 | 58,12 | -69 | 1,80 | 8,5 | 0,25 | 44,17 | 2,410 | - | ||
Водород | ГГ | H2 | - | 4,09 | 75,0 | 0,017 | 120,8 | 0,083 | - | |||
Метан | ГГ | CH4 | 16,04 | -181 | 5,28 | 14,1 | 0,28 | 50,0 | 0,665 | - | ||
Метил.спирт | ЛВЖ | CH4O | 32,04 | 6,70 | 35,5 | 0,14 | 23,84 | 1,382 | 12,69 | |||
Окись углерода | ГГ | CO | 28,01 | - | 12,5 | 74,0 | 8,0 | 10,10 | 1,161, | - | ||
Пропан | ГГ | C3H8 | 44,1 | - | 2,31 | 9,4 | 0,25 | 46,35 | 1,828 | - | ||
Сероуглерод | ЛВЖ | CS2 | 76,13 | -43 | 1,33 | 50,0 | 0,09 | 14,02 | 3,156 | 39,49 | ||
Толуол | ЛВЖ | C7H8 | 92,14 | 1,25 | 6,8 | 0,26 | 40,94 | 3,820 | 2,9 | |||
Этиловый спирт | ЛВЖ | C2H6O | 46,07 | 3,61 | 17,8 | 0,246 | 30,56 | 1,910 | 5,76 | |||
Уайт - спирит | ЛВЖ | C10,5H21 | 147,3 | 33-36 | 0,7 | 5,6 | 0,33 | 43,97 | 6,140 | 0,37 |
Обозначения: М – молекулярная масса; tвсп- температура вспышки; tс.в.- температура самовоспламенения; ГГ – горючий газ; ВГ – взрывчатый газ; ЛЖВ – легковоспламеняющаяся жидкость; Wmin – минимальная энергия зажигания; Рmax – максимальное давление взрыва; Нт- теплота сгорания; п.г.- плотность пара или газа при Р =101 кПа и ; t = 20 0С; Рн- давление насыщенного пара при t = 20 0С.