Задача 4 Оценка пожаровзрывоопасности помещения

Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать взрывоопасные газовоздушные или паровоздушные смеси при испарении с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на 1 м² пола помещения.

При расчете необходимо сравнить расчетный объем взрывоопасных газов и заданный объем помещения, в котором произошел разлив бензина. Если расчетный объем меньше объема помещения, то опасности взрыва нет, рассматриваем помещение как пожароопасное.

Исходные данные. На бетонный пол помещения объемом 10 м³ за 5 секунд пролито 1,5 л бензина АИ-93 (ЛВЖ), образовалась лужа диаметром 1,5 м при температура воздуха 20°С, атмосферное давление – 0,1 Мпа (760 мм рт. ст.). Скорость воздуха в помещении 0,1 м/с.

Определить время, необходимое для испарения бензина и образования взрывоопасной концентрации. Определить категорию помещения по пожаро- взрывоопасности. Исходные данные к решению задачи принять из таблицы 6.

Таблица 6– Исходные данные к решению задачи

№ варианта

Объем помещения, м3

Количество пролитого бензина, л

Диаметр поверхности испарения, м

Температура воздуха в помещении, °С

		1,5	1,6
			1,4
		2,5	1,7
			1,4
		1,5	1,8
			1,9
			3,5
			2,5
			1,5
		2,5	1,4
			1,2
			1,5
			2,5
			1,2
			3,5
		2,5	1,7

Решение

Интенсивность испарения бензина определяется по формуле:

(27)

(26)

(24)

,

где r — радиус поверхности испарения жидкости, см;

Д_t — коэффициент диффузии паров бензина, см²/с;

М = 96 — молекулярный вес бензина,

V_t—объем грамм-молекулы паров бензина при температуре 20° С, л;

p_нас—давление насыщенного пара бензина, Па (p_нас =0,014 Мпа);

р_атм—атмосферное давление, Па.

(25)

Коэффициент диффузии паров бензина при определенной температуре рассчитывается по формуле:

,

где Д_о – коэффициент диффузии паров бензина при 0° и давлении 0,1 Мпа, см²/с.

, тогда .

Объем грамм-молекулы паров бензина при температуре t определяется по формуле:

,

где V_o = 22,4 л – объем грамм-молекулы паров при 0° и давлении 0,1 Мпа.

Тогда:

.

Тогда интенсивность испарения бензина:

.

Продолжительность испарения 1,5 л бензина составит:

где 0,73 – плотность бензина.

Нижний предел взрываемости паров бензина по объему К_об=0,76%, что соответствует следующей весовой концентрации при t = 20°C:

(27)

(26)

.

Расчетное время испарения t при определении массы паров ЛВЖ, поступивших в помещение, принимается равным времени полного испарения жидкости с рассматриваемой поверхности, но не более 3600 с [10]. Испарения 1,5л бензина, или 1095г, могут образовать взрывоопасную концентрацию в объеме 1095/30,3=36,1м³ воздуха. Взрывоопасная концентрация в объеме 10м³ воздуха может образоваться через T=10*60/36,1=16,6 мин.

Определение избыточного давления взрыва в помещении для индивидуальных веществ и смесей ЛВЖ, (т.к. в задаче разлит бензин – легковоспламеняющаяся жидкость, нагретая ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля, то коэффициент участия горючего во взрыве Z= 0,3) производится по формуле, кПа:

(28)

,

где: m – масса паров ЛВЖ (ГЖ), поступивших в помещение в результате расчетной аварии, m = 1,095кг;

V_св – свободный объем помещения, м³ определяется как 0,8* V_помещ =8 м³;

ρ_п – плотность пара, при расчетной температуре, кг/м³, определяется по формуле:

(29)

где: V₀- объем кмоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м³/кмоль;

t_p – расчетная температура, определяемая согласно условий задачи, t_p =20 °С;

α – коэффициент температурного расширения пара, равный 0,00124 1/град (°С);

ρ_п = 96/[22,413(1+0,00124*20)]= 4,28

C_cт - стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, вычисляется по формуле, %:

(30)

,

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; n_c, n_н, n₀, n_x – число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле индивидуального горючего вещества (смеси): n_c=6,911, n_н=1,168, n₀=0, n_x=0.

= 9,953.

C_cт =100/(1+4,84∙9,953)= 2,03.

ΔР= 7990∙1,095/8∙4,28∙2,03=125,69 [кПа].

Заключение о категории помещения дается в зависимости от расчетной величины избыточного давления взрыва и класса обращающихся веществ:

· если избыточное давление взрыва превышает 5 кПа и в помещении находятся (обращаются) жидкости с температурой вспышки не более 28°С, то его относят к категории А, при температуре вспышки более 28°С – к категории Б;

· если избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, то помещение относят к категориям В₁-В₄.

Вывод: результаты расчета избыточного давления взрыва позволили определить категорию помещения по пожаровзрывоопасности – повышенная взрывопожароопасность (А), т.к. давление взрыва более 5 кПа и температура вспышки бензина -37°С.