Методика расчета избыточного давления для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

Помещение № 3Отделение химической осушки и очистки ацетилена. В помещении работает 3 человека. Объём поступившего в помещении при расчетной аварии ацетилена 2,5 м³.

Дано: предполагаем, что происходит утечка газа из технологического оборудования.

C₂H₂ - Ацетилен

m- 2,6 кг

z- 0,5

М- 26,04

Найти: избыточное давление взрыва ∆Р- ?

Избыточное давление ∆Р, согласно [5] для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Сl, Вr, I, F, определяется по формуле

( 1)

где Р_max — максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газо-воздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных

допускается принимать Р_max равным 900 кПа;

Р₀ — начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m — масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (А.6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (А.11), кг;

Z — коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению Д. Допускается принимать значение Z по таблице А.1 [ 5];

— свободный объем помещения, м³;

— плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг/м³

В связи с отсутствием информации о свободном объеме помещения принимаем его равным 80 % геометрического объема

V_св=0,8·(19,5·9,4)= 146,64 м³.

Свободный объем помещения м³.

Массу ГГ рассчитываем по формуле:

Где: V_г – объём газа, поступившего в помещение;

.

C_CT — стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (объемных), вычисляемая по формуле:

(2)

Где: — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

nС, nH, nО, nX — число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Кн — коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, принимается брать равным 3.

Находим стехиометрическую концентрацию С_ст горючего газа. Для определения стехиометрической концентрации найдем стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания.

Тогда стехиометрическая концентрация

%

(3)

Где: М — молярная масса, м³/кмоль;

V₀ — мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р — расчетная температура, °С.

В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации;

Рассчитаем плотность ацетилена при температуре 41⁰С (для г. Воронеж):

Рассчитаем избыточное давление взрыва по формуле для индивидуальных веществ. Коэффициент Z согласно [СП 12 таб. А.1] для ацетилена равен 0,5:

Получившиеся значения подставим в формулу для расчета избыточного давления взрыва:

Вывод: согласно СП 12.13130.2009 помещение относится к категории «А» т.к. избыточное давление взрыва превышает 5 кПа.