Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями
Пример 4
1. Исходные данные.
1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с ацетоном, каждая объемом по Vа = 80 л = 0,08 м3. Размеры помещения LxSxH = 12 х 6 х 6 м. Объем помещения Vп = 432 м3. Свободный объем помещения Vcв = 0,8 · 432 = 345,6 м3. Площадь помещения F = 72 м2
1.2. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг · кмоль-1. Константы уравнения Антуана: А=6,37551; В = 1281,721; СА = 237,088. Химическая формула ацетона С3Н6О. Плотность ацетона (жидкости) rж = 790,8 кг · м-3. Температура вспышки ацетона tвсп = -18 °С.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения, исходя из расчета, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Мурманск) согласно СНиП 2.01.01-82 tp = 32 °С.
3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием номограмм Пособия.
3.1. В соответствии с рис. 2 Пособия для tp = 32 °С определяется значение параметра хt=0,896.
3.2. Рассчитывается значение параметра М · хt = 58,08 · 0,896 = 52,0.
3.3. Согласно рис. 6 Пособия для значения параметра М · xt = 52,0 определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре rп = 2,32 кг · м-3
(расчетное кг · м-3)
3.4. Рассчитывается значение параметра tp + СА = 32 + 237,088 » 270 (269,088).
3.5. Согласно рис. 7 Пособия для значения параметров tp + СА = 270 и Вх = 1000 определяется значение параметра = 3,7.
Искомое значение параметра
хв = (1281,721/1000) · 3,7 » 4,7 (4,724).
3.6. Согласно рис. 8 Пособия для значения параметров хв = 4,7 и А = 6,4 (6,37551) определяется значение параметра IgРН = 1,68.
3.7. Согласно рис. 9 Пособия для значения параметра IgРН = 1,68 определяется значение давления насыщенных паров ацетона РН ш 47 кПа (IgРН = 6,37551 - 1281,7217(32 + 237,088) = = 1,612306, откуда расчетное значение РН = 40,95 кПа). Следовательно, графическое определение при больших значениях давления насыщенных паров ацетона РН дает довольно завышенные значения с определенным запасом по сравнению с расчетом по формуле Антуана.
3.8. Согласно рис. 11 Пособия для значения молярной массы ацетона М = 58 (58,08) определяем значение параметра = 7,62. Далее рассчитываем значение параметра
хh = 10-3 · h · · РН = 10-3 · · РН (при h = 1,0) = 10-3 · 7,62 · 47 » 0,36 (0,358).
3.9. Согласно рис. 15 Пособия для значения параметра хh = 0,36 определяем значение интенсивности испарения ацетона W = 3,6 · 10-4 кг · м-2 · с-1
(расчетное значение W = 10-6 · · 40,95 = 3,1208 · 10-4 кг · м-2 · с-1).
4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочкг. ацетона составляет
Fи = 1,0 · Va = 1,0 · 80 = 80 м2.
Поскольку площадь помещения F = 72 м2 меньше рассчитанной площади разлива ацетона Fи= 30 м2, то окончательно принимаем Fи = F = 72 м2.
5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, т рассчитывается по формуле (12) НПБ 105-95
m = 3,6 · 10-4 · 72 · 3600 = 93,312 кг.
Масса разлившегося ацетона mп составляет
тп = Va · rж = 0,08 · 790,8 = 63,264 кг.
Поэтому принимаем, что при расчетной аварийной ситуации испаряется вся масса разлившегося из бочки ацетона, т. е. m = тп = 63,264 кг.
Для расчетного значения W = 3,1208 · 10-4 кг · м-2 · с-1 масса паров ацетона, поступивших в помещение, составит
m = 3,1208 · 10-4 · 72 · 3600 = 80,891 кг.
В этом случае также испарится только масса разлившегося ацетона и m = mп = 63,264 кг.
6. Рассчитаем параметр:
.
7. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (20) или номограмме (рис, 21) Пособия будет равно
DР = 959,3 · 63,264/(345,6 · 2,3190) = 75,7 кПа.
По номограмме при DР > 12 кПа.
8. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А.
Пример 5
1. Исходные данные.
1.1. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с дизельным топливом марки "3" (ГОСТ 305-82) объемом Va = 6,3 м3 Размеры помещения LxSxH = 4,0 х 4,0 х 3,6 м. Объем помещения Vп = 57,6 м3 Свободный объем помещения Vcв = 0,8 · 57,6 = 46,08 м3 Площадь помещения F = 16 м2. Суммарная длина трубопроводов диаметром d1 = 57 мм = 0,057 м (r1=0,0285 м), ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет l1 = 10 м. Расход дизельного топлива в трубопроводах q = 1,5 л · с-1 = 0,0015 м3 · с-1.
1.2. Молярная масса дизельного топлива марки "3" М = 172,3 кг · кмоль-1. Брутто-формула C12,343H12,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 °С rж = 804 кг · м-3. Константы уравнения Антуана: А = 5,07828; В = 1255,73; СА = 199,523. Температура вспышки tвсп > 40 °С. Теплота сгорания Нт = = 4,359 · 107 Дж · кг-1 =43,59 МДж · кг-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени СНКПР= 0,6 % (об.).
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация топливного бака и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов дизельного топлива в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 в данном районе (г.Благовещенск) tр = 41 °С. Плотность паров дизельного топлива при tр = 41 °С
кг · м-3.
Расчетное время отключения трубопроводов по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Та = 300 с, длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т= 3600 с.
3. Объем Vж и площадь разлива Fи поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. 3.2 НПБ 105-95:
Vж = Va + q · Та + p · · L1 = 6,3 + 0,0015 · 300 + 3,14 · 0,02852 · 10 = 6,776 м3 = 6776 л;
Fи = 1,0 · 6776 = 6776 м2
Поскольку площадь помещения F = 16 м2 меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива Fи = 6776 м2, то окончательно принимаем Fи = F = 16 м2
4. Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива РН при расчетной температуре tр = 41 °С:
IgРН = 5,07828 - 1255,73 / (199,523 + 41)= - 0,142551
РН = 0,72 кПа.
5. Интенсивность испарения дизельного топлива W составит
W = 10-6 · 1,0 · · 0,72 = 9,45 · 10-6 кг · м-2 · с-1.
6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, будет равна
m = 9,45 · 10-6 · 16 · 3600 = 0,5443 кг.
7. Определение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z проводим в соответствии с пп. 1,2 приложения НПБ 105-95.
7.1. Средняя концентрация паров дизельного топлива Ссрв помещении составит
(об.).
Сср= 0,18 % (об.) < 0,5 · СНКПР = 0,5 · 0,6 = 0,3 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента Z расчетным методом.
7.2. Значение Сн будет равно
Сн = 100 · 0,72/101 = 0,71 % (об.).
7.3. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива Сст согласно формуле (3) НПБ 105-95 исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива составит
b = 12,343 + 23,889/4 = 18,32;
Сст = 100/(1 + 4,84 · 18,32) = 1,12 % (об.).
7.4. Значение параметра С* будет равно
С* = 1,19 · 1,12 = 2,13% (об.).
7.5. Поскольку Сн = 0,71 % < С* = 2,13 % (об.), то рассчитываем значение параметра X:
Х = Сн/С* = 0,71/2,13 = 0,33.
7.6. Согласно номограмме чертежа (п. 2) приложения НПБ 105-95 при значении Х = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве (Z = 0).
8. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит
кПа.
9. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А и Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.
10. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G = Vж · rж = 6,776 · 804 = 5448 кг;
Q = G · = 5448 · 43,59 = 237478 МДж;
S = F = 16 м2;
МДж · м-2.
11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж · м-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.
Пример 6
1. Исходные данные.
1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находится два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения LхSxH = 32 х 10 х 8 м. Объем помещения Vп = 2560 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8 · 2560 = 2048 м3. Площадь помещения F = 320 м2 Объем каждого бака Vaп = 0,5 м3. Степень заполнения бака лаком e = 0,9. Объем лака в баке Va = e · Vaп = 0,9 - 0,5 = 0,45 м3. Длина и диаметр подводящего (напорного) трубопровода между баком и насосом L1 = 10 м и d1 = 25 мм = 0,025 м соответственно. Длина и диаметр отводящего трубопровода между задвижкой и баком L2 = 10 м и (d2 = 40 мм = 0,04 м соответственно. Производительность насоса q = 6,5 · 10-5 м3 · с-1. Время отключения насоса Та = 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака Fемк = 1,54 м2. Общая поверхность 10 свежеокрашенных полюсных катушек Fсв.окр = 6,28 м.
1.2. В лаке БТ-99 (ГОСТ 8017-74) в виде растворителей содержится 46 % (масс.) ксилола и 2 % (масс.) уайт-спирита. В общей массе растворителей содержится j1 = 95,83 % (масс.) ксилола и j2 = 4,17 % (масс.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 rж = 953 кг · м-3. Молярная масса ксилола М = 106,17 кг · кмоль-1, уайт-спирита 147,3 кг · кмоль-1. Химическая формула ксилола С8Н10, уайт-спирита C10,5 H21,0. Плотность жидкости ксилола rж = 855 кг · м-3, уайт-спирита 760 кг · м-3. Температура вспышки ксилола tвсп = 29 °С, уайт-спирита 33 °С. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола СНКПР = 1,1 % (об.), уайт-спирита 0,7 % (об.). Теплота сгорания ксилола Нт= = 43154 кДж · кг-1 = 43,15 МДж · кг-1, уайт-спирита 43966 кДж · кг-1 = 43,97 МДж · кг-1. Константы уравнения Антуана для ксилола А=6,17972; В = 1478,16; СА = 220,535; для уайт-спирита А = 7,13623; В = 2218,3; СА= 273,15.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного бака с лаком для покрытия полюсных катушек способом окунания и утечка лака из напорного и отводящего трубопроводов при работающем насосе с последующим разливом лака на пол помещения. Происходит испарение ксилола и уайт-спирита с поверхности разлившегося лака, а также с открытой поверхности второго бака и с поверхности выгружаемых покрытых лаком полюсных катушек (10 шт.). За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Мссква) согласно СНиП 2.01.01-82 tp = 37 °С. Плотность паров при tp = 37 °С:
ксилола кг · м-3
уайт-спирита кг · м-3
Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Та = 300 с, длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т =3600 с.
3. Объем Vж, площадь разлива поступившего в помещение при расчетной аварии лака Fp и площадь испарения Fи определяются в соответствии с положениями п. 3.2 НПБ 105-95:
Vж = Va + q · Ta + · ( ) =
= 0,45 + 6,5 · 10-5 · 300 + 0,785 · (0,0252 · 10 + 0,042 · 10) = 0,487 м3 = 487 л;
Fp = 0,5 · 487 = 243,5 м2;
Fи = Fp + Fемк + Fcв.oкp = 243,5 + 1,54 + 6,28 = 251,3 м2
4. Определяем давление насыщенных паров ксилола и уайт-спирита РН при расчетной температуре tp = 37 °С:
- для ксилола
РН = 2,755 кПа;
- для уайт-спирита
РН= 0,964кПа.
5. Интенсивность испарения растворителя W составит;
- по ксилолу
W = 10-6 · 1,0 · · 2,755 = 2,8387 · 10-5 кг · м-2 · с-1;
- по уай т-спириту
W = 10-6 · 1,0 · · 0,964 = 1,1700 · 10-5 кг · м-2 · с-1;
6. В соответствии с положениями пп.1.4 и 3.1 НПБ 1U5-95 определяем массу паров, поступивших в помещение, т по наиболее опасному компоненту - ксилолу
т = 2,8387. 10-5 · 251,3 · 3600 = 25,6812 кг.
7. Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с пп. 1 и 2 приложения НПБ 105-95, принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.
7.1. Средняя концентрация паров растворителя в помещении Сcр составит
(об.).
Сср = 0,30 % (об.) < 0,5 · СНКПР = 0,5 · 0,7 = 0,35 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента Z расчетным методом.
7.2. Значение СН будет равно
СН = 100 · (2,755 / 101) = 2,73 % (об.).
7.3. Значение С0 будет равно
(об.).
7.4. Расстояния ХНКПР, УНКПР, ZHKПP составят:
м;
м;
м.
7.5. Коэффициент Z согласно формуле (2) приложения НПБ 105-95 составит
.
8. Значение стехиометрической концентрации Сст согласно формуле (3) НПБ 105-95 составит:
- для ксилола
;
(об.).
- для уайт-спирита
;
(об.).
9. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит
кПа
10. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б.
11. Расчет избыточного давления взрыва DР в помещении сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха с учетом работы аварийной вентиляции (по п. 3.7 НПБ 105-95). Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции А = 6ч-1.
11.1. При кратности воздухообмена А, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 6 ч-1 = 1,6667 · 10-3 с-1, согласно п. 3.9 Пособия скорость движения воздуха в помещении составит
U = А · L = 7,6667 · 10-3 · 32 = 0,05 м · с-1.
11.2. Интенсивность испарения растворителя W (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м · с-1 (с некоторым запасом коэффициент h = 1,6 в соответствии с табл. 3 НПБ 105-95) будет равна
W =10-6 · 1,6 · · 2,755 = 4,5420 · 10-5 кг · м-2 · с-1.
11.3. Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) mи составит
mи = 4,5420 · 10-5 · 251,3 · 3600 = 41,0906 кг.
11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции в соответствии с п. 3.7 НПБ 105-95 будет равна
кг
11.5. Средняя концентрация паров растворителя в помещении Сср составит
(об.).
Сср = 0,07 % (об.) < 0,5 · СНКПР = 0,5 · 0,7 = 0,35 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.
11.6. Значение С0 будет равно
(об.).
11.7. Расстояния ХНКПР, УНКПР, ZHKHP составят:
м;
м;
м.
ХНКПР, УНКПР, ZНКПР согласно п. 3 приложения НПБ 105-95 принимаются равными 0, поскольку логарифмы указанных в формулах сомножителей дают отрицательные значения. Следовательно, исходя из формулы (1) приложения НПБ 105-95, коэффициент участия паров растворителя Z = 0. Подставляя в формулу (1) НПБ 105-95 значение коэффициента Z = 0 получим избыточное давление взрыва DР = 0 кПа.
11.8. Расчетное избыточное давление взрыва меньше 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией кратностью воздухообмена А = 6 ч-1 (в соответствии с требованиями п. 3.7 НПБ 105-95) не относится к категориям А и Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.
11.9. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G = 2 · Vа · rж = 2 · 0,45 · 855 = 769,5 кг;
Q = G · = 769,5 · 43,97 = 33835 МДж;
S = 2 · Fемк = 1,54 · 2 = 3,08 м2 (согласно п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем S = 10 м2);
g = Q / S = 33835/10 = 3383,5 МДж · м-2.
11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж · м-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = 6 ч-1 (в соответствии с требованиями п. 3.7 НПБ 105-95) согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.
Дата добавления: 2022-02-05; просмотров: 789;