Расчет избыточного давления и определение категории взрывопожароопасности помещения

            

          где  - коэффициент, принимаемый равным:

          - для ЛВЖ 1,1958;

                 - коэффициент, равный:

          - для ЛВЖ К2 = Т/3600;

                 - коэффициент, принимаемый равным:

          - для ЛВЖ при  подвижности воздушной среды  0,3536;

                h - высота помещения, м. 

          Предэкспоненциальный  множитель определяют:

          - при подвижности  воздушной среды для паров  ЛВЖ по следующей формуле

          ,

          Концентрация Сн может быть найдена по формуле 

          где — давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа.

           

           

           

           

          т.к. ≤ 0,5 · и ≤ 0,5 ·

           

          Ответ: коэффициент  участия паров ацетона при  сгорании паровоздушной смеси для  случая разгерметизации аппарата с  ацетоном равен 0,14. 
 
 
 
 

          Задача №6

          На полу помещения  размером 13 Х 13 Х 3 находится баллон с 0,28 кг метана. Газовый баллон имеет  высоту 1,5 м. Температура равна 30◦С. Плотность метана при этой температуре 0,645кг/м3. Нижний концентрационный предел распространения пламени равен 5,28 %. При работающей общеобъёмной вентиляции подвижность воздушной среды 0,1 м/с. Определить коэффициент участия паров метана. 

          Решение

          Свободный объём  помещения равен:

          Vсв = 13·13·3·0,8 = 405,6 м3

          Предэкспоненциальный  множитель определяют:

          - при отсутствии  подвижности воздушной среды  для ГГ по следующей формуле

          ,

           

           

           

           

          т.к. ≤ 0,5 · и ≤ 0,5 ·

           

          Ответ: коэффициент  участия паров ацетона при  сгорании паровоздушной смеси для  случая разгерметизации аппарата с  ацетоном равен 0,05. 

          Задача №7

          Расчёт избыточного  давления при сгорании пылегазовоздушной  смеси в помещении. Рассчитать избыточное давление при сгорании полиэтиленовой пыли в помещении для следующих  исходных данных: Мвз = 10 кг, Мав = 90 кг,     F = 0,3, Нт = 47·106 Дж/кг, Vсв = 2000 м3, Vав = 20 м3, ρв = 1,2 кг/м3, Т0 = 298 k,

          ρст = 0,1 кг/м3. 
 
 
 

          Решение

          Определим избыточное давление Δр по формуле: 
 

          где - теплота сгорания, Дж/кг;

                 - плотность воздуха при начальной температуре, кг/м3;

                 - теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К).

          Допускается принимать  Ср равной 1,01· 103 Дж/(кг· К).

                 - начальная температура воздуха, К.

          Расчетную массу  взвешенной в объеме помещения горючей  пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяют по следующей формуле

                                        (25) 

          где - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

                - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг;

                - стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг/м3;

            - расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при аварийной ситуации в объеме помещения, м3.

          Долю участия взвешенной горючей пыли при сгорании пылевоздушной  смеси определяют по следующей формуле: 

          где — массовая доля частиц пыли размером менее критического, с превышением которого аэровзвесь становится взрывобезопасной, т. е. неспособной распространять пламя.

           

           

           

          Ответ: избыточное давление при сгорании пылегазовоздушной смеси в помещении равно 4,38 кПа. 

          Задача №8

          Расчет теплового  излучения от пожара пролива бензина  площадью 300 м2 на расстоянии 40 м от центра пролива.

          Решение

          Интенсивность теплового  излучения q, кВт/м2, рассчитывают по формуле

           

          где Ef - среднеповерхностная  плотность теплового излучения  пламени, кВт/м2;

                Eq - угловой коэффициент облученности;

                τ  -  коэффициент пропускания атмосферы.

          Рассчитаем эффективный  диаметр пролива d, м, по формуле 

          где S — площадь  пролива, м2.

           

          Рассчитывают высоту пламени Н, м, по формуле 

          где  т - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м · с);

                  ρв - плотность окружающего воздуха,  кг/м3;

                  g - ускорение свободного падения,  равное 9,81 м/с2.

           

          Определяют угловой  коэффициент облученности Fq по формуле 

          где   

                     

                      (r— расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта)

                

                         

                 

           

          Определяют коэффициент  пропускания атмосферы τ по формуле

           

          Интенсивность теплового  излучения равна

           

          Ответ: интенсивность  теплового излучения от пожара пролива  бензина площадью 300 м2 на расстоянии 40 м от центра пролива равна 1,1 кВт/м2. 

          Задача №9

          Определить время  существования “огненного шара”  и интенсивность теплового излучения. Объем сферической емкости 600 м3. Плотность жидкой фазы 530 кг/м3. Степень заполнения резервуара жидкой фазы 80 %. Расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром “огненного шара” 500 м. 

          Решение

          Время существования  “огненного шара” ts, с, рассчитывают по формуле 

          где m -  удельная массовая скорость выгорания

           

          Интенсивность теплового  излучения q, кВт/м2, рассчитывают по формуле 

          где Ef - среднеповерхностная  плотность теплового излучения  пламени, кВт/м2;

                Eq - угловой коэффициент облученности;

                τ  -  коэффициент пропускания атмосферы.

          Ef  определяют  на основе имеющихся экспериментальных  данных. Допускается принимать Ef  равным 450 кВт/м2.

          Еq рассчитывают по формуле: 

          где Н— высота центра “огненного шара”, м;

          Ds — эффективный  диаметр “огненного шара”, м;

          r — расстояние  от облучаемого объекта до  точки на поверхности земли  непосредственно под центром  “огненного шара”, м. 

          Рассчитывают высоту пламени Н, м, по формуле 

           

          Эффективный диаметр  “огненного шара” Ds рассчитывают по формуле 

          где m — масса горючего вещества, кг

            м.

          Угловой коэффициент  облученности равен

           

          Определяют коэффициент  пропускания атмосферы τ по формуле

           

           

          Интенсивность теплового  излучения равна

           

          Ответ: время существования  “огненного шара” 40 с, интенсивность теплового излучения равна 12,9  кВт/м2. 

          Задача №10

          Рассчитать параметры  положительной фазы волны давления на расстоянии 750 м от эпицентра аварии, связанной с развитием BLEVE на железнодорожной  цистерне вместимостью 50 м3 с 10 т жидкого  пропана. Цистерна имеет предохранительный  клапан на давление срабатывания 2,0 МПа. 

          Решение

          Параметрами волны  давления, образующейся при BLEVE, являются избыточное давление в положительной  фазе волны Δp и безразмерный импульс  положительной фазы волны i.

          Δp, кПа, и i, Па· с, рассчитывают по формулам: 
 

          где p0 - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

          r - расстояние до разрушающегося технологического оборудования, м;

          mпр - приведенная масса, кг, рассчитанная по формуле 

          где Eиэ - энергия, выделяющаяся при изэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж;

          Q0 - константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг.

          Eиэ , Дж, рассчитывают  по формуле 

          где m - масса вещества в резервуаре, кг;

          Сэфф - константа, равная 500 Дж/(кг· К);

          Т - температура вещества в резервуаре в момент его взрыва, К;

          Ткип - температура кипения вещества при атмосферном давлении, К.

          При наличии в  резервуаре предохранительного клапана  Т, К, допускается рассчитывать по формуле 

          где рк = 2,000 кПа, А = 5,949, В = 812,648, Са = 247,55

           

           

           

           

           

          Ответ: избыточное давление в положительной фазе волны равно 1,86   кПа, безразмерный импульс  положительной фазы волны 9,7 Па·с.