Расчет избыточного давления взрыва паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Расчет показателей производится по наиболее опасному веществу данного производства, которым является ацетон, т.к. он имеет минимальную температуру вспышки.

В зависимости от образующихся веществ помещение относится предположительно к категории А, т.к. температура вспышки ацетона меньше 28°С.

В качестве расчетного выбирается наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости и всё содержимое емкости поступает в помещение.

Избыточное давление взрыва DР (кПа) определяется по формуле:

DР = 100 (Р_max – Р₀) m Z / V_св r_г С_ст К_н (33)

где Р_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа; определяемое по справочным данным; при отсутствии данных допускается принимать Р_max = 900 кПа;

Р₀ – начальное давление, соответствующее атмосферному, кПа; допускается принимать Р₀ = 101 кПа;

m – масса паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг; определяется из выражения:

m = W F_и T (34)

где W – интенсивность испарения, кг/с·м²; определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:

W = 10^–6 h Р_нас М^1/2 (35)

где h – коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения, которые определяются в соответствии с Санитарными нормами и правилами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»; при температуре воздуха 24°С (в данном случае принято максимальное значение оптимальной температуры воздуха для I категории работ (в холодный период года 21-23°С, в теплый – 22-24°С)) и скорости движения воздуха – 0,1 м/с коэффициент h = 2,4;

Р_нас – давление насыщенного пара ацетона при расчетной температуре жидкости t_p=38 ^оС (максимальная температура для Москвы. По справочным данным для ацетона Р_нас=48,09 кПа.

М – молярная масса, кг/кмоль; для ацетона М = 58г/моль = 58 кг/кмоль;

Т – время испарения, с; длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 1 часа; принимаем Т = 3600 с;

Z – коэффициент участия горючего во взрыве; для ЛВЖ и ГЖ Z = 0,3;

V_св – свободный объем помещения, м³; определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; допускается принимать его равным 80% геометрического объема помещения:

V_св = 0,8 V_п (36)

V_п – геометрический объем помещения, м³; V_п = 6 · 6 · 3,75 = 135 м³.

r_г – плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³, вычисляемая по формуле:

r_г = М / [V₀ (1 + 0,00367 t_р)] (37)

где V₀ – молярный объем, м³/кмоль; V₀ = 22,413 м³/кмоль;

С_ст – стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

С_ст = 100 / (1 + 4,84 b) (38)

b = n_С + [(n_Н – n_Х) / 4] – n_О / 2 (39)

где b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_С, n_Н, n_Х, n_О – число атомов углерода, водорода, галоидов и кислорода в молекуле горючего; ацетона n_С = 3, n_Н = 6, n_Х = 0, n_О = 1;

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать К_н=3.

При подстановке значений получаем:

W = 10 ^–6 ∙2,4∙ 48,09∙58^1/2 =0,86∙10^-3

m = 0,86∙10^-3 · 36 · 3600 = 111,5 кг

Массахранимого ацетона рассчитываем по формуле:

m = rV (40)

где r – плотность жидкости, кг/м³; для ацетона r = 789 кг/м³; V – объем емкости, м³; V = 10 л = 0,01 м³

m = 789 · 0,01 = 7,89 кг

V_св = 0,8 · 135 = 108 м³

r_г = 58/ [22,413 · (1 + 0,00367 · 38)] = 2,27

b = 3 + [(6 – 0) / 4] – 1 / 2 = 4

С_ст = 100 / (1 + 4,84 · 4) = 4,91

DР = 100 · (900 – 101) · 7,89 · 0,3 / 108 · 2,27 · 4,91 · 3 = 52,4 кПа

Т.к. DР > 5 кПа и температура вспышки ацетона < 28ºС, то данное помещение по взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории А. Пожарная профилактика в лаборатории включает в себя первичные средства тушения: огнетушители, порошковые смеси, песок.

Дата добавления: 2015-11-16