Расчет избыточного давления взрыва в помещении

Методика, изложенная в НПБ 105-03 и СП 12.13130.2009 позволяет произвести расчет избыточного давления взрыва АР для: горючих газов или паров ЛВЖ и горючих жидкостей (ГЖ); горючих пылей; веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом. При этом влияние общеобменной вентиляции помещения в расчете не учитывается.

Избыточное давление взрыва АР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Br, I, F, определяется по формуле:

где Ртах - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным; при отсутствии данных допускается принимать Pmax 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, кг; Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения, допускается принимать значение Z по табл. 10.3;

Таблица 10.3

Значения коэффициента Z участия горючего во взрыве

Вид горючего вещества

Значение Z

Водород

1,0

Горючие газы (кроме водорода)

0,5

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше

0,3

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля

0,3

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля

0

VCB - свободный объем помещения, м3; рг п - плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кг-м'3, вычисляемая по формуле:

здесь М - молярная масса, кгкмоль'1; п0 - молярный объем, равный 22,413 м3-кмоль“'; tp- 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. Если такого значения расчетной температуры tp по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С); Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

где fi = nc + пи ~~2~ стехиометРическ™ коэффициент кислорода в реакции

сгорания; пс,пн,п0, пх —число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиаба- тичность процесса горения; допускается принимать Кн = 3.

Расчет избыточного давления взрыва АР для индивидуальных веществ, а также для смесей может быть выполнен по формуле:

где т - масса горючего газа, пара легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ) или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудования, кг; НТ - теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг; Р0 - атмосферное давление, 101 кПа; Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве (Z=0,5 для газов и пылей, Z=0,3 для паров жидкостей, Z=1 для водорода); Уп - свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геометрического объема, м3; рв - плотность воздуха (можно принять равной 1,2 кг/м3); Св - теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/(кг К); Т0 - температура в помещении (можно принять равной 293 К); Ки - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3); K-(At +1) - коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию;

А - кратность воздухообмена, с’1; t - время поступления взрывоопасных веществ в помещение, с.

С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение (10.16), получаем:

Расчет избыточного давления взрыва для горючей пыли АР, кПа, производится по формуле (10.16), где коэффициент Z участия взвешенной пыли во взрыве рассчитывается по формуле:

где ф - массовая доля частиц пыли размером менее критического, с превышением которого аэровзвесь становится взрывобезопасной, т. е. неспособной распространять пламя. В отсутствие возможности получения сведений для оценки величины Z допускается принимать Z = 0,5.

Для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом, при расчете АР величина коэффициента Z принимается равной 1 (единице), а за Нт - энергия взаимодействия веществ.

Расчетное избыточное давление взрыва АР для гибридных взрывоопасных смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыли, определяется по формуле:

где APi - давление взрыва, вычисленное для горючего газа (пара); АР2 - давление взрыва, вычисленное для горючей пыли.

Определение категорий В1 - В4 помещений

Определение категорий В1-В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки g (МДж/м2) с данными табл. 10.4.

Таблица 10.4

Значения удельной пожарной нагрузки

Категория

помеще

ния

Удельная пожарная нагрузка g на участке, МДжм'2

Способ размещения

В1

Более 2200

Не нормируется

В2

1401...2200

Допускается несколько участков с пожарной нагрузкой, не превышающей указанных значений g

ВЗ

181...1400

То же

В4

00

о

На любом участке пола помещения площадью 10 м2. Расстояния между участками должны быть более /пр (табл. 10.5)

Таблица 10.5

Значения расстояния между участками пожарной нагрузки

qкп, кВт-м"2

5

10

15

20

25

30

40

50

U М

12

8

6

5

4

3,8

3,2

2,8

Величина g определяется по уравнению:

где Q = GQn - пожарная нагрузка, МДж; G, - количество /-го материала пожарной нагрузки, кг; QH - низшая теплота сгорания /-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг; S - площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).

Значения критической плотности лучистых потоков qKp от очагов пожара из твердых материалов даны в табл. 10.6.

Таблица 10.6

Критическая плотность лучистых потоков от очагов пожара

Материал

дкх>, кВт м2

Древесина (сосна влажностью 12%)

13,9

Древесно-стружечные плиты (плотностью 417 кг-м'3)

8,3

Торф брикетный

13,2

Торф кусковой

9,8

Хлопок-волокно

7,5

Слоистый пластик

15,4

Стеклопластик

15,3

Пергамин

17,4

Резина

14,8

Уголь

35,0

Рулонная кровля

17,4

Сено, солома (при минимальной влажности до 8%)

7,0

Величины /пр из табл. 10.5 принимаются при высоте помещения h>-11 м, а при h -< 11 м принимаются как I = /пр + (11 - h). Для пожарной нагрузки с неизвестной величиной qKp значение /пр >12 м. При проливе горючих жидкостей /пр между соседними участками разлива рассчитывается по формулам:

Если при определении категории В2 или ВЗ реализуется условие:

то помещение должно относиться к категориям В1 и В2, соответственно.

Здесь gT = 2200 МДж/м2 при 1401 МДж/м2 < g < 2200 МДж/м2 и gT= 1400 МДж/м2 при 181 МДж/м2< g < 1400 МДж/м2.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >