m = 3,6 ?? 10-4 ?? 72 ?? 3600 = 93,312 кг.

Масса разлившегося ацетона mп составляет

тп = Va ?? ??ж = 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 ??Р согласно формуле (20) или номограмме (рис, 21) Пособия будет равно

??Р = 959,3 ?? 63,264/(345,6 ?? 2,3190) = 75,7 кПа.

По номограмме при ??Р > 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 ??ж = 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 + ?? ?? ?? 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 Сср в 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

?? = 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 ??Р 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 ?? ??ж = 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 ?? = 0,9. Объем лака в баке Va = ?? ?? 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 ??1 = 95,83 % (масс.) ксилола и ??2 = 4,17 % (масс.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 ??ж = 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 ??ж = 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 ??Р 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 ??Р 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 ?? = 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 ??Р = 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 ?? ??ж = 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.

6.3. Помещения с горючими пылями

Пример 7

1. Исходные данные.

1.1. Производственное помещение, где осуществляется фасовка пакетов с сухим растворимым напитком, имеет следующие габариты: высота - 8м, длина - 30 м, ширина - 10 м. Свободный объем помещения составляет Vcв = 0,8 ?? 8 ?? 30 ?? 10 = 1920 м3. В помещении расположен смеситель, представляющий собой цилиндрическую емкость со встроенным шнекообразным устройством равномерного перемешивания порошкообразных компонентов напитка, загружаемых через расположенное сверху входное отверстие. Единовременная загрузка дисперсного материала в смеситель составляет maп = т = 300 кг. Основным компонентом порошкообразной смеси является сахар (более 95 % (масс.)), который представляет наибольшую пожаровзрывоопасность. Подготовленная в смесителе порошкообразная смесь подается в аппараты фасовки, где производится дозирование (по 30 г) сухого напитка в полиэтиленовые упаковки. Значительное количество пылеобразного материала в смесителе и частая пылеуборка в помещении позволяет при обосновании расчетного варианта аварии пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

1.2. Расчет категории помещения производится для сахарной пыли, которая представлена в подавляющем количестве по отношению к другим компонентам сухого напитка. Теплота сгорания пыли Нт = 16477 кДж ?? кг -1 = 1,65 ?? 107 Дж ?? кг-1. Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице.

Фракция пыли, мкм

?? 100 мкм

?? 200 мкм

?? 500 мкм

?? 1000 мкм

Массовая доля, % (масс.)

5

10

40

100