Страница 7: ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования (42249)

Черт. 3

Температура нагрева колбы электрической лампочки зависит от мощности лампы, ее размеров и расположения в пространстве. Зависимость максимальной температуры на колбе горизонтально расположенной лампы от ее мощности и времени приведена на черт. 3.

5.1.2.4. Искры статического электричества

Энергию искры (Wи), Дж, способной возникнуть под действием напряжения между пластиной и каким-либо заземленным предметом, вычисляют по запасенной конденсатором энергии из формулы

(85)

где С - емкость конденсатора, Ф;

U - напряжение, В.

Разность потенциалов между заряженным телом и землей измеряют электрометрами в реальных условиях производства.

Черт. 4

Если Wн??0,4 Wм.э.з ( Wм.э.з - минимальная энергия зажигания среды), то искру статического электричества рассматривают как источник зажигания.

Реальную опасность представляет «контактная» электризация людей, работающих с движущимися диэлектрическими материалами. При соприкосновении человека с заземленным предметом возникают искры с энергией от 2,5 до 7,5 мДж. Зависимость энергии электрического разряда с тела человека и от потенциала зарядов статического электричества показана на черт. 4.

5.1.3. Механические (фрикционные) искры (искры от удара и трения)

Размеры искр удара и трения, которые представляют собой раскаленную до свечения частичку металла или камня, обычно не превышают 0,5 мм, а их температура находится в пределах температуры плавления металла. Температура искр, образующихся при соударении металлов, способных вступать в химическое взаимодействие друг с другом с выделением значительного количества тепла, может превышать температуру плавления и поэтому ее определяют экспериментально или расчетом.

Количество теплоты, отдаваемое искрой при охлаждении от начальной температуры tн до температуры самовоспламенения горючей среды tсв вычисляют по формуле (84), а время остывания ?? - следующим образом.

Отношение температур (??п) вычисляют по формуле

(86)

где tв - температура воздуха, °С.

Коэффициент теплоотдачи (??), Вт??м-2??К-1, вычисляют по формуле

(87)

где wи - скорость полета искры, м??с-1.

Скорость искры (wи), образующейся при ударе свободно падающего тела, вычисляют по формуле

(88)

а при ударе о вращающееся тело по формуле

(89)

где n - частота вращения, с-1;

R - радиус вращающегося тела, м.

Скорость полета искр, образующихся при работе с ударным инструментом, принимают равной 16 м??с-1, а с высекаемых при ходьбе в обуви, подбитой металлическими набойками или гвоздями, 12 м??с-1.

Критерий Био вычисляют по формуле

(90)

где dи - диаметр искры, м;

??и - коэффициент теплопроводности металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества (tсв), Bт??м-1??K-1.

По значениям относительной избыточной температуры ??п и критерия Вi определяют по графику (черт. 5) критерий Фурье

Черт. 5

Длительность остывания частицы металла (??), с, вычисляют по формуле

(91)

где F0 - критерий Фурье;

Си - теплоемкость металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, Дж??кг-1??К-1;

??и - плотность металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, кг??м-3.

При наличии экспериментальных данных о поджигающей способности фрикционных искр вывод об их опасности для анализируемой горючей среды допускается делать без проведения расчетов.

5.1.4. Открытое пламя и искры двигателей (печей)

Пожарная опасность пламени обусловлена интенсивностью теплового воздействия (плотностью теплового потока), площадью воздействия, ориентацией (взаимным расположением), периодичностью и временем его воздействия на горючие вещества. Плотность теплового потока диффузионных пламен (спички, свечи, газовой горелки) составляет 18-40 кВт??м-2, а предварительно перемешанных (паяльные лампы, газовые горелки) 60-140 кВт??м-2 В табл. 6 приведены температурные и временные характеристики некоторых пламен и малокалорийных источников тепла.

Таблица 6

Открытое пламя опасно не только при непосредственном контакте с горючей средой, но и при ее облучении. Интенсивность облучения (gр), Вт??м-2, вычисляют по формуле

(92)

где 5,7 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт??м-2??К-4;

??пр - приведенная степень черноты системы

(93)

??ф - степень черноты факела (при горении дерева равна 0,7, нефтепродуктов 0,85);

??в - степень черноты облучаемого вещества принимают по справочной литературе;

Тф - температура факела пламени, К,

Тсв - температура горючего вещества, К;

??1ф - коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями.

Критические значения интенсивности облучения в зависимости от времени облучения для некоторых веществ приведены в табл. 7.

Пожарная опасность искр печных труб, котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костров, в значительной степени определяется их размером и температурой. Установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имеет температуру около 1000 °С, диаметром 3 мм - 800 °С, диаметром 5 мм - 600 °С.

Теплосодержание и время остывания искры до безопасности температуры вычисляют по формулам (76 и 91). При этом диаметр искры принимают 3 мм, а скорость полета искры (wи), м??с-1, вычисляют по формуле

(94)

где wв - скорость ветра, м??с-1;

H - высота трубы, м.

Таблица 7

5.1.5. Нагрев веществ, отдельных узлов и поверхностей технологического оборудования

Температуру нагрева электропровода при возникновении перегрузки (tж), °С, вычисляют по формуле

(95)

где tср.н - нормативная температура среды для прокладки провода, принимается в соответствии с правилами электрооборудования, утвержденными Госэнергонадзором, °С;

Iф - фактический ток в проводнике, Д;

tж.п - нормативная температура жилы электропровода, °С;

Iдоп - допустимый ток в проводнике, А.

Температура газа при сжатии в компрессоре и отсутствии его охлаждения (Тк), К, вычисляют по формуле

(96)

где Тн - температура газа в начале сжатия, К;

Рк, Рн - давление газа в конце и начале сжатия, кг??м-2;

k - показатель адиабаты (равен 1,67 и 1,4 соответственно для одно- и двухатомных газов).

Для многоатомных газов показатель адиабаты вычисляют по формуле

(97)

где Ср, Сv - изобарная и изохорная удельные массовые теплоемкости газов, Дж??кг-1??К-1.

Температуру нагрева электрических контактов при возникновении повышенных переходных сопротивлений (tн.к), °С, вычисляют по формуле

(98)

где tср - температура среды, оС;

?? - время, с;

??к - постоянная времени нагрева контактов, с;

Р - электрическая мощность, выделяющаяся в контактных переходах, Вт;

S - площадь поверхности теплообмена, м2;

??общ - общий коэффициент теплоотдачи, Вт??м-2??К-1.

До максимальной температуры контакты нагреваются за время

(99)

Электрическую мощность (Р), выделяющуюся в контактных переходах вычисляют по формуле

(100)

где I - ток в сети, А;

Ui - падение напряжения в i-й контактной паре в электрическом контакте, В;

п - количество контактных пар в контакте.

Значение падения напряжений на контактных парах Ui для деталей из некоторых материалов приведены в табл. 8.

Таблица 8

Коэффициент теплообмена вычисляют в зависимости от температуры контактов по формулам:

(101)

(102)

Постоянную времени нагрева контактов вычисляют по формуле

(103)

где С - удельная массовая теплоемкость металла контактов, Дж??кг-1??K-1;

m - масса контактов кг.

Расчет tн.к проводят в следующей последовательности. Для заданной температуры tн.к вычисляют ??общ и С, а затем по формуле (98) вычисляют tн.к. Если выбранное и вычисленное значения tн.к отличаются более чем на 5 %, то вычисление необходимо повторить.

Температуру подшипника скольжения при отсутствии смазки и принудительного охлаждения (tп.с), оС, вычисляют по формуле

(104)

где tср - температура среды, °С;

??=0,44 fNdn - коэффициент мощности, Вт;

f - коэффициент трения скольжения;

N - сила, действующая на подшипник, кг;

d - диаметр шипа вала, м;

п - частота вращения вала, мин-1;

S - площадь поверхности теплообмена (поверхность подшипника, омываемая воздухом), м2;

?? - время работы подшипника, с;

- постоянная времени нагрева подшипника, с;

m - масса подшипника, кг.

Время нагрева подшипника (??), с, до заданной температуры вычисляют по формуле

(105)

Практически при ??=5??п температура подшипника достигает максимального значения, вычисляемого по формуле

(106)

В формулах (106, 107, 108) коэффициент теплообмена ??общ вычисляют по формулам (101 или 102).

Последовательность расчета температуры подшипника аналогична расчету температуры нагрева контактов.

5.1.6. Нагрев веществ при самовозгорании

Минимальную температуру среды, при которой происходит тепловое самовозгорание, вычисляют из выражения

(107)

а время нагревания вещества до момента самовозгорания из выражения

(108)

где tc - температура окружающей среды, °С;

??c - время нагрева, ч;

Ap, Aв, np, nв - эмпирические константы;

S - удельная поверхность тел, м-1.

(109)

где F - полная наружная поверхность тела, м2;

V - объем тела, м3;

l, b, h - размеры тела вдоль соответствующей координатной оси, м; например, для прямоугольного параллелепипеда, l - длина, b - ширина, h - высота; для цилиндра: l=b=Dц, h - высота; для шара: l=b=h=Dш и т. д.

5.2. Интенсивность отказов элементов оборудования, приборов и аппаратов

Зависимость интенсивности повреждений оборудования, приводящих к взрыву, от взрывоопасной концентрации для производства дивинила, метана, этилена и аммиака приведена на черт. 6.

min и max ?? - - - средние значения 1 - фланцы; 2 - задвижки; 3 - скруберы; 4 - осушители; 5 - конденсаторы; 6 - емкости: 7 - трубы

Черт. 6

Интенсивность отказов различных элементов технологических аппаратов и защитных устройств определяют по табл. 9, 10.

Таблица 9

Интенсивность отказа элементов