пс ’ пн > по ’ пх ~ число атомів С, Н, О та галогенів у молекулі ГГ або парів ЛЗР та ГР;
Кн - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення й неадіабатичність процесу горіння. Дозволено приймати Кн , що дорівнює 3.
Негерметичність приміщення обумовлена постійно відкритими прорізами в огороджувальних конструкціях приміщення.
Як розрахункову температуру tp слід приймати максимально можливу температуру повітря в даному приміщенні у відповідній кліматичній зоні або максимально можливу температуру повітря за технологічним регламентом з урахуванням можливого підвищення температури у разі розрахункової аварії.
Таблиця 2 - Значення коефіцієнта Z участі ГГ або парів ЛЗР, ГР у вибуху
Вид горючої речовини |
Значення Z |
Водень |
1,0 |
ГГ (крім водню) |
0,5 |
ЛЗР та ГР, які нагріті до температури спалаху і вище |
0,3 |
ЛЗР та ГР, які нагріті нижче температури спалаху, за умови можливості утворення аерозолю |
0,3 |
ЛЗР та ГР, які нагріті нижче температури спалаху, за неможливості утворення аерозолю |
0 |
Розрахунок надлишкового тиску вибуху АР у кілопаскалях для будь-яких індивідуальних речовин, крім тих, що наведені в 7.2.1, та сумішей, може бути виконано за формулою:
АР = m , (4)
^вільн 'Рпов '^р Кн
де m - маса ГГ або парів ЛЗР та ГР, горючого пилу, що потрапили в результаті розрахункової аварії до приміщення, яку визначають для ГГ за формулою (6), для парів ЛЗР та ГР - за формулою (11), для горючого пилу - за формулою (20), кг;
Нт - теплота згоряння, Дж • кг-1;
Ро - атмосферний тиск, кПа (дозволено приймати таким, що дорівнює 101,3 кПа);
Z - коефіцієнт участі ГГ або парів ЛЗР та ГР у вибуху, який може бути розрахований на підставі характеру розподілення газів і парів в об'ємі приміщення згідно з додатком до цього стандарту. Дозволено приймати значення Z відповідно до таблиці 2. Коефіцієнт участі у вибуху пилу в завислому стані (стані аерозолю) визначають за 7.3.1;
VejflbH- вільний об'єм приміщення, м3;
Рлов - густина повітря до вибуху за початкової температури То , кг м“3;
Ср - теплоємність повітря, Дж (кг-1 К~1) (дозволено приймати такою, що дорівнює
1,01 Ю3 Дж • (кг-1 • К-1);
То - початкова температура повітря, К.
У разі обертання у приміщенні ГГ і/або ЛЗР та ГР, під час визначення значення маси т, яка входить до формул (1) і (4), дозволено враховувати роботу аварійної вентиляції, якщо вона забезпечена резервними вентиляторами, автоматичним пуском у разі перевищення граничнодопустимої вибухобезпечної концентрації речовин у повітрі та електропостачанням за І категорією надійності (ПУЭ) за умови розміщення пристроїв для видалення повітря з приміщення у безпосередній близькості від місця розрахункової аварії (апарата, установки тощо), що забезпечує ефективне видалення газів і парів, які надходять у приміщення у результаті аварії.
Може враховуватись постійно працююча загальнообмінна вентиляція, яка відповідає конструктивним вимогам аварійної вентиляціїї, забезпечує концентрацію ГГ і парів у приміщенні, що не перевищує гранично-допустиму вибухобезпечну концентрацію, розраховану для аварійної вентиляції. Вказана загальнообмінна вентиляція повинна бути обладнана резервними вентиляторами, які включаються автоматично при зупинці основних вентиляторів. Електропостачання вказаної вентиляції повинно здійснюватися не нижче ніж за І категорією за ПУЭ.
При цьому масу ГГ і/або парів ЛЗР та ГР, що нагріваються до температури спалаху і вище, що потрапили до об'єму приміщення, потрібно розділити на коефіцієнт К, який визначають за формулою:
К = Ат+1, (5)
де А - кратність повітрообміну, с-1;
т - тривалість потрапляння ГГ і/або парів ЛЗР і ГР до об'єму приміщення, с (приймається за 7.1.2).
Масу горючого газу т у кілограмах, що потрапив до приміщення під час розрахункової аварії, визначають за формулою:
т = % +Ут) Рг , (6)
де Vo - об'єм ГГ, що вийшов з апарата, м3;
Ут - об'єм ГГ, що вийшов з трубопроводів, м3;
Рг - густина ГГ за розрахункової температури tp , кг м-3, що визначають за формулою (2).
При цьому
Vo=^-V = 0,01Р1У, (7)
Ро
де Р1 - тиск в апараті, кПа;
V - об'єм апарата, м3;
Ро - атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа.
VT=VlT + y2T, (8)
де У1т - об'єм ГГ, що вийшов з трубопроводів до їх перекривання, м3;
У2т_ об'єм ГГ, що вийшов з трубопроводу після їх перекривання, м3;де q - витрата ГГ, яку визначають згідно з технологічним регламентом залежно від тиску в трубопроводі, його діаметра, температури газового середовища тощо, м3с-1;
тп - час перекривання, який визначають за 7.1.2, с.
V2t =^~^LA+rlL2+ ... + r^Ln) = 0,01лР2(г2/_1 + r2L2 +... + rn2L„), (10)
П)
де Р2 - максимальний тиск газу у трубопроводі за технологічним регламентом, кПа;
г - внутрішній радіус трубопроводів, м;
L - довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м;
Ро - атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа.
Масу парів ЛЗР та ГР т у кілограмах, які потрапили до приміщення за наявності кількох джерел випаровування (поверхня рідини, що розлилася; поверхні відкритих ємкостей технологічного устаткування; поверхні зі свіженанесеною горючою рідиною, що на час аварії знаходиться у стадії висихання тощо), визначають за формулою:
т = тр+темк+тсв, (11)
де тр - маса рідини, що випарувалася з поверхні рідини, яка розлилася, кг;
тємк ~ маса рідини, що випарувалася з поверхонь відкритих ємкостей технологічного устаткування, кг;
тсд - маса рідини, що випарувалася з поверхонь зі свіженанесеною горючою рідиною, що на час аварії знаходиться у стадії висихання, кг.
За цих умов кожний доданок тр, тємк, тсву формулі (11) визначають за формулою:
m = H/Fe-Te, (12)
де W - інтенсивність випаровування, кг-с-1 -м-2;
Рв - площа випаровування, м2, яку визначають відповідно до 7.1.2 г) залежно від маси рідини, що потрапила до приміщення;
тв - тривалість випаровування ЛЗР та ГР до приміщення відповідно до 7.1.2, с.
Якщо розрахункова аварія пов'язана з можливим потраплянням рідини в розпиленому стані, то вона має бути врахована у формулі (11) шляхом введення додаткового доданка, який враховує загальну масу рідини, що надійшла від розпилювальних пристроїв, виходячи з тривалості їхньої роботи.
Масу рідини, кг, що потрапила до приміщення, визначають відповідно до 7.1.2.
Інтенсивність випаровування W визначають за довідниковими або експериментальними даними. Для ЛЗР, які не нагріті вище температури навколишнього середовища, у разі відсутності таких даних W розраховують за формулою:
W = 10-6 д л/М Рн, (13)
де г] - коефіцієнт, який приймають відповідно до таблиці 3 залежно від швидкості повітряного потоку, що створюється вентиляцією над поверхнею випаровування, та температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (у разі відсутності вентиляції дорівнює 1);
М - молярна маса, кг-кмоль-1;
Рн - тиск насиченої пари, кПа, за розрахунковою температурою рідини, визначений за довідниковими даними відповідно до вимог 5.3, або за формулою:
и—6--
Р
(14)
(15)
„ =0,133 кг Ca+tpде А, В, Са— константи Антуана (довідникові дані) визначено, коли тиск насичених парів вимірюють у мм.рт.ст.
Ід—
Рн = 10' Ca+tp
де А, В, Са- константи Антуана (довідникові дані) визначено, коли тиск насичених парів вимірюють у кПа.
tp - температура рідини, °С.
Таблиця 3 - Значення коефіцієнта залежно від швидкості повітряного потоку та температури повітря у приміщенні
Швидкість повітряного потоку в приміщенні, м -с~1 |
Значення коефіцієнта дза темпе |
ратури повіт |
зя у приміщенні t, °С |
|||
10 |
15 |
20 |
ЗО |
35 |
37 |
|
0,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,1 |
3,0 |
2,6 |
2,4 |
1,8 |
1,6 |
1,6 |
0,2 |
4,6 |
3,8 |
3,5 |
2,4 |
2,3 |
2,3 |
0,3 |
5,3 |
4,5 |
4,1 |
2,8 |
2,6 |
2,6 |
0,4 |
6,0 |
5,1 |
4,7 |
3,2 |
2,9 |
2,8 |
0,5 |
6,6 |
5,7 |
5,4 |
3,6 |
3,2 |
3,1 |
0,6 |
7,3 |
6,3 |
5,9 |
4,0 |
3,5 |
3,4 |
0,7 |
7,9 |
6,9 |
6,4 |
4,4 |
3,8 |
3,7 |
0,8 |
8,6 |
7,5 |
6,8 |
4,8 |
4,1 |
4,0 |
0,9 |
9,3 |
8,1 |
7,3 |
5,2 |
4,4 |
4,3 |
1,0 |
10,0 |
8,7 |
7,7 |
5,6 |
4,6 |
4,4 |
Примітка. Швидкість повітряного потоку визначають експериментально або розрахунком.
Швидкість повітряного потоку в приміщенні и у метрах за секунду може бути визначена за формулою:
и=АІ, (16)
де А - кратність повітрообміну, с
І -довжина приміщення, м.
Масу парів, тнагр у кілограмах при випаровуванні рідини, що нагріта вище розрахункової температури, але не вище температури кипіння рідини, визначають за формулою:
г
(17)
— CDmDпаср. ' п і
і-вип
де Сп - питома теплоємність рідини за початкової температури випаровування, Джкг 1 -К-1;
М - молярна маса рідини, кг-кмоль ,
Leun - питома теплота випаровування рідини за початкової температури випаровування, що визначають за довідниковими даними, Дж кг-1;
тр - маса рідини, кг.
За відсутності довідникових даних Leun визначають за формулою:
,
(18)
_ 19,173 Ю3 Б Та21~вип о
(Та+Са-273,2)2М
де В, Са- константи рівняння Антуана, які визначають за довідниковими даними для тиску насичених парів, що вимірюють у кПа;
Тд - початкова температура нагрітої рідини, °К.
Формули (17) і (18) справедливі для рідин, що нагріті до температури спалаху і вище за умови, що температура спалаху рідини перевищує значення розрахункової температури.
Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючого пилу
Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючого пилу АР у кілопаскалях обчислюють за формулою (4), де під величиною Z розуміють коефіцієнт участі пилу в завислому стані (стані аерозолю) у вибуху, і який розраховують за формулою:
Z = 0,5MKp, (19)
де Мкр- масова частка частинок пилу розміром менше критичного. З перевищенням критичного розміру частинок пилу аерозоль стає вибухобезпечною, а саме такою, що не здатна поширювати полум'я. У разі відсутності можливості отримання даних щодо масової частки частинок пилу розміром частинок менше критичного дозволено приймати Z = 0,5.
Розрахункову масу горючого пилу шгп у кілограмах, що знаходиться у стані аерозолю в об'ємі приміщення в результаті розрахункової аварії, визначають за формулою:
.
(20)
PcmVae/Z
де твз - розрахункова маса частини відкладеного у приміщенні пилу, що перейшов у стан аерозолю, кг;
тав - розрахункова маса горючого пилу, що потрапив до об'єму приміщення з апарата у результаті розрахункової аварії та перейшов у стан аерозолю, кг;
• . _ . • _ —З
Рст - стехіометрична концентрація горючого пилу в аерозолі, кг м ;
Vae - розрахунковий об'єм пилоповітряної хмари, утвореної при аварійній ситуації в об'ємі • _ _ з приміщення, м .
Примітка. У формулі (20) приймають мінімальне значення маси горючого пилу, що була обчислена за двома способами.
За відсутності можливості отримання відомостей для розрахунку Vae допускається приймати: + тав. (21)