7.2. Расчет огнепреградителя

Огнепреградители должны обеспечить безопасность эксплуатации аппаратов от проникновения источников зажигания, открытого огня.

Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя

,

где: Р_е – число Пекле, равно 65-80;

d_кр. – критический диаметр гасящего отверстия огнепреградителя, м;

λ – коэффициент теплопроводности горючей смеси, Вт/м К;

R – газовая постоянная;

T – температура горючей смеси, К;

ω –нормальная скорость распространения пламени, м/с;

С_р– удельная теплоемкость горючей смеси, кДж/кг К;

Р – давление горючей смеси, Па.

Расчет проводим по пропано-воздушной смеси:

,

где: К– стехиометрическая концентрация пропана в смеси;

λ_г, λ_в – коэффициент теплопроводности пропана и воздуха, Вт/м.

Концентрация пропана в стехиометрической смеси пропан-воздух определим из уравнения реакции горения его в воздухе:

C₃H₈ + 5O₂ + 5 3,76 N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 5 3,76 N₂,

следовательно:

объемные доли

λ_г=0,019 Вт(м К)^-1

λ_в=0,0244 Вт(м К)^-1

С_р.г.=1,667 кДж(кг К)^-1

С_р.в.=1,004 кДж(кг К)^-1

λ=0,04·0,019+(1–0,04)·0,0244=0,0242 Вм(м·К)^-1

Определим удельную теплоемкость горючей смеси:

С_р=К·С_р.г.+(1-К)·С_р.в.

С_р=0,04·1,667+(1-0,04)·1,004=1,02 кДж(кг·К)^-1

Нормальная скорость горения пропана 0,41 м/с:

Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя:

d=0.5·d_кр=0,5·1,2=0,6мм

Тогда диаметр зерен гравия будет равен:

d_гр=4d

d_гр=4·0,6=2,4мм

Высоту насадки гравия принимаем 80 мм.

Определенный расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей из аппаратов.

8. Определение категории производственного помещения насосной станции сырьевых насосов.

Проведем расчет избыточного давления взрыва для паров легко воспламеняющихся и горючих жидкостей по формуле (4) [19].

где Н_т – теплота сгорания, Дж/ кг;

ρ_в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т₀, кг/м³;

С_р – теплоемкость воздуха, Дж/кгК (допускается принимать равной 1,01× 10³ Дж/кг^×К);

Т₀ – начальная температура воздуха,К

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению. Допускается принимать значение Z по табл. 2;

V_св – свободный объем помещения, м³,

К_н коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

Р₀ – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

т – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение.

Для расчета примем следующие значения:

Н_Т=45000 кДж/кг,

Т=120с,

ρ_в=1,205 кг/м³,

С_р=1,01 10³Дж/кг К,

Z=0,3,

V_св=134м³,

К_н=3,

Р₀=101кПа,

Р_н=1,64 10⁴Па.

Определим массу по формуле из [19].

где: W – интенсивность испарения, кг/с м²;

F_и – площадь испарения, м²;

площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей – на 1 м² пола помещения;

Т – время отключения трубопроводов, с.

В свою очередь интенсивность испарения определяется:

Подставив числовые значения в формулу (8.3) получим:

Определяем по формуле (8.2) массу паров жидкости:

Определим избыточное давление взрыва по формуле (8.1):

Вывод: так как максимальное давление взрыва 7,5 превышает допустимую по НПБ105-95, т.е. 5 кПа, то данное помещение относится к категории А.