5.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями

Пример 4

1. Исходные данные.

1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с объемом ацетона в каждой по V_a = 80 л = 0,08 м³. Размеры помещения L×S×Н = 12 ∙ 6 ∙ 6 м. Объем помещения V_п = 432 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 ∙ 432 = 345,6 м³. Площадь помещения F = 72 м².

1.2. Молярная масса ацетона M = 58,08 кг ∙ кмоль^-1. Константы уравнения Антуана: А = 6,37551; В = 1281,721; С_а = 237,088. Химическая формула ацетона С₃Н₆О. Плотность ацетона (жидкости) ρ_ж = 790,8 кг ∙ м^-3. Температура вспышки ацетона t_всп = -18 °С.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения, исходя из условия, что 1 л ацетона разливается на 1 м² пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Мурманск) согласно [3] t_р = 32 °С.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим в соответствии с требованиями [1] и данного Пособия.

3.1. По формуле (А.2) [1] определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре t_р = 32 °С:

0246S10-12291

3.2. Согласно Пособию определяется значение давления насыщенных паров ацетона 0246S10-12291

 откуда расчетное значение Р_н = 40,95 кПа).

3.3. По формуле (А.13) [1] определяется значение интенсивности испарения ацетона

0246S10-12291

4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет:

F_и = 1,0 ∙ V_a = 1,0 ∙ 80 = 80 м².

Поскольку площадь помещения F = 72 м² меньше рассчитанной площади разлива ацетона F_и = 80 м², то окончательно принимаем F_и = F = 72 м².

5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, m рассчитывается по формуле (А.12) [1]:

m = 3,1208∙ 10^-4 ∙ 72 ∙ 3600 = 80,891 кг.

В этом случае испарится только масса разлившегося из бочки ацетона и m = m_п = V_a ∙ ρ_ж = 0,08 ∙ 790,8 = 63,264 кг.

6. Избыточное давление взрыва ∆Р согласно формуле (20) Пособия будет равно:

0246S10-12291

7. 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 объемом дизельного топлива марки «З» (ГОСТ 305-82) V_a = 6,3 м³. Размеры помещения L×S×Н = 4,0 ∙ 4,0 ∙ 3,6 м. Объем помещения V_п = 57,6 м³. Свободный объем помещения V_св = 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 «З» M = 172,3 кг ∙ кмоль^-1. Брутто-формула С_12,343Н_23,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 °С ρ_ж = 804 кг ∙ м^-3. Константы уравнения Антуана: А = 5,07828; В = 1255,73; С_а = 199,523. Температура вспышки t_всп > 40 °С. Теплота сгорания 0246S10-12291

. Нижний концентрационный предел распространения пламени C_НКПР = 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 в данном районе (г. Благовещенск) согласно [3] t_p = 41 °С. Плотность паров дизельного топлива при t_p = 41 °С 0246S10-12291

. Расчетное время отключения трубопроводов по п. А.1.2 [1] Т_а = 300 с, длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] Т = 3600 с.

3. Объем V_ж и площадь разлива F_и поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. А.1.2 [1]:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

Поскольку площадь помещения F = 16 м² меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива F_и = 6776 м², то окончательно принимаем F_и = F = 16 м².

4. Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива P_н при расчетной температуре t_p = 41 °С:

0246S10-12291

 

P_н = 0,72 кПа.

5. Интенсивность испарения W дизельного топлива составит:

0246S10-12291

6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, m 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 приложением Д [1].

7.1. Средняя концентрация паров дизельного топлива C_ср в помещении составит:

0246S10-12291

 

C_ср = 0,18 % (об.) < 0,5 ∙ С_НКПР = 0,5 ∙ 0,6 = 0,3 % (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z расчетным методом.

7.2. Значение С_н будет равно:

0246S10-12291

7.3. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива C_ст согласно формуле (А.3) [1], исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива, составит:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

7.4. Значение параметра С^* будет равно:

C^* = 1,9 ∙ 1,12 = 2,13 % (об.).

7.5. Поскольку С_н = 0,71 % < C^* = 2,13 % (об.), то рассчитываем значение параметра X:

0246S10-12291

7.6. Согласно рис. Д.1 приложения Д [1] при значении X = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z = 0.

8. Избыточное давление взрыва ∆Р согласно формуле (А.1) [1] составит:

0246S10-12291

9. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

10. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = V_ж ∙ ρ_ж = 6,776 ∙ 804 = 5448 кг;

0246S10-12291

;

S = F = 16 м²;

0246S10-12291

11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж ∙ м^-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

Пример 6

1. Исходные данные.

1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находятся два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения L×S×Н = 32 ∙ 10 ∙ 8 м. Объем помещения V_п = 2560 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 ∙ 2560 = 2048 м³. Площадь помещения F = 320 м². Объем каждого бака F_ап = 0,5 м³. Степень заполнения бака лаком ε = 0,9. Объем лака в баке V_a = ε ∙ V_ап = 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 Т_а = 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака F_eмк = 1,54 м². Общая поверхность 10 шт. свежеокрашенных полюсных катушек F_cв.окр = 6,28 м².

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 (φ_i = 95,83 % (масс.) ксилола и φ₂ = 4,17 % (масс.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 ρ_ж = 953 кг ∙ м³. Молярная масса ксилола M = 106,17 кг ∙ кмоль^-1, уайт-спирита M = 147,3 кг ∙ кмоль^-1. Химическая формула ксилола С₈Н₁₀, уайт-спирита C_10,5H_21,0. Плотность жидкости ксилола ρ_ж = 855 кг ∙ м^-3, уайт-спирита ρ_ж = 760 кг ∙ м^-3. Температура вспышки ксилола t_всп = 29 °С, уайт-спирита t_всп = 33 °С. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола C_НКПР = 1,1 % (об.), уайт-спирита С_НКПР = 0,7 % (об.). Теплота сгорания ксилола  кДж ∙ кг^-1 = 43,15 МДж ∙ кг^-1, уайт-спирита 0246S10-12291

кДж ∙ кг^-1 = 43,97 МДж ∙ кг^-1. Константы уравнения Антуана для ксилола А = 6,17972; B = 1478,16; C_а = 220,535; для уайт-спирита A = 7,13623; В = 2218,3; С_а = 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 (г. Москва) согласно [3] t_p = 37 °С. Плотность паров при t_р = 37 °С:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п. А.1.2 в) [1] Т_а = 300 с, длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] Т = 3600 с.

3. Объем V_ж, площадь разлива F_p поступившего в помещение при расчетной аварии лака и площадь испарения F_н определяются в соответствии с положениями п. А.1.2 [1]:

0246S10-12291

 

+ 0,785 ∙ (0,025² ∙ 10 + 0,04² ∙ 10) = 0,487 м³ = 487 л;

 

F_p = 0,5 ∙ 487 = 243,5 м²;

 

F_и = F_p + F_емк + F_св.окр. = 243,5 + 1,54 + 6,28 = 251,3 м².

4. Определяем давление насыщенных паров Р_н ксилола и уайт-спирита при расчетной температуре t_p = 37 °С:

- для ксилола

0246S10-12291

 

Р_и = 2,755 кПа;

- для уайт-спирита

0246S10-12291

 

P_н = 0,964 кПа.

5. Интенсивность испарения W растворителя составит:

- по ксилолу

0246S10-12291

- по уайт-спириту

0246S10-12291

6. В соответствии с положениями п. А.2.5 [1] определяем массу паров, поступивших в помещение, m по наиболее опасному компоненту - ксилолу:

m = 2,8387 ∙ 10^-5 ∙ 251,3 ∙ 3600 = 25,6812 кг.

7. Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с приложением Д [1], принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.

7.1. Средняя концентрация C_ср паров растворителя в помещении составит:

0246S10-12291

 

C_ср = 0,30 % (об.) < 0,5 ∙ С_НКПР = 0,5 ∙ 0,7 = 0,35 % (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.

7.2. Значение C_н будет равно:

0246S10-12291

7.3. Значение C₀ будет равно:

0246S10-12291

7.4. Расстояния X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР составят:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

7.5. Коэффициент участия паров растворителя во взрыве Z согласно формуле (Д.2) приложения Д [1] составит:

0246S10-12291

8. Значение стехиометрической концентрации С_cт согласно формуле (А.3) [1] составит:

- для ксилола

0246S10-12291

 

0246S10-12291

- для уайт-спирита

0246S10-12291

 

0246S10-12291

9. Избыточное давление взрыва ∆Р согласно формуле (А.1) [1] составит:

0246S10-12291

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 или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1]. Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции А = 6 ч^-1.

11.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной А = 6 ч^-1 = 1,6667 ∙ 10^-3 с^-1, согласно п. 3.4 Пособия скорость движения воздуха в помещении составит:

U = A ∙ L = 1,6667 ∙ 10^-3 ∙ 32 = 0,05 м ∙ c^-1.

11.2. Интенсивность испарения W растворителя (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м ∙ с^-1 (с некоторым запасом коэффициент η = 1,6 в соответствии с табл. А.2 [1]) будет равна:

0246S10-12291

11.3. Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) m_и составит:

m_и = 4,5420 ∙ 10^-5 ∙ 251,3 ∙ 3600 = 41,0906 кг.

11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], будет равна:

0246S10-12291

11.5. Средняя концентрация C_ср паров растворителя в помещении составит:

0246S10-12291

 

C_ср = 0,07 % (об.) < 0,5 ∙ C_НКПР = 0,5 ∙ 0,7 = 0,35 % (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.

11.6. Значение C₀ будет равно:

0246S10-12291

11.7. Расстояния X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР составят:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

Значения X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР согласно приложению Д [1] принимаются равными 0, поскольку логарифмы указанных в формулах сомножителей дают отрицательные значения. Следовательно, согласно формуле (Д.1) приложения Д [1] коэффициент участия паров растворителя также равен Z-0. Подставляя в формулу (А.1) [1] значение коэффициента Z = 0, получим избыточное давление взрыва ∆Р = 0 кПа.

11.8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена A = 6 ч^-1 не относится к категории А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

11.9. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = 2 ∙ V_a ∙ ρ_ж = 2 ∙ 0,45 ∙ 855 = 769,5 кг;

 

0246S10-12291

 

S = 2 ∙ F_емк = 1,54 ∙ 2 = 3,08 м²

(согласно п. Б.2 [1] принимаем S = 10 м²);

0246S10-12291

11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж ∙ м^-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена А = 6 ч^-1 согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.