Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
10. Избыточное давление взрыва DР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле
(1)
где Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3. При отсутствии данных допускается принимать Рmax равным 900 кПа;
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, вычисляемая для ГГ по формуле (6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (11), кг;
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;
Vсв - свободный объем помещения, м3;
rг.п - плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кг×м-3, вычисляемая по формуле
(2)
где М- молярная масса, кг×кмоль-1;
V0 - мольный объем, равный 22,413 м3×кмоль-1;
tp - расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры tp по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61°С;
ССТ - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле
(3)
где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;
nC, nH, nO, nX ¾ число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;
Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.
Таблица 2
Вид горючего вещества | Значение Z |
Водород | 1,0 |
Горючие газы (кроме водорода) | 0,5 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше | 0,3 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля | 0,3 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля | 0 |
11. Расчет DР для индивидуальных веществ, кроме упомянутых в п. 10, а также для смесей может быть выполнен по формуле
(4)
где НТ - теплота сгорания, Дж×кг-1;
rв - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0, кг×м-3;
Ср - теплоемкость воздуха, Дж×кг-1×К-1 (допускается принимать равной 1,01×103 Дж× кг-1×К-1);
Т0 - начальная температура воздуха, К.
12. В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении значения массы т, входящей в формулы (1) и (4), допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.
При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле
К = А·Т + 1, (5)
где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1;
Т - продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, с (принимается по п. 7).
13. Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа, определяется по формуле
т = (Va + VT) rr, (6)
где Vа - объем газа, вышедшего из аппарата, м3;
VT - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3.
При этом
Vа = 0,01Р1V, (7)
где P1 - давление в аппарате, кПа;
V - объем аппарата, м3;
VТ = V1Т + V2Т, (8)
где V1Т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V2Т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
V1Т = qT, (9)
q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3×с-1;
Т - время, определяемое по п. 7, с;
, (10)
где P2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа,
r - внутренний радиус трубопроводов, м;
L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
14. Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения
т = тр + темк + тсв.окр., (11)
где mр - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;
темк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;
тсв.окр - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.
При этом каждое из слагаемых в формуле (11) определяется по формуле
m = W Fи T, (12)
где W - интенсивность испарения, кг×с-1×м-2;
Fи - площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п. 7 в зависимости от массы жидкости тп, вышедшей в помещение.
Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (11) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работ.
15. Масса mр, кг, вышедшей в помещение жидкости определяется в соответствии с п. 7.
16. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле
W = 10-6 h Pн, (13)
где h - коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;
Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр, определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3, кПа.
Таблица 3
Скорость воздушного потока в помещении, м×с-1 | Значение коэффициента h при температуре t, °С, воздуха в помещении | ||||
10 | 15 | 20 | 30 | 35 | |
0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
0,1 | 3,0 | 2,6 | 2,4 | 1,8 | 1,6 |
0,2 | 4,6 | 3,8 | 3,5 | 2,4 | 2,3 |
0,5 | 6,6 | 5,7 | 5,4 | 3,6 | 3,2 |
1,0 | 10,0 | 8,7 | 7,7 | 5,6 | 4,6 |