Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

Избыточное давление взрыва DР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле

(1)

где Р_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями. При отсутствии данных допускается принимать Р_max 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; V_св - свободный объем помещения, м³; r _г,п - плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг× м^-3, вычисляемая по формуле

(2)

где М - молярная масса, кг× кмоль^-1; v₀ - мольный объем, равный 22,413 м^3× кмоль^-1; t_p - 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 t_p по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61°С; С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле

(3)

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; n_C, n_н, n_o, n_X - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; К_н коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

Табл. 2.

Расчет DР для индивидуальных веществ может быть выполнен по формуле

(4)

где Н_т - теплота сгорания, Дж× кг^-1; r _в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т₀, кг× м^-3; С_р - теплоемкость воздуха, Дж× кг^-1× К^-1 (допускается принимать равной 1,01× 10³ Дж× кг^-1× К^-1); Т₀ - начальная температура воздуха, К.

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 = АТ + 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.

Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

т = (V_a + V_т) r _r, (6)

где V_а - объем газа, вышедшего из аппарата, м³; V_т - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³.

При этом

V_а = 0,01Р₁V, (7)

где P₁ - давление в аппарате, кПа; V - объем аппарата, м³;

V_т = V_1т + V_2т, (8)

где V_1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³; V_2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

V_1т = qT, (9)

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м^3× с^-1; Т - время, с;

V_2т = 0,01 p Р₂(r²₁L₁ + r²₂L₂ + ... + r²_nL_n), (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.

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 = т_р + т_емк + т_св.окр., (11)

где m_р - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; т_емк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг; т_св.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 F_и T, (12)

где W - интенсивность испарения, кг× с^-1× м^-2; F_и - площадь испарения, м², определяемая в зависимости от массы жидкости т_п, 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.

Масса т_п, кг, вышедшей в помещение жидкости.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W no формуле

W = 10^-6 h P_н (13)

где h - коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Р_нt_р, определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3, кПа. давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости

Табл. 3.