А.2 Расчет избыточного давления для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

А.2.1 Избыточное давление Dр, кПа, для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Вr, I, F, рассчитывают по формуле

, (А.1)

где p_max — максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями А. 1.4. При отсутствии данных допускается принимать p_max равным 900 кПа;

р₀ — начальное давление, кПа (допускается принимать равный 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 (А. 14), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (А. 19), кг;

Z— коэффициент участия горючего при сгорании газопаровоздушной смеси, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно А.2.3 и А. 2.4. Допускается принимать Z по таблице А.1;

V_св — свободный объем помещения, м³;

r _{г, п} ^— плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³, вычисляемая по формуле

, (А.2)

где М— молярная масса, кг/кмоль;

v₀ — мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р — 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_р 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

, (А.3)

где — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_с, n_н, n_о, n_х — число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным трем.

Таблица А.1

А.2.2 Расчет Dр, кПа, для индивидуальных веществ, кроме упомянутых в А.2.1, а также для смесей может быть выполнен по формуле

(А.4)

где H_т — теплота сгорания, Дж/кг;

r_в — плотность воздуха при начальной температуре Т₀, кг/м³;

С_р — теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) [допускается принимать равной 1,01·10³ Дж/(кг·К)];

Т₀ — начальная температура воздуха, К.

А.2.3 Приведенные в А.2.3 и А.2.4 расчетные формулы применяются для случая 100 т/(r_r,п V_св) < 0,5 С_НКПР, [С_НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа или пара, % (об.)] и помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более пяти.

Коэффициент участия Z горючих газов и паров ненагретых выше температуры окружающей среды легковоспламеняющихся жидкостей при сгорании газопаровоздушной смеси для заданного уровня значимости Q (С > ) (уровень значимости—вероятность того, что значение концентрации С превысит значение математического ожидания этой случайной величины ) рассчитывают по формулам:

при Х_НКПР £ 0,5 l и Y_НКПР £ 0,5 b

, (А.5)

при Х_НКПР > 0,5 l и Y_НКПР > 0,5 b

, (А.6)

где т — масса газа или паров ЛВЖ, поступающих в помещение в соответствии с А.2.6 и А.2.7, кг;

d — допустимые отклонения концентраций при задаваемом уровне значимости Q(C > ), приведенные в таблице А.2;

Х_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР ^— расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления газа или пара, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, соответственно, м; рассчитываются по формулам (Б.5 — Б.7);

l, b — длина и ширина помещения, соответственно, м;

F— площадь пола помещения, м²;

С₀ — предэкспоненциальный множитель, % (об.), равный:

при отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов

, (А.7)

при подвижности воздушной среды для горючих газов

, (А.8)

где U— подвижность воздушной среды, м/с;

при отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

, (A.9)

где С_н —концентрация насыщенных паров при расчетной температуре t_р, °С, воздуха в помещении, % (об.).

Концентрация С_н может быть найдена по формуле

, (A.10)

где p_н — давление насыщенных паров при расчетной температуре (находится по справочной литературе), кПа;

p₀ — атмосферное давление, равное 101 кПа.

r_п — плотность паров, кг/м³;

при подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

, (А.11)

Таблица А.2— Значения допустимых отклонений 5 концентраций при уровне значимости Q (С > )

Характер распределения концентраций	Q (С > )	d
Для горючих газов при отсутствии подвижности воздушной среды	0,100 000	1,29
	0,050 000	1,38
	0,010 000	1,53
	0,003 000	1,63
	0,001 000	1,70
	0,000 001	2,04
Для горючих газов при подвижности воздушной среды	0,100 000	1,29
	0,050 000	1,37
	0,010 000	1,52
	0,003 000	1,62
	0,001 000	1,70
	0,000 001	2,03
Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды	0,100 000	1,19
	0,050 000	1,25
	0,010 000	1,35
	0,003 000	1,41
	0,001 000	1,46
	0,000 001	1,68
Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды	0,100 000	1,21
	0,050 000	1,27
	0,010 000	1,38
	0,003 000	1,45
	0,001 000	1,51
	0,000 001	1,75

Рисунок А. 1 — Зависимость коэффициента Z от X

Уровень значимости Q (С > ) выбирают, исходя из особенностей технологического процесса. Допускается принимать Q (C > ) равным 0,05.

А.2.4 Коэффициент Z участия паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей при сгорании паровоздушной смеси может быть определен по номограмме, приведенной на рисунке А.1.

Х рассчитывают по формулам

(A.12)

где С * = j С_ст (j — эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9).

А.2.5 В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении массы т, входящей в формулы (А.1) и (А.4), допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации горючих газов и паров 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 т горючих газов, паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, рассчитанный по формуле

К = АТ + 1, (А.13)

где А — кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с^-1;

Т— продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихсяи горючих жидкостей в объем помещения, с (принимается по А. 1.2). Если в расчетной аварийной ситуации участвует аппарат (А. 1.2, перечисления а, б) с горючим газом или паровой фазой, то продолжительность поступления Т принимается равной 0 с.

А.2.6 Массу т, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа рассчитывают по формуле

т = (V_а + V_т) r _г , (А.14)

где V_а — объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

V_т — объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³.

При этом:

V_а = 0,01 p₁V, (A. 15)

где р₁ — давление в аппарате, кПа;

V— объем аппарата, м³.

V_т = V_1т+V_2т , (A. 16)

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, (A 17)

где 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;

Т— время, определяемое по А. 1.2, с.

, (А.18)

где p₂— максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r_{1,2, ... n} — внутренний радиус трубопровода, м;

l_{1,2, ... n} —длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.

А.2.7 Массу паров жидкости т, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, с которой происходит испарение легколетучих веществ, открытые емкости и т.п.), рассчитывают по формуле

т = m_p + т_емк + m_св.окр , (А. 19)

где m_p— масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

т_емк ^— масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;

m_св.окр ^— масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг. При этом каждое из слагаемых в формуле (А. 19) определяют по формуле

т = WS_иT, (A.20)

где W— интенсивность испарения, кг/(с·м²);

S_и — площадь испарения, м², определяемая в соответствии с А. 1.2 в зависимости от массы жидкости т_п, поступившей в помещение.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (А. 19) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работ.

Масса паров жидкости, поступивших в помещение при аварийной ситуации, может быть определена экспериментально или расчетным путем.

А.2.8 Массу поступившей в помещение жидкости m_п, кг, определяют в соответствии с А. 1.2.

Примеры — Расчет избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении

1. Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании паровоздушной смеси ацетона, возникающей при аварийной разгерметизации аппарата в производственном помещении.

Данные для расчета

В помещение со свободным объемом V_св = 160 м³ при аварийной разгерметизации аппарата поступает 117,9 кг паров ацетона (определенных в соответствии с приложением И). Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_р = 36 °С. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг/кмоль.

Химическая формула ацетона С₃Н₆O. Максимальное давление при сгорании стехиометрической паровоздушной смеси ацетона в замкнутом объеме Р_max = 572 кПа.

Расчет

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания ацетона равен

Стехиометрическая концентрация ларов ацетона составит

% (об.).

Плотность паров ацетона r_п при расчетной температуре t_р равна

кг/м³

Тогда избыточное давление Dр при сгорании паровоздушной смеси ацетона для расчетной аварии составит

кПа

2. Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси водорода, возникающей при аварийной разгерметизации трубопровода в производственном помещении.

Данные для расчета

Через помещение, свободный объем которого V_св = 200 м³, проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d_тр = 50 мм, по которому транспортируется водород Н₂ с максимальным расходом q = 5·10^-3 м³/с при нормальных условиях и с максимальным давлением р_т = 150 кПа. Трубопровод оснащен системой автоматического отключения с временем срабатывания 2 с и с обеспечением резервирования ее элементов. Задвижки системы установлены перед стеной помещения в месте ввода трубопровода и за стеной данного помещения в месте вывода трубопровода. Длина отсекаемого участка трубопровода L_тр = 10м. Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_p = 39 °С. Плотность водорода r_в при данной t_p равна 0,0787 кг/м³. Молярная масса водорода М = 2,016 кг/кмоль. Максимальное давление при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси водорода в замкнутом объеме р_max = 730 кПа.

Расчет

Объем водорода, поступившего в помещение в результате аварийной разгерметизации трубопровода, будет равен

V_в = V_1т ⁺ V_2т = 0,01 + 0,02945 = 0,03945 м³ ,

V_1т = q · T = 5 · 10^-3 · 2 = 0,01 м³,

м³.

Масса водорода, поступившего в помещение при расчетной аварии, составит

m_в = V_в r_в = 0,03945 · 0,0787 = 3,105 · 10^{-3 кг.}

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания водорода равен

Стехиометрическая концентрация водорода составит

% (об.).

Избыточное давление Dр при сгорании водородовоздушной смеси, образующейся в результате расчетной аварии, равно

кПа

3. Определить коэффициент Z участия паров ацетона при сгорании паровоздушной смеси для случая разгерметизации аппарата с ацетоном.

Данные для расчета

В центре помещения размером 40х40 м и высотой Н_п = 3 м установлен аппарат с ацетоном. Аппарат представляет собой цилиндр диаметром основания d_a = 0,5 м и высотой h_a= 1 м, в котором содержится 25 кг ацетона. Расчетная температура в помещении t_р = 30 °С. Плотность паров ацетона р_a при t_р равна 2,33 кг/м³. Давление насыщенных паров ацетона р_н при t_р равно 37,73 кПа. Нижний концентрационный предел распространения пламени С_НКПР ⁼ 2,7 % (об.). В результате разгерметизации аппарата в объем помещения поступит 25 кг паров ацетона за время испарения Т = 208 с. При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной среды в помещении v = 0,1 м/с.

Расчет

Параметры С₀, Х_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР приведены в примере 1 раздела Б.2.

Так как при работающей и неработающей вентиляции

при Х_НКПР < 0,5 l и Y_НКПР < 0,5 b

коэффициент Z составит:

при работающей вентиляции

при неработающей вентиляции

4. Определить коэффициент Z участия метана при сгорании газовоздушной смеси для случая аварийной разгерметизации газового баллона с метаном.

Данные для расчета

На полу помещения размером 13х13 м и высотой H_п = 3 м находится баллон с 0,28 кг метана. Газовый баллон имеет высоту h_б = 1,5 м. Расчетная температура в помещении t_p = 30 °С. Плотность метана r_м при t_p равна 0,645 кг/м³. Нижний концентрационный предел распространения пламени метана С_НКПР = 5,28 % (об.). При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной среды в помещении v = 0,1 м/с.

Расчет

C₀, X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР приведены в примере 2 раздела Б.2.

Так как при неработающей вентиляции

при Х_НКПР < 0,5 l и Y_НКПР < 0,5 b

коэффициент Z составит

А.3 Горючие пыли

А.3.1 Расчет избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси в помещении

А.3.1.1 Избыточное давление при сгорании пылевоздушной смеси Dp, кПа, рассчитывают по формуле

, (A.21)

где М— расчетная масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, кг;

Н_т — теплота сгорания пыли, Дж/кг;

p₀ — начальное атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

Z — доля участия взвешенной горючей пыли при сгорании пылевоздушной смеси;

V_св — свободный объем помещения, м³;

r_в — плотность воздуха до сгорания пылевоздушной смеси при начальной температуре То, кг/м³;

С_р — теплоемкость воздуха, ДжДкг·Л) [допускается принимать равной 1010 Дж/(кг·А)];

То — начальная температура воздуха, К,

К_н — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения.

Допускается принимать К_н равным трем.

К пылям, способным образовывать горючие пылевоздушные смеси, относят дисперсные материалы, характеризующиеся наличием показателей пожарной опасности: нижним концентрационным пределом распространения пламени, максимальным давлением, развиваемым при сгорании пылевоздушной смеси (более 50 кПа), и скоростью его нарастания, минимальным пожароопасным содержанием кислорода (менее 21 %).

А. 3.1.2 Z рассчитывают по формуле

Z = 0,5 F, (A.22)

где F— массовая доля частиц пыли размером менее критического, с превышением которого аэровзвесь становится взрывобезопасной, т. е. неспособной распространять пламя.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета Z допускается принимать Z = 0,5.

А. 3.1.3 М, кг, рассчитывают по формуле

(A.23)

где М_вз — расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

М_ав — расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг;

р_ст — стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг/м³;

V_ав — расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при аварийной ситуации в объеме помещения, м³.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета V_ав допускается принимать

М = М_вз + М_ав.

А.3.1.4 М_вз рассчитывают по формуле

М_вз = К_вз М_п, (А.24)

где К_вз — доля отложенной в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных сведений о К_вз допускается полагать К_вз = 0,9;

М_п — масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг.

А.3.1.5 М_ав рассчитывают по формуле

М_ав = ( М_ап + qТ )Кп, (А.25)

где М_ап — масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение при разгерметизации одного из технологических аппаратов, кг. При отсутствии ограничивающих выброс пыли инженерных устройств следует полагать, что в момент расчетной аварии происходит аварийный выброс в помещение всей находившейся в аппарате пыли;

q — производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг/с;

Т— расчетное время отключения, определяемое в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки. Следует принимать равным времени срабатывания системы автоматики, если вероятность ее отказа не превышает 0,000001 в год; 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год; 300 с при ручном отключении;

k_п— коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение. В отсутствие экспериментальных сведений о K_п допускается полагать:

- k_п = 0,5 — для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм;

- k_п= 1,0 — для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

А.3.1.6 М_п рассчитывают по формуле

, (A.26)

где K_r — доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

K_у — коэффициент эффективности пылеуборки. Принимают равным 0,6 при сухой и 0,7 — при влажной (ручной) пылеуборке; при механизированной вакуумной пылеуборке для ровного пола K_у принимается равным 0,9, для пола с выбоинами (до 5 % площади) — 0,7;

М₁ — масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками, кг;

М₂ — масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между текущими пылеуборками, кг.

Под труднодоступными для уборки площадями подразумевают такие поверхности в производственных помещениях, очистка которых осуществляется только при генеральных пылеуборках. Доступными для уборки местами являются поверхности, пыль с которых удаляется в процессе текущих пылеуборок (ежесменно, ежесуточно и т. п.).

А. 3.1.7 M_k (k=1,2) рассчитывают по формулам

m₁ = M₁' (1 - A )B₁, M₂ = M₂' (1 - A) B₂, (A.27)

где M₁' = (M₁₁+M₁₂+,..., +M_1n) — масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за период времени между генеральными пылеуборками, кг;

M₁₁,..., M_1n — масса пыли, выделяемая соответствующей единицей пылящего оборудования за тот же период времени, кг;

M₂' ⁼ (M₂₁+M₂₂+,..., +М_2n) — масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за период времени между текущими пылеуборками, кг;

M₂₁, ... , М_2n — масса пыли, выделяемая соответствующей единицей пылящего оборудования за тот же период времени, кг;

А — доля выделяющейся в объем помещения пыли, которая удаляется вытяжными вентиляционными системами. В отсутствие экспериментальных сведений об А полагают А = 0;

B₁, В₂ — доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей соответственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения (B₁+B₂ = 1).

При отсутствии сведений о коэффициентах B₁ и В₂ допускается полагать b₁ = 1, В₂ = 0.

А.3.1.8 M₁ и M₂ могут быть определены экспериментально (или по аналогии с действующими образцами производства) в период максимальной загрузки оборудования по формуле

, (А.28)

где G_ij, F_ij — соответственно интенсивность пылеосаждения и площадь для труднодоступных (i = 1) и доступных (i = 2) участков;

j — номер участка пылеосаждения;

T_i — промежуток времени между генеральными (i = 1) и текущими (i = 2) пылеуборками.

А.3.2 Характеристики сгорания пылепаровоздушных смесей в технологическом аппарате

А.3.2.1 Сгорание пылевоздушной смеси в аппарате может протекать как в режиме медленного, дозвукового горения, так и в режиме детонации. В подавляющем большинстве практических случаев встречается медленный (дефлаграционный) режим горения, к которому относят информацию (А.3.2.2, А.3.2.3).

А.3.2.2 Основными расчетными (в предположении достаточной стойкости корпуса аппарата к напряжениям разрыва и деформации) характеристиками взрыва пылевоздушных смесей в аппарате считают:

- р_max ^— максимальное давление при сгорании пылевоздушной смеси в аппарате, кПа, определяемое как наибольшее давление при сгорании, достигаемое в объеме аппарата при взрывном горении оптимальной пылевоздушной смеси;

- (dp/dt)_max — максимальную скорость нарастания давления при сгорании пылевоздушной смеси в аппарате, кПа/с, определяемую как наибольший наклон зависимости давления при сгорании оптимальной пылевоздушной смеси в аппарате от времени при точечном зажигании в оптимальном месте;

- k_st — индекс взрывопожароопасности пыли, кПа/м · с; k_st = (dp/dt)_max V ^1/3 (V— объем аппарата, м³).

А.3.2.3 Для не слишком протяженных технологических аппаратов объемом свыше 16 л справедливы эмпирические правила, в соответствии с которыми:

Р_mах1 = Р_mах2; (А.29)

k_st1 = k_st2 ,

где 1,2— индексы, относящиеся к двум произвольно выбранным аппаратам.

Для аппарата объемом менее 16 л расчетные значения характеристик сгорания пылевоздушных смесей (по результатам испытаний в крупномасштабной емкости) обладают достаточным запасом надежности.

А.3.2.4 Оценка расчетных значений параметров сгорания пылевоздушных смесей для протяженных аппаратов (с отношением максимального габаритного размера к минимальному порядка 5 и более), а также горения, протекающего в режиме детонации, возможна на основе экспертных заключений.

Пример

Данные для расчета

Рассчитать избыточное давление при сгорании полиэтиленовой пыли в помещении для следующих исходных данных: М_вз = 10 кг; M_ав = 90 кг; F = 0,3; H_т = 47·10⁶ Дж/кг; V_св = 2000 м³; V_ав = 20 м³; Р_в = 1,2 кг/м³; T_о = 298 К; p_ст = 0,1 кг·м³.

ОпределяемZпо формуле (А.22)

Z = 0,5F = 0,5 · 0,3 = 0,15.

Определяем М по формуле (А.23)

отсюда следует, что М = 14 кг.

Принимая К_н = 3 и подставляя исходные данные в выражение для расчетного избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси, получим:

кПа.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) МЕТОД РАСЧЕТА РАЗМЕРОВ ЗОН, ОГРАНИЧЕННЫХ НИЖНИМ КОНЦЕНТРАЦИОННЫМ ПРЕДЕЛОМ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (НКПР) ГАЗОВ И ПАРОВ

Б.1 Метод расчета зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство при неподвижной воздушной среде

Б. 1.1 Расстояния X_НКПР, Y_НКПР и Z_НКПР, м, для ГГ и ЛВЖ, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, рассчитывают по формулам

для ГГ

, (Б.1)

, (Б.2)

для паров ЛВЖ

, (Б.3)

, (Б.4)

где m_г - масса поступившего в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;

r_г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³;

m_п - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

r_г - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³;

р_н - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

К - коэффициент (К = для ЛВЖ);

Т— продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;

С_НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.).

Б. 1.2 Радиус r_б, м, и высоту Z_б, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений H_НКПР, Y_HKHP и z_НКПР.

При этом R_б > Х_НКПР, R_б > Y_НКПР и Z_б > h + R_б для ГГ и Z_б > Z_НКПР для ЛВЖ (h — высота источника поступления газа от уровня земли, м).

Для ГГ геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом R_б и высотой h_б = 2R_б при R_б £ h и h_б = h + R_б при R_б > h, внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ.

Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом R_б и высотой h = Z_НКПР при высоте источника паров ЛВЖ h < Z_НКПР и h_б = h + Z_НКПР при h ³ Z_НКПР

За начало отсчета зоны, ограниченной НКПР газов и паров, принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п.

Б. 1.3 Во всех случаях значения X_НКПР , Y_НКПР и Z_НКПР должны быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

Примеры

1. Определить размеры зоны, ограниченной НКПР паров, при аварийной разгерметизации трубопровода, транспортирующего ацетон.

Данные для расчета

Трубопровод, транспортирующий ацетон, проложен на открытом пространстве на высоте h = 0,5 м от поверхности земли. Трубопровод оснащен ручными задвижками.

Масса паров ацетона, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, определена в соответствии с приложением И и составляет m_а = 240 кг при времени испарения Т = 3600 с. Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_р = 36 °С. Плотность паров ацетона r_a при t_р равна 2,29 кг/м³. Нижний концентрационный предел распространения пламени паров ацетона С_НКПР ⁼ 2,7 % (об.). Давление насыщенных паров ацетона р_н при t_p равно 48,09 кПа.

Расчет

Расстояния X_НКПР , Y_НКПР и Z_НКПР для ацетона, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, составят

Таким образом, граница зоны, ограниченной НКПР паров, по горизонтали будет проходить на расстоянии 41,43 м от обечайки трубопровода, а по вертикали — на высоте h_б = Z_HKHP = 1,55 м от поверхности земли.

2. Определить размеры зоны, ограниченной НКПР газов, при аварийной разгерметизации емкости с метаном на открытом пространстве.

Данные для расчета

При разгерметизации емкости в атмосферу поступит 20 кг метана. Емкость представляет собой цилиндр с основанием радиусом 1 м и высотой h_а = 10 м. Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_р = 30 °С. Плотность метана r_м при t_р равна 0,645 кг/м³. Нижний концентрационный предел распространения пламени метана С_НКПР ⁼ 5,28 % (об.)

Расчет

Расстояния X_НКПР , Y_НКПР и Z_НКПР для метана, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, составят

м,

м,

Таким образом, для расчетной аварии емкости с метаном геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом R_б = 26,18 м и высотой h_б = h_а + R_б = 10 + 26,18 = 36,18 м. За начало зоны, ограниченной НКПР газов, принимают внешние габаритные размеры емкости.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: