Сделай Сам Свою Работу на 5

Газовоздушных смесей в помещении»

Через производственное помещение, свободный объем которого , проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d , по которому транспортируется газ с расходом (при нормальных физических условиях) и с максимальным давлением . Трубопровод оснащен системой автоматического отключения со временем срабатывания tс и обеспечением резервирования ее элементов. Длина отсекаемого участка трубопровода .

Рассчитать избыточное давление при возможном возникновении дефлаграционного взрыва газовоздушной горючей смеси в результате аварийной разгерметизации трубопровода.

Произвести оценку возможной степени поражения здания и при необходимости предложить меры по повышению взрывобезопасности сооружения.

Таблица 5. Исходные данные для расчёта

№ вар. Газ dтр, мм Lтр qн.у, м3 Vсв, м3 Pmax, кПа tс, с
метан 0,05
этан 0,1
пропан 0,15
метан 0,2
этан 0,25
пропан 0,12
метан 0,17
этан 0,19
пропан 0,18
метан 0,15
этан 0,2
пропан 0,22
метан 0,25
этан 0,14
пропан 0,1
метан 0,08
этан 0,17
пропан 0,22
метан 0,27
этан 0,32
пропан 0,15
метан 0,25
этан 0,22
пропан 0,28
метан 0,31

 

Пример расчета

Газ dтр, мм Lтр qн.у, м3 Vсв, м3 Pmax, кПа tс, с
пропан 0,2

1. Объём газа, поступившего в помещение при разгерметизации трубопровода, м3

Vг = Vг¢ + Vг¢¢,

где Vг¢ - объём газа, вытекшего через сечение трубопровода

Vг¢ = qн.уt = 0,2×28 = 5,6;

Vг¢¢ - объём газа, оставшегося в трубопроводе после срабатывания отсечного клапана [12]



Vг = 5,6 + 0,118 = 5,718.

2. В соответствии со стехиометрической формулой горения пропана (Приложение, табл. 6) с учетом молярных масс C3H8 и O2

44 кг C3H8 + 160 кг O2 = 132 кг CO2 +72 кг H2O;

массовый расход кислорода, кг/кг

= 160/44 = 3,636.

3. Массовый теоретически необходимый расход воздуха, кг/кг

4. Коэффициент избытка воздуха в помещении при образовании газовоздушной смеси

,

где - плотность пропана при нормальных физических условиях, кг/м3

(Здесь Rµ, Дж/кмоль×K – универсальная газовая постоянная.)

5. Объёмная концентрация газа в помещении при разгерметизации, %

6. Сравниваем полученное значение Cг с нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения пропана (табл. 3). Так как НКПВ < Cг < ВКПВ, газовоздушная смесь является взрывоопасной.

7. Объём газа в помещении при коэффициенте избытка воздуха в помещении α = 1, м3

.

8. Стехиометрическая концентрация газа, %

9. Масса газа, поступившая в помещение при α = 1, кг

10. Прогнозируемое избыточное давление взрыва газа в помещении, кПа по формуле (35)

,

где - максимальное давление взрыва, определяемое по справочным данным [12], при невозможности найти соответствующие данные принимается равным 900 кПа; – в кПа; z = 0,5 (учитывая сравнительно малое время tс).

Для сравнения рассчитаем избыточное давление по (36)

Как следует из выполненных расчетов, расхождение составляет

По данным табл. 7 Приложения полученное избыточное давление взрыва > 100 кПа достаточно для полного разрушения помещения (здания). Для исключения негативных последствий разгерметизации трубопровода на уровне проектирования и эксплуатации необходимо уменьшить время срабатывания автоматической системы отключения подачи газа. Примем новое значение tс = 7 с.

При пересчете получим:

Vг = 1,4 + 0,118 = 1,518 м3;

< НКПВ = 2,1 %.

Выбранное время срабатывания обеспечивает взрывобезопасный режим ликвидации аварии трубопровода. Дополнительной мерой безопасности является проветривание помещения.

Литература

1. Концепция развития горения и взрыва как области научно-технического прогресса. /Под ред. А.Г. Мержанова. – РАН. Совет по горению и взрыву. Черноголовка, 2001. – 10 с.

2. Семенов, Ю.П. Сборник задач по теплотехнике и теплоснабжению предприятий лесной и деревообрабатывающей промышленности. Учеб. пос. для вузов/Ю.П. Семенов, В.А. Дмитроц, А.Б. Левин и др. – М., Лесная пром-сть, 1986. – 144 с.

3. Панкратов, Г.П. Сборник задач по теплотехнике. – М.: Высшая школа, 1986.– 248 с.

4. Корольченко, А.Я. Процессы горения и взрыва. – М.: Пожнаука, 2007. – 266 с.

5. Девисилов, В.А. Теория горения и взрыва: практикум: учебное пособие/ В.А. Девисилов, Т.И. Дроздова, С.С. Тимофеева. Под общ. ред. В.А. Девисилова.- М.: ФОРУМ, 2012.- 352 с.

6. Радоуцкий, В.Ю. Основы пожарной безопасности: учеб. пособие/ В.Ю. Радоуцкий, А.М. Юрьев; под. общ. ред. В.Ю. Радоуцкого. – Белгород: изд. БГТУ, 2008. – 160 с.

7. Винокурова, Н.Г. Курс лекций по дисциплине «Теория горения и взрыва» для специальности 280104.65 – «Пожарная безопасность». – Санкт-Петербург: СПбУГПС, 2006. – 134 с.

8. Померанцев, В.В. Сборник задач по теории горения: Учеб. пос. для вузов /Под ред. В.В. Померанцева. – Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 152 с.

9. Померанцев, В.В. Основы практической теории горения: Учеб. пос. для вузов / Под ред. В.В. Померанцева. – Л.: Энергоатомиздат, 1973. – 264 с.

10. Баратов, А.Н. Пожарная безопасность: Учеб. пос./ А.Н. Баратов, В.А. Пчелинцев. М.: изд-во АСВ, 1997. – 176 с.

11. Ривкин, С.Л. Таблицы термодинамических свойств газов. – М.–Л.: Энергия, 1964. – 296 с.

12. ГОСТ12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

 

Приложение

Таблица 6. Стехиометрические реакции горения углеводородных газов

 

Газ Реакция горения
СH4 СH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
C2H6 2C2H6 +7O2 = 4 CO2 + 6H2O
C3H8 C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O
C4H10 2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O

 

 

Таблица 7. Степень поражения зданий при дефлаграционных взрывах

 

№ п/п Избыточное давление, кПа Степень разрушения
Полное разрушение здания
50 % разрушение
Среднее повреждение
Умеренное повреждение здания
Нижний порог повреждения человека волной давления
Малое повреждение (разбита часть остекления)

 

 

Таблица 8. Состав природных газов на магистральных газопроводах

№№ п/п Газопровод Состав газов по объему, %
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 и более тяжелые N2 CO2
Саратов -Москва 84,5 3,8 1,9 0,9 0,3 7,8 0,8
Первомайск-Сторожевка 62,4 3,6 2,6 0,9 0,2 30,2 0,1
Саратов – Н. Новгород 91,9 2,1 1,3 0,4 0,1 3,0 1,2
Ставрополь-Москва (1 нитка) 93,8 2,0 0,8 0,3 0,1 2,6 0,4
Ставрополь-Москва (2 нитка) 92,8 2,8 0,9 0,4 0,1 2,5 0,5
Ставрополь-Москва (3 нитка) 91,2 3,9 1,2 0,5 0,1 2,6 0,5
Серпухов-С.-Петербург 89,7 5,2 1,7 0,5 0,1 2,7 0,1
Брянск- Москва 92,8 3,9 1,1 0,4 0,1 1,6 0,1
Промысловка-Астрахань 97,1 0,3 0,1 2,4 0,1
Ставрополь-Грозный 98,2 0,4 0,1 0,1 1,0 0,2
Оренбург- Совхозное 91,4 4,1 1,9 0,6 1,1 0,2 0,7
Средняя Азия-Центр 93,8 3,6 0,7 0,2 0,4 0,7 0,6
Бухара- Урал 94,9 3,2 0,4 0,1 0,1 0,9 0,4
Урицк-Сторожевка 91,9 2,4 1,1 0,8 0,1 3,2 0,5
Карабулак-Грозный 68,5 14,5 7,6 3,5 1,0 3,5 1,0
Саушено-Лог-Волгоград 96,1 0,7 0,1 0,1 2,8 0,2
Коробки-Лог-Волгоград 93,2 1,9 0,8 0,3 0,1 3,0 0,7
Коробки-Жирнов-Камыши 81,5 8,0 4,0 2,3 0,5 3,2 0,5
Шебелинка-Брянск-Москва 94,1 3,1 0,6 0,2 0,8 1,2
Газли- Каган 95,4 2,6 0,3 0,2 0,2 1,1 0,2
Рудки-Минск-Вильнюс 95,6 0,7 0,4 0,2 0,2 2,8 0,1
Линево-Кологривовка-Вольск 93,2 2,6 1,2 0,7 2,0 0,3
Игрим-Нижний Тагил 95,7 1,9 0,5 0,3 0,1 1,3
Дашава- Киев 98,9 0,3 0,1 0,1 0,4 0,2
Карадаг-Тбилиси-Ереван 93,9 3,1 1,1 0,3 0,1 1,3 0,2
Джаркак-Ташкент 95,5 2,7 0,4 0,2 0,1 1,0 0,1
Шебелинка- Харьков 92,8 3,9 1,0 0,4 0,3 1,5 0,1
Угерско- Киев 98,5 0,2 0,1 1,0 0,2
Газли-Ташкент 94,0 2,8 0,4 0,3 0,1 2,0 0,4
Нюксеница-Архангельск 97,5 1,23 0,36 0,12 0,03 0,76

 

Образец титульного листа

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.