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 t_с 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

Пример расчета

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

V_г = V_г^¢ + V_г^¢¢,

где V_г^¢ - объём газа, вытекшего через сечение трубопровода

V_г^¢ = q_н.уt = 0,2×28 = 5,6;

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

V_г = 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 R_µ, Дж/кмоль×K – универсальная газовая постоянная.)

5. Объёмная концентрация газа в помещении при разгерметизации, %

6. Сравниваем полученное значение C_г с нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения пропана (табл. 3). Так как НКПВ < C_г < 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 t_с).

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 t_с = 7 с.

При пересчете получим:

V_г = 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

Таблица 7. Степень поражения зданий при дефлаграционных взрывах

Таблица 8. Состав природных газов на магистральных газопроводах

Образец титульного листа

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: