Максимальное давление развиваемое при сгорании стехиометрической

dizel2012, остыньте. Во-первых детонации не будет, а будет дефлаграция, во- вторых плюсовать ничего не надо.Надо определить давление взрыва отдельно для разгерметизации и разлива с испарением
каждого вещества. За расчётное принять максимальное значение.

А вот что касается значения максимального давления, то никак не пойму по какой формуле его считать?Элина82 ®

Считать нужно по формуле А1 (СП12).

При расчете зоны взрыва пентана (или теплового воздействия) если попадает бочка ацетона, то она нагреется и взорвется.StudentFF

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

ГОСТ Р 12.3.047-98 — Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля

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

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 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

где V_а — объем газа, вышедшего из аппарата, м 3 ;

V _т — объем газа, вышедшего из трубопроводов, м 3 .

где р₁ — давление в аппарате, кПа;

V— объем аппарата, м 3 .

где V _1т — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м 3 ;

V _2т — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м 3 .

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;

Т— время, определяемое по А. 1.2, с.

, (А.18)

где p ₂ — 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

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

где W— интенсивность испарения, кг/(с·м 2 );

S _и — площадь испарения, м 2 , 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

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

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/м 3

Тогда избыточное давление D р 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 м 3 , проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d _тр = 50 мм, по которому транспортируется водород Н₂ с максимальным расходом q = 5·10 -3 м 3 /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/м 3 . Молярная масса водорода М = 2,016 кг/кмоль. Максимальное давление при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси водорода в замкнутом объеме р_max = 730 кПа.

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

м 3 .

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 D р 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/м 3 . 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.

Так как при работающей и неработающей вентиляции

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/м 3 . 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.

C ₀ , X _НКПР , Y_НКПР, Z_НКПР приведены в примере 2 раздела Б.2.

Так как при неработающей вентиляции

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 D p , 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;

p ₀ — начальное атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

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

V _св — свободный объем помещения, м 3 ;

r _в — плотность воздуха до сгорания пылевоздушной смеси при начальной температуре То, кг/м 3 ;

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

Т о — 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

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.

При расчете значений критериев пожарной опасности при сгорании газопаровоздушных смесей в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант развития пожара (в период пуска, остановки, загрузки, выгрузки, складирования, ремонта, нормальной работы, аварии аппаратов или технологического процесса). При этом в помещение поступает (или постоянно находится) максимальное количество наиболее опасных в отношении последствий сгорания газопаровоздушных смесей и пожара веществ и материалов. Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие газовоздушные или паровоздушные смеси, определяют, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов;

б) все содержимое аппарата поступает в помещение;

в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяют в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и оно должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии. Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

— времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с);

— 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

— 300 с при ручном отключении.

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости. Площадь испарения при разливе на пол определяют (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м 2 , а остальных жидкостей — на 1 м 2 пола помещения;

д) происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;

е) длительность испарения жидкости принимают, равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

Свободный объем помещения определяют как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно, равным 80 %, геометрического объема помещения.

Определение пожароопасных свойств веществ и материалов проводят на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давление, температура и т.д.).

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

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

, (2.1)

где p_max — максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме. 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, кг;
Z— коэффициент участия горючего при сгорании газопаровоздушной смеси. Допускается принимать Z по таблице 2.1; V_св — свободный объем помещения, м 3 ; ρ _{г, п} — плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м 3 ;

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 tр определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С;

С_ст — стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле

, (2.2)

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;

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

Вид горючего вещества	Значение Z
Водород и нагретые выше температуры вспышки высокотемпературные органические теплоносители	1,0
Горючие газы	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	0,0

Расчет избыточного давления для индивидуальных веществ и смесей

Расчет D_р, кПа, для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей может быть выполнен по формуле

(2.3)

где H_т — теплота сгорания, Дж/кг;
ρ_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.

Примеры расчета избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении:

Пример 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 м 3 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.

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания ацетона равен

Стехиометрическая концентрация паров ацетона составит

%(об.).

Плотность паров ацетона ρ_п при расчетной температуре t_р равна

кг/м 3

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

кПа

Пример 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 м 3 , проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d_тр = 50 мм, по которому транспортируется водород Н₂ с максимальным расходом q = 5·10-3 м 3 /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 ρ_в при данной t_p равна 0,0787 кг/м 3 . Молярная масса водорода М = 2,016 кг/кмоль. Максимальное давление при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси водорода в замкнутом объеме р_max = 730 кПа.

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

м 3 .

Масса водорода, поступившего в помещение при расчетной аварии, составит
m_в = V_в ρ_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 D_р при сгорании водородовоздушной смеси, образующейся в результате расчетной аварии, равно

кПа

Расчет избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси в помещении

Избыточное давление при сгорании пылевоздушной смеси D_p, кПа, рассчитывают по формуле

, (2.4)

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;
ρ_В — плотность воздуха до сгорания пылевоздушной смеси при начальной температуре Т_о, кг/м 3 ;
С_р — теплоемкость воздуха, ДжДкг·Л) [допускается принимать равной 1010 Дж/(кг·А)];
Т_о — начальная температура воздуха, К,
К_н — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения.
Допускается принимать К_н равным трем.

Z рассчитывают по формуле

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