Расчёт избыточного давления взрыва

Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н определяем по формуле:

где V_св=0,8·L·S·H

V_св=0,8·36·10·10 =2880 м³

P_max= 682 кПа - максимальное давление взрыва;

P₀ =101,25 кПа - атмосферное давление;

Z - коэффициент участия паров газа во взрыве рассчитывается по приложению Б, ТКП 474-2013, Z = 0,3

m - масса вышедшего газа, кг;

ρ_п - плотность пара, кг/м³;

C_ст - стехиометрическая концентрация газа, %;

К_н- коэффициент учитывающий не герметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, принимаем равным 3.

 

Определяем массу m этанола образовавшегося при аварии:

где ρ_ж - плотность жидкости.

ρ_ж = 785 кг/м³

 

Определяем V_A - объем газа, вышедшего из аппарата, м³

V_a = 0,01 P₁ V = 0,01 300 = 0,00297 м³

где: Р₁ – давление в аппарате, кПа;

V – объем аппарата, м³. V = = 0,00251 м³

 

Определяем V_Т – объем жидкости, вышедшей из трубопроводов, м³.

V_1T - объем жидкости, вышедшей из аппарата до отключения, м³;

V_2T - объем жидкости, вышедшей из аппарата после отключения, м³;

q = 0,0057*10^-3 м³/с - производительность насоса;

Т =300 с - т.к. время отключения трубопроводов (ручное).

 

Определяем объём жидкости, вышедшей из обоих трубопроводов V_Т2 после того как задвижки были закрыты:

V_2T= 0,01·p·2·P₂ ·L = 0,01·2·3,14·350· ·2 = 0,124 м³

где: Р₂ – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r – внутренний радиус трубопроводов, м;

L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

 

V_T = 0,124 + 0,00171 = 0,126 м³

 

m_г = (0,00297 + 0,126)·785 =101,19 кг

 

Определяется масса испарившейся ЛВЖ по формулам:

Определяется площадь испарения в соответствии с А.2.2. [2]

,

л

А.2.2 Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости. Площадь разлива при наличии устройств ограничения растекания равна площади в пределах устройства, при этом объем ограждения должен надежно удерживать весь объем аппарата либо вмещать максимально возможный объем жидкости, истекающий из трубопроводов (аппарата) до их полного отключения. При отсутствии устройств, ограничивающих растекание, площадь растекания определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на 1 м² пола помещения, значит V_ж= 128,9 л разливается на S=300 м² . Площади помещения F_и = S∙L = 288 м² < 300м² следовательно площади разлива 288м².

 

Давление насыщенных паров определяется для каждого вещества по формуле Антуана:

=14,22 кПа

 

где A, B, C_А – константы Антуана

А = 7,81158,В = 1918,508,С_А = 252,125 - константы уравнения Антуана

 

Определяется интенсивность испарения.

W = 10^-6h P_н

М=46,07 кг/кмоль - молекулярная масса;

Р_Н = 14,22 кПа - давление насыщенных паров;

h - коэффициент, принимаемый по таблице А.1 ТКП 474-2013 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

Определяется скорость движения воздуха в помещении U (м·с^-1) из выражения

,

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

L – длина помещения, м.

W = 10^-6×h× ×P_н=10^-6×1,3× 14,22=125,5×10^-6

Определяется время полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ

ч,

но не более Т=3600 с.

=128,9 м²

Т.к. время полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ более 3600 с, то далее для расчетов время испарения разлившейся в помещении ЛВЖ берем 3600с.

 

Определяется масса испарившейся с поверхности разлива жидкости.

m=W F_и Т

 

m = (W×F_и×Т)/K = (128,9∙10^-6 × 125,5×3600)/5 = 11,64 кг

Определяем коэффициент К с целью учёта работы аварийной вентиляции:

К = А×Т + 1=4/3600×3600+1=5

Определяется средняя концентрация паров ЛВЖ по формулам:

Определяется плотность пара.

 

V₀ =46,07 м³/кмоль-молярный объем;

T_P =36°С - рабочая температура;

М=46,07 кг/кмоль - молярная масса;

Определяется средняя концентрация паров ЛВЖ в помещении и сравнивается с нижним концентрационным пределом распространения пламени.

 

m = 37,44 кг - масса испарившейся жидкости;

_гп=1,8 кг/м³- плотность пара;

V_св = 2880 м³ - свободный объем помещения;

 

Определяем концентрацию насыщенных паров:

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания:

b = n_c +

где: n_c, n_н, n_к, n_o – число атомов С,Н,О и галоидов в молекуле.

Стехиометрическая концентрация ЛВЖ:

Определяем величину С*:

где: j – эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый 1,9.

Т.к. С_н > С^* (14,04 > 12,24), то Х = 1.

По номограмме приложения Б ТКП-474 определяем значение коэф-фициента участия паров ЛВЖ во взрыве Z. При Х = 1 коэффициент Z = 0,3.

Рассчитываем избыточное давление взрыва Δр:

 

Т.к. избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, то необходимо производить расчет категории В1 – В4 помещения.

Определяем пожарную нагрузку:

G - количество материала пожарной нагрузки;

- низшая теплота сгорания материала пожарной нагрузки, МДж·кг^-1

Определяется количество материала пожарной нагрузки

,

V_ж=1000∙m_ж∕p_ж=1000∙101,19/785=128,9 л

Q=101190∙27,2= 2752368 МДж

Производится расчёт удельной пожарной нагрузки

где S=288 м² - площадь размещения пожарной нагрузки.

q=2752368/288=4698,8 МДж/м²

Т.к. расчёт удельной пожарной нагрузки q =9556,8 МДж/м² превышает q =2200 МДж/м², то помещение относится к категории В1 в соответствии с п.5.3.1. табл.2 ТКП 474-2013.