Расчетное избыточное давление взрыва в помещении, зависящее от вида горючего вещества, является одним из параметров, по которому определяется категория помещения по взрывопожарной опасности.

Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов

Избыточное давление для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов Н определяется по формуле:

 

, (1)

 

где - максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа;

- начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

- масса горючего газа (ГГ), вышедшего в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (4), кг;

- коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения (1);

- свободный объем помещения, м³;

- плотность газа при расчетной температуре , , вычисляемая по формуле:

 

, (2)

 

где - молярная масса, ;

- мольный объем, равный 22,413 ;

- расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении.

- стехиометрическая концентрация ГГ, % (объемных), вычисляемая по формуле:

 

, (3)

 

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, равный 1;

- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

- коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать равным 3.

 

 

Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле:

 

, (4)

 

где - объем газа, вышедшего из аппарата, ;

- объем газа, вышедшего из трубопроводов, .

 

При этом

 

, (5)

 

где - давление в аппарате, кПа;

V - объем аппарата, м³;

 

, (6)

 

где - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, ;

- объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, ;

 

, (7)

 

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., ;

Т - время, с;

, (8)

 

где - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

- внутренний радиус трубопроводов, м;

- длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Категория помещений по взрывопожарной и пожарной опасности определяется по таблице 1.

Пример расчетной задачи по определению

Пожаровзрывоопасности помещений

 

Задача № 1

Определить категорию пожаровзрывоопасности производственного помещения (см. задание) по восстановлению взрывоопасного вещества водородом. Водород подается по трубопроводу диаметром 1м, под давлением 1,01 МПа. Длина трубопровода от задвижки с электроприводом до реактора 15 м. Объем реактора 0,9 м³. Время работы задвижки по паспортным данным 5,0 с без указания на надежность. Температура в реакторе 1200°С и в помещении 20°С. Расход газа по трубопроводу 0,12 м³/с. Плотность газа 0,0817 кг/м³. Теплота сгорания водорода 119840 кДж/кг. Имеется аварийная вентиляция с кратностью воздухообмена 8 с^-1, значение коэффициента z для водорода принимают равным 1.

 

Таблица 3 – Исходные данные для решения

Вариант	Длина, м	Ширина, м	Высота, м
	15,8	15,8
	10,2	10,2
	14,5	14,5
	12,5	12,5
	16,5	16,5
	15,2	15,2
	14,9	14,9
	18,2	18,2
	19,5	19,5
	20,5	20,5

Решение

 

Определим плотность газа по формуле (2) п.2.3.2:

кг/м³

Стехиометрическая концентрация ГГ, % (объемных), вычисляется по формуле (3):

 

%

 

При этом объем аппарата определим по формуле (5) п.2.3.2:

 

м³.

Объем газа, вышедшего из трубопровода до и после его отключения определяется по формулам (7) и (8):

 

м³;

м³.

 

Объем газа, вышедшего из трубопровода, по формуле (6) равняется:

 

=476,3 м³.

 

Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа, по формуле (4) равняется:

 

кг.

 

Избыточное давление для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов Н определяется по формуле (1):

 

=620,15 кПа.

 

При этом массу m горючих газов, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле:

 

К = Аt + 1, (9)

 

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

t – время поступления взрывоопасных веществ в помещение (t = 120 с).

 

.

 

Поскольку водород является горючим газом и DР > 5 кПа, то помещение относится к категории А (таблица 1).