4) Применение первичных средств пожаротушения

Несмотря на распространенность системы защиты аппаратов от разрушения при взрыве, ее нельзя назвать достаточно прогрессивной, так как в этом случае не предотвращается сам взрыв.

Второй способ защиты аппаратов от разрушения более активен. Он заключается в подавлении начавшейся химической реакции взрыва, т. е. взрывное горение прекращается до того, как давление повысится до опасного предела. Известно, что время достижения максимального давления при взрыве углеводородных смесей достигает 50—100 м/сек без учета периода индукции. Нарастание давления от начала его появления до 1 атм. длится 10—20 м/сек. В дальнейшем скорость нарастания давления быстро возрастает. Если уловить первоначальный момент нарастания давления, химическую реакцию можно затормозить и погасить быстрым введением какого-либо инертного вещества.

Подавляющее устройство состоит из пиропатрона и разрывного сосуда с огнегасительной жидкостью. После взрыва пиропатрона, при улавливании соответствующего импульса датчиком, огнегасительное или ингибирующее вещество под

давлением распыляется внутрь защищаемого объема. В качестве таких веществ используют воду, четыреххлористый углерод, хлорбромметан, порошковые составы и другие вещества. Перспектива таких устройств защиты от взрыва бесспорна.

3.3 Расчет инженерно-технических решений, направленных на обеспечение пожарной безопасности технологического процесса расчет гравийного огнепреградителя

Производственные парогазовоздушные коммуникации защищают от распространений пламени сухими огнепреградителями: сетчатыми, кассетными, гравийными или металлокерамическими, основной расчетный параметр которых - критический диаметр канала огнепреграждающего элемента. ,

Ниже приводится методика расчета гравийного огнепреградителя.

1. Составляют уравнение сгорания в воздухе 1 моля горючего вещества и определяют концентрацию компонентов в исходной горючей смеси стехиометрического состава:

NH₃+0.75(O₂+3.76N₂) 0.5N₂+1.5H₂O+0.75·3,76N₂

где φ_г - концентрация горючего компонента в исходной смеси стехиометрического состава, об. доли;

m_i - количество молей i-го компонента в смеси;

n - количество компонентов в смеси;

φ_а - концентрация воздуха в исходной смеси.

Для горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, Сl, Вr, I и F, определяют стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении сгорания:

где n_с, n_н, n_х и n_о - соответственно число атомов в молекуле горючего углерода, водорода, галоидов и кислорода. В этом случае:

2. Определяют удельную газовую постоянную исходной смеси R, а также ее удельную теплоемкость c_р и коэффициент теплопроводности λ

R - удельная газовая постоянная горючей смеси, Дж /(кг∙К):

( Дж /(кг∙К))

Величина коэффициента теплопроводности двухкомпонентной парогазовоздушной смеси определяется по формуле:

(Вт/(м·К))

Удельную теплоемкость горючей смеси находят из выражения(Дж/кг·К):

По табл. 1 приложения 16 методички находят нормальную скорость распространения пламени u_н.

U_н=0,23 м/с

3. Определяют критический диаметр каналов в слое гранул (гравия):

где R - удельная газовая постоянная исходной смеси, Дж/(кг·К);

t_р - температура исходной смеси, °С;

λ - коэффициент теплопроводности исходной смеси, Вт/(м·К);

u_н - нормальная скорость распространения пламени, м/с;

с_р - удельная теплоемкость исходной смеси, Дж/(кг·К);

Р_р - давление исходной смеси, Па.

4. Определяют фактический диаметр каналов в сдое гранул d:

где К_σ - коэффициент безопасности; обычно принимают К_σ ≥ 2.

5. Определяют диаметр гранул (гравия) насадки огнепреградителя d_гр по таблице приложения 16 методички

d_гр=0,004м

6. Определяют вязкость компонентов горючей смеси при рабочей температуре:

горючего вещества (газа, пара)

где μ_г и μ_о - коэффициенты динамической вязкости газа (пара) со­ответственно при рабочей температуре t_р и при температуре t₀, при которой они приведены в справочной литературе, Па·с;

значения коэффициента динамической вязкости и константы С некоторых веществ при температуре t₀= 0°С приведены в табл. 10 приложения 16; воздуха μ_в - по табл. 15 приложения 16.

7. Определяют вязкость двухкомпонентной горючей смеси при рабочей температуре:

где индекс "г" имеет отношение к горючему веществу;

индекс "в" имеет отношение к воздуху;

М - молекулярная масса компонента; молекулярная масса воздуха Мв=28,96 кг/кмоль;

μ - коэффициент динамической вязкости, Па·с. При стехиометрической концентрации горючего вещества в исходной горючей смеси менее 5% об. вязкость, плотность и другие показатели горючей смеси можно принимать по воздуху.

8. Дальнейшие расчеты проводят с использованием метода последовательных приближений, для чего задаются значением фиктивной скорости ω_ф; обычно принимают ω_ф = 0,2 - 1,5 м/с.

9. Определяют число Рейнольдса для газового потока в пористом слое гранул:

10. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления слоя гранул λ_г и гравийном огнепреградителе в зависимости от значения числа Rе:

при Rв≤40

11. Принимают высоту слоя гранул в огнепреградителе Н:

Н = (40 - 50) d_гр=50*0,004=0,2 ,м .

12. Определяют диаметр корпуса огнепреградителя D как наибольшую величину из следующих двух значений:

D=20*d_гр=20*0,004=0,08 (м)

13. Результаты расчета параметров огнепреградителя (техническая характеристика):

горючее вещество- аммиак;

критический диаметр каналов d_кр, -0,00528м;

диаметр гранул d_гр,-0,004м;

высота слоя гранул Н, -0,2м;

диаметр корпуса огнепреградителя D,-0,08 м;