Пример решения задачи

Задача. На участок вакуумного напыления, расположенный в отдельном помещении (8 х 16 х 4 м), доставляется на тележке сменный запас ЛВЖ в составе: 8 л изопропилового спирта во фляге, 2 л этилового спирт в литровых стеклянных бутылях.

Возможны два варианта аварийной ситуации:

1. Разлив при разгрузке 2 л этилового спирта;

2. Разлив 8 л изопропилового спирта при расфасовке в стеклянные бутыли.

Для анализа выбираем наиболее невыгодный вариант - разлив 8 л спирта. Суть ситуации состоит в том, что разлившийся спирт растекается по полу помещения, происходит его испарение, в результате этого в помещении образуется паровоздушная смесь, воспламенение которой может привести к взрыву.

Поскольку спирт является ЛВЖ с температурой вспышки 13 ºС, то помещение участка может относиться к категории А, если расчетное избыточное давление взрыва ΔР превосходит

5 кПа. Следовательно, необходимо произвести расчет ΔР.

Расчет ΔР будем производить по формуле (1), но предвари­тельно определим величины некоторых входящих в нее параметров. Прежде всего определим массу паров изопропилового спирта, по­ступивших в помещение, для чего используем формулу (5):

m = W ∙ F_И ∙ T

При этом F_И = 8 м² (так как 1 л спирта растекается на площади 1 кв. м.).

Интенсивность испарения W определяем по справочным данным (см. табл. 7) при этом считаем, что температура спирта при расчетной аварийной ситуации равна температуре воздуха в рабочей зоне помещения. Поскольку помещение оборудовано венти­ляционной системой для нормализации параметров микроклимата, принимаем температуру воздуха равной максимально допустимой температуре для теплого периода года (по ГОСТ 12.1.005-88). В нашем случае температуру воздуха принимаем равной 25 ºС. (Если помещение не оборудовано вентиляционными системами, то температуру, воздуха выбирают в зависимости от района строи­тельства по СНиП 2.01.01- 88 как абсолютную максимальную температуру. Например, для г. Минска такая температура составляет 18 ºС).

Скорость воздушного потока над поверхностью испарения спирта принимаем равной 0.

Следовательно, по табл. 7 скорость испарения изопропилового спирта

U_Ж = 0,059 м³/м² ∙ ч = 1,63 ∙ 10^-5 м³/м² ∙ с.

Для определения длительности испарения Т рассчитаем время полного испарения всего разлившегося спирта. (Если это время превосходит 1 час, то в формулу (5) в качестве параметра Т подставим 1 ч или 3600 с.

, (9)

Поскольку по нашим справочным данным (см. табл. 7) ско­рость испарения имеет единицу измерения (м³/м² ∙ с), то чтобы получить интенсивность испарения, умножаем скорость U_Ж на плот­ность паров ρ_П (см. табл. 8). Получаем

Следовательно,

Поскольку полное время испарения изопропилового спирта превышает 3600 с, то для расчета массы его паров, поступивших в помещение, мы берем время 3600 с.

Соответственно,

m = W ∙ F_И ∙ T = 3600 ∙ 4 ∙ 10^-5 ∙ 8 = 1,15 кг

z = 0,3 (так как спирт нагрет до температуры 25 ºС, что превосходит температуру вспышки,

равную 13 ºС)

V_СВ = 0,8 ∙ V_{ПОМЕЩЕНИЯ} = 0,8 ∙ 512 =410 м³.

По табл. 8 находим плотность паров спирта ρ_П = 2,45 кг/м³

поскольку

(так как химическая формула спирта С₃Н₈O, т. е. n_C = 3, n_H = 8, n_X = 0, n_O = 1)

К_H = 3

Подставив найденные величины в формулу (1), получим

.

Поскольку полученное расчетное значение избыточного дав­ления взрыва паровоздушной смеси не превышает 5 кПа, то производственное помещение не относится к категории А.

Данное помещение относится к категории Д, так как в нем отсутствуют вещества и материалы, указанные в табл. СН'ГП 24-86 для категорий Б, В и Г.

В то же время в нем имеется взрывоопасная зона класса В - Iа (так как взрывоопасная паровоздушная смесь образуется в аварийной ситуации в месте расфасовки изопропилового спирта).

Для определения размеров взрывоопасной зоны рассчитаем объем взрывоопасной парово-здушной смеси, для расчета использу­ем формулу (8):

так как

(по табл. 8).

Так как 5% от свободного объема помещения составляет 20,5 куб м. то V_ВЗР менее этой величины.

Следовательно, взрывоопасная зона В - Ia в помещении име­ет размеры до 5 м по горизонтали и вертикали от места расфасовки изопропилового спирта.