9.3.2.Розрахунок надлишкового тиску для горючих газів, парів лзр і гр

Розрахунок надлишкового тиску для індивідуальних горючих речовин, які складаються з атомів С, Н, О, N, CI, Br, I, F

Надлишковий тиск вибуху ( ) для індивідуальних горючих речовин, які складаються з атомів С, Н, О, N, CI, Br, I, F визначається за формулою:

, (9.1)

де: Р_max – максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші в замкнутому об’ємі, який визначається експериментально або приймається за довідниковими даними. При відсутності даних допускається приймати тиск Р_max = 900 кПа;

Р_о – початковий тиск; допускається приймати рівним 101 кПа;

m – маса горючого газу або парів легкозаймистих та горючих рідин, які надійшли до приміщення при аварії, кг; для горючих газів обчислюється за формулою (9.6), для ЛЗР чи ГР – за формулою (9.11);

V_в – вільний об’єм приміщення, м³;

ρ_Г,П – густина газу або парів при розрахунковій температурі t_р, кгм^–3, що визначається за формулою:

, (9.2)

де: – молярна маса, кг∙кмоль^-1;

– мольний об’єм, що дорівнює 22,413 м³ кмоль^-1 ;

– розрахункова температура, ^оС;

С_ст – стехіометрична концентрація горючих газів або парів легкозаймистих та горючих рідин, % об., що визначається за формулою:

, (9.3)

де: – стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння. Визначається за формулою: ,

де: n_c, n_н, n_о, n_х – число атомів С, Н, О і галоїдів у молекулі горючого.

К_н – коефіцієнт, який враховує негерметичність приміщення і неадібатичність процесу горіння. Допускається приймати К_н=3. Негерметичність приміщення зумовлена постійно відкритими прорізами в огороджувальних конструкціях приміщення.

Z – коефіцієнт участі горючих газів або парів у вибуху, який може бути розрахований на основі характеру розподілу газів і парів в об’ємі приміщення; допускається приймати значення Z за таблицею 9.8.;

Таблиця 9.8

Значення коефіцієнта (z) участі горючих газів або парів

ЛЗР і ГР у вибуху

Вид горючої речовини	Значення Z
Водень	1,0
Горючі гази (крім водню)	0,5
Легкозаймисті і горючі рідини, які нагріті до температури, вищої, ніж температура спалаху	0,3
Легкозаймисті і горючі рідини, які нагріті до температури нижчої, ніж температура спалаху, при наявності можливості утворення аерозолю	0,3
Легкозаймисті і горючі рідини, які нагріті до температури нижчої, ніж температура спалаху, при відсутності можливості утворення аерозолю	0

9.3.3. Розрахунок надлишкового тиску для індивідуальних горючих речовин, до складу яких не входять атоми с, н, о, n, ci, Br, I, f

Надлишковий тиск вибуху (кПа) для будь-яких індивідуальних речовин, до складу яких не входять атоми С, Н, О, СI, N, Br, I, F, а також для їх сумішей:

(9.4)

де: m – маса горючого газу або парів легкозаймистих та горючих рідин, які надійшли до приміщення при розрахунковій аварії, кг, для ГГ визначають за формулою (9.6), а для парів ЛЗР та ГР за формулою (11), кг;

Н_Т – теплота згоряння речовини, Дж/кг;

Р_о – початковий тиск, допускається приймати рівним 101 кПа;

Z – коефіцієнт участі горючих газів або парів у вибуху, який може бути розрахований на основі характеру розподілу газів і парів в об’ємі приміщення; допускається приймати значення Z за таблицею 2;

V_в – вільний об’єм приміщення, м³;

_п – густина повітря до вибуху при початковій температурі, кг/м³;

С_р – теплоємність повітря, Дж/кг ·К; допускається приймати

1010 Дж/кг ·К.

Т_о – початкова температура повітря, К;

К_н – коефіцієнт негерметичності приміщення; К_н=3.

У випадку використання в приміщенні горючих газів, легкозаймистих чи горючих рідин при визначенні значення маси (m), що входить у формулу (9.1), допускається враховувати роботу аварійної вентиляції, якщо вона забезпечена резервними вентиляторами, автоматичним пуском при перевищенні максимально допустимої вибухобезпечної концентрації речовин у повітрі та електрозабезпеченням за першою категорією надійності (ПУЕ) за умови розташування пристроїв для вилучення повітря з приміщення безпосередньо від місця можливої розрахункової аварії.

При цьому масу (m) горючих газів, парів легкозаймистих чи горючих рідин, нагрітих до температури спалаху і вище, що надійшли до приміщення, необхідно розділити на коефіцієнт К, що визначається за формулою:

, (9.5)

де: – кратність повітрообміну, що створюється аварійною вентиляцією, с^-1;

τ – тривалість надходження горючих газів та парів ЛЗР чи ГР у приміщення, с.

Масу m (кг) газу, який надійшов до приміщення під час розрахункової аварії, визначають за формулою:

, (9.6)

де: – густина газу при розрахунковій температурі t_р, що визначається за формулою (9.2), кг/м³;

V_a – об’єм газу, який вийшов із апарата, м³;

V_т – об’єм газу, який вийшов із трубопроводів, м³;

Об’єм газу (м³), який вийшов із апарата визначається за формулою:

, (9.7)

де: Р₁ – тиск газу в апараті, кПа;

Р_о – атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа;

V – об’єм апарата, м³.

Об’єм газу (м³), який вийшов із трубопроводів, визначається за формулою:

, (9.8)

де: V_1т – об’єм газу, який вийшов із трубопроводу до його перекривання, м³;

V_2т – об’єм газу, який вийшов із трубопроводу після його відключення, м³.

Об’єм газу (м³), який вийшов із трубопроводу до його перекривання, визначається за формулою:

, (9.9)

де: q – витрата газу, що визначається згідно з технологічним регламентом залежно від тиску в трубопроводі, його діаметру, температури газового середовища тощо, м³/с;

_відкл. – час відключення, с.

Об’єм газу (м³), який вийшов із трубопроводу після його відключення, визначається за формулою:

(9.10)

де: Р₂ – максимальний тиск у трубопроводі за технологічним регламентом, кПа;

Р_о – атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа;

R₁ , R₂ ,…, R_n – внутрішній радіус трубопроводів, м;

l₁ , l₂ ,…, l_n – довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м.

Масу парів рідини m (кг), які надійшли до приміщення при наявності декількох джерел випаровування (поверхня розлитої рідини, свіжопофарбована поверхня, відкриті ємності тощо), визначають за формулою:

, (9.11)

де: m_р – маса рідини, яка випарувалася з поверхні розливу, кг;

m_ємк. – маса рідини, яка випарувалася з поверхні відкритої

ємності, кг;

m_пов. – маса рідини, яка випарувалася з пофарбованої поверхні, кг.

Кожен з доданків у формулі (9.11) визначається за формулою:

(9.12)

де: F – площа випаровування, м², яку визначають залежно від маси рідини, що надійшла до приміщення;

– тривалість надходження горючих газів, парів ЛЗР чи ГР в приміщення, с;

W – інтенсивність випаровування, ; інтенсивність випаровування W визначається за довідковими і експериментальними даними. Для легкозаймистих рідин, які не нагріті до температури вищої, ніж температура навколишнього середовища, при відсутності даних допускається розраховувати W за формулою:

, (9.13)

де: – молекулярна маса, г·моль^-1;

– тиск насичених парів при розрахунковій температурі рідини , кПа; визначається за довідниковими даними або за формулою:

де: А, В, С_а – константи Антуана (довідникові дані);

– коефіцієнт, що залежить від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування, приймається за таблицею 9.9

Таблиця 9.9