5. Исходные данные

Определить категорию взрывопожарной опасности трехэтажного здания, в котором размещено деревообрабатывающее производство, исходя из следующих введений.

Потенциальными взрывоопасными веществами являются:

5.1. Взрывоопасная древесная пыль, образующаяся в помещении на 2-м этаже, в котором осуществляется первичная обработка пиломатериалов площа­дью F₁.

5.2. Пары ацетона, используемого в качестве растворителя для лака, кото­рые выделяются в помещении площадью F₂ на 3-м этаже при покрытии деревян­ных конструкций.

5.3. Пары ацетона, используемого в качестве растворителя для лака, в по­мещении площадью F₃ = 60 м², в котором приготовляется лак.

5.4. Взрывоопасная пыль, образующаяся в помещении на 3-м этаже площа­дью F₇ = 420 м², в котором полируется покрытая лаком поверхность.

Остальные производственные помещения здания опасности с точки зрения возможного взрыва не представляют, т.к. в них осуществляется только лишь суш­ка, сортировка и хранение древесины, а также ее сборка и хранение готовой про­дукции. Бытовые и подсобные помещения расположены равномерно на каждом этаже здания.

5.5. Текущая уборка пыли в помещении производится ежесменно, а гене­ральная (Т ген) уборка - 1 раз в месяц, т.е. через 24 смены, при односменной ра­боте.

5.6. План этажей здания.

Высота каждого этажа составляет Н_э = 4,0 м.

5.7. Исходные данные для расчета принимаются согласно табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Наименование показателя	Номер варианта
	1	2	3	4
Площадь помещения F1 , м2	720	660	600	560
Площадь помещения F2 , м2	1400	1500	1600	1800
Масса пыли, выделяющейся в объем помещения F1 за смену, кг	10	15	20	25
Объем емкости для лака Vлак в помещении F2, л	25	26	27	28
Теплота сгорания древесной пыли, Нг, Дж/кг	1,09*106
Интенсивность испарения ацетона, W, кг/м2 с	0,00021

6. Расчетная часть

6.1. Определяем категорию помещения на втором этаже, в котором выделя­ется взрывоопасная пыль.

6.1.1. Определяем массу пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещениях за период времени между генеральными уборками:

,

где М₁ - масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за период времени меж­ду генеральными уборками, кг: М₁ = М₂ * Т_ген ;

М₂ - масса пыли, выделяющаяся за смену, кг (по заданию);

Т_ген, - период времени между генеральными уборками в помещении смен (по заданию);

α - доля выделяющейся в помещении пыли, которая удаляется системами вентиляции. Величина может быть задана технологами или определена экспери­ментально. При отсутствии данных полагается α = 0, т.е. вся пыль остается в по­мещении. Для расчета принимаем α = 0,8;

β₁- доля выделяющейся пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях помещения, т.е. на таких поверхностях, которые не убираются при текущих уборочных работах. Величина β₁ может быть определена эксперимен­тально или задана технологами. При отсутствии данных принимается β₁ =1, т.е. вся оставшаяся в помещении пыль накапливается, а не убирается. Для расчета принимаем β₁ = 0,2.

6.1.2. Определяем массу пыли, оседающей на доступных для уборки поме­щениях, т.е. на поверхностях, убираемых при текущих уборочных работах:

,

где β₂ - доля выделяющейся в помещении пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях, определяется из соотношения

6.1.3. Определяем массу отложившейся в помещении взрывоопасной пыли к моменту расчетной аварии

,

где К_г - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли. Величина определя­ется экспериментально по специальным методикам. Для деревянной пыли применяем величину К_г = 1, т.е. вся пыль горючая;

К_у - коэффициент эффективности пылеуборки:

- при ручной сухой К_у =0,6;

- при ручной влажной К_у=0,7;

- при механизированной вакуумной (ровный пол - К_у = 0,9);

- пол с выбоинами (до 5% площадей) К_у =0,7.

Для расчета принимаем худший случай ручной уборки, т.е. К_у =0,6.

6.1.4. Определяем расчетную массу взвихрившейся пыли

,

где К_вз - доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешен­ное состояние в результате аварийной ситуации, т.е. участвовать во взрыве. Вели­чина определяется по специальным методикам и зависит от вида и свойств осев­шей пыли. При отсутствии экспериментальных сведений принимается К_вз = 0,9.

6.1.5. Так как кроме осевшей в помещении пыли во взрыве может участво­вать и пыль, поступившая в помещение во время аварии из каких-либо бункеров, трубопроводов и т.п., необходимо определить расчетную массу взвешенной в по­мещении пыли по формуле

,

где m_ав - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварий­ной ситуации, кг. Так как по условию задачи и при данной технологии мы не име­ем емкостей с пылью, трубопроводов и т.п., то принимаем m_ав = 0.

6.1.6 Определяем избыточное давление взрыва в помещении:

,

где Н_т - теплота сгорания древесной пыли, Дж/кг (по заданию);

Р₀ = 101 кПа - начальное (нормальное) давление в помещении;

z = 0,5 - коэффициент участия горючей пыли во взрыве;

V_св = 0,5 - свободный объем помещения, м³, т.е. объем, не занятый техноло­гическим оборудованием, трубопроводами и т.п. При отсутствии данных принимается равным 80% геометрического объема помещения;

Ρ_в = 1,2 кг/м³ - плотность воздуха до взрыва;

С_р = 1,01*10³ Дж К/кг - теплоемкость воздуха;

Т₀ - начальная температура воздуха в помещении, К;

К_н = 3 - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Таким образом, в реальных условиях произ­водственного помещения давление взрыва будет в 3 раза ниже давления, дости­гаемого в идеальном случае.

6.1.7. Зная полученное в п.6.1.6 избыточное давление взрыва в помещении, делаем вывод о принадлежности помещения к категории Б при ΔР > 5кПа или В (приΔР < 5кПа).

6.2. Остальные помещения 2-го этажа, согласно табл. 4.1 и условию задачи, без расчета относим к категории В, так как взрывоопасной пыли в них нет, а име­ются лишь твердые горючие материалы.

6.3. Принимаем без расчета, который выполнен по аналогии с п. 6.1, что помещение, где производится полировка покрытых лаком поверхностей, относится к взрывоопасной категории Б (ΔР > 5 кПа).

6.4. Определение категорий помещения F₂ на третьем этаже, в котором вы­деляются: пары ацетона.

6.4.1 Определяем массу паров жидкости, поступившей в помещение в слу­чае расчетной аварии:

,

где m_р - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг,

m_смк - то же с поверхности открытых емкостей, кг. В нашем случае m_смк = 0;

m_св.окр - то же с поверхности свежеокрашенной, кг.

6.4.2. Масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, определяется по формуле:

,

где W - интенсивность испарения, кг/м² с (по заданию);

F_и - площадь испарения, м². Принимается из расчета, что один литр жидко­сти из емкости, имеющейся в помещении, разливается на 1 м² поверхности пола;

Т - длительность испарения жидкости, с. Принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 сек. Время полного испарения жидкости можно определить по формуле:

,

где q - количество разлившейся жидкости па 1 м² пола, кг/м², определяется по формуле:

,

q_v - количество жидкости на1 м² ;

ρ_ж - плотность жидкости, кг/л. Для ацетона при комнатной температуре ρ_ж = 0,802 кг/л.

6.4.3. Массу жидкости, испарившейся со свежеокрашенной поверхности, определяем по формуле:

, кг,

где величина F_св.окр задается технологами. Для расчета принимаем F_св.окр = 50 м².

Т - длительность испарения жидкости. Величина задается технологами. Для расчета принимаем Т=1000 с.

6.4.4 Определяем избыточное давление взрыва в помещении:

,

где P_max - максимальное давление взрыва паровоздушной смеси в замкнутом объ­еме, кПа. Величина P_max зависит от вида жидкости, концентрации паров и т.п. При отсутствии данных принимаем P_max = 900 кПа;

ρ_п=2,41 кг/м³ - плотность паров ацетона;

P₀, z, V_св, К_н то же, что и в п.6.1.6;

С_т- стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, т.е. такая концентрация, когда давление взрыва имеет максимальное значение

,

где β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, опреде­ляемый по формуле:

,

где n₀, n_н, n_с, n_х - число атомов углерода (С), водорода (Н), кислорода (О) и гало­генов (F, С1, Вг и др.) в молекуле горючего. Формула ацетона С_зН₆О.

6.4.5. Зная полученное в п.6.4.4 избыточное давление взрыва в помещении, делаем вывод о принадлежности помещения к категории А (при ΔР > 5 кПа), т.к. для ацетона температура вспышки t_вс = 18°С (меньше 28 °С) или категории В (при ΔР < 5кПа).

6.5. Принимаем без расчета, который был выполнен по аналогии с п 6.4.4., категорию А для помещения на 3-м этаже, в котором готовится лак (F₃ = 60 м²).

6.6. Для определения категории здания необходимо, исходя из условия за­дачи, плана этажа, полученных категорий для помещений, вычислить:

- площадь помещений категории А (F_А) м²;

- то же категории Б (F_Б), м²;

- то же категории В (F_в), м²;

- суммарная площадь (F₀) всех помещений здания (без коридоров и лест­ничных клеток ), м².

6.7. Определяется категория зданий, воспользовавшись методикой, приве­денной в п.4.