ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОМЕЛЬСКИЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ»

МЧС РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Кафедра «Пожарная и промышленная безопасность»

Расчётная-графическая работа

по дисциплине

«Безопасность технологических процессов»

Выполнил:

курсант 3 курса 3 взвода А.В.Колтунчик

Проверил преподаватель:

ст. лейтенант вн. службы А.И.Зуборев

Гомель, 2013

Первая часть

Вариант № 72

ОГЛАВЛЕНИЕ 1.Определение категории помещения краскоприготовительного отделения окрасочного цеха. 1.1. Исходные данные. 1.2 Обоснование расчётного варианта. 2. Расчёт избыточного давления взрыва 2.1. Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ. 2.1.1. Определение массы ЛВЖ. 2.1.2.Определение массы испарившейся ЛВЖ. 2.1.2.1. Определение площади испарения. 2.1.2.2. Определение давления насыщенных паров. 2.1.2.3.Определение интенсивности испарения. 2.1.2.4.Определение времени полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ. 2.1.2.5. Определение массы испарившейся с поверхности разлива жидкости. 2.1.3. Определение средней концентрации паров ЛВЖ. 2.1.3.1. Определение плотности пара. 2.1.3.2.Определение средней концентрации паров ЛВЖ в помещении.

2.1.4.Определяется концентрация насыщенных паров 2.1.4.1.Определяется величина С^*

2.1.4.2. Определение стехиометрической концентрации ЛВЖ.

2.1.5. Определение расчётного избыточного давления взрыва. 3. Определение категории здания по взрывопожарной и пожарной опасности.

1.Определение категории помещения краскоприготовительного отделения окрасочного цеха. 1.1. Исходные данные: Вариант № 72

Размеры участка: Длина, L=35 м Ширина, S=6 м Высота, H=5,4 м Размеры мерника: Диаметр, 1 м Высота, 1,4 м Степень заполнения=0,8 Напорный трубопровод: Длина, Lн=15 м Диаметр, dн=25 мм Отводящий трубопровод: Длина, Lот=16 м Диаметр, dот =25 мм Кратность воздухообмена аварийной вентиляции: 0 ч^-

Производительность насоса: 5·10^-6 м3/с Отключение насоса: ручное Температура воздуха: г.Могилев 36 град. цельсия Вид растворителя: Метанол Метанол (Метиловый спирт) Химическая формула: СH₄O Молекулярная масса: 32,04 кг/кмоль Плотность жидкости: 786,9 кг/м3 Температура вспышки: 39 град. цельсия

Максимальное давления взрыва: 620 кПа Константы уравнения Антуана:

А=8.22777;

В=1660.454;

С_а=245.818;

Окрасочный участок:

Длина, L=50 м

Ширина, S=18 м

Высота, H=6 м

Категория помещения: А

Сборочный цех:

Длина, L=105 м

Ширина, S=35 м

Высота, H=5,7 м

Категория помещения: Д

Инструментальный участок:

Длина, L=55 м

Ширина, S=40 м

Высота, H=5,4 м

Категория помещения: Д

Наличие АУПТ в помещениях категории А, Б и В: -

2. Обоснование расчётного варианта. Обоснование расчётного варианта производится на основании ТКП 474-2013.

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного выбираем наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. В качестве расчетного варианта аварии принимается разрыв мерника краскоприготовительного отделения окрасочного цеха, в котором наибольшую опасность представляют мерники с бензолом.

За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Могилев) t = 36 С.

2. Обоснование расчётного варианта. Обоснование расчётного варианта производится на основании ТКП 474-2013.

3. Расчёт избыточного давления взрыва. Расчёт избыточного давления взрыва производится в соответствии с ТКП 474-2013 в следующем порядке:

   1. Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле

где V_св=0,8·L·S·H=0,8*35*6*5,4=907,2 м³

P_max – максимальное давление взрыва, для метанола 620 кПа;

P₀ – атмосферное давление, 101,3 кПа ;

Z – коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве;

V_cв – свободный объем помещения, м³;

m – масса испарившейся жидкости, кг;

ρ_п – плотность пара, кг/м³;

C_ст – стехиометрическая концентрация ЛВЖ, %;

К_н – коэффициент учитывающий не герметичность помещения и неадиабатичность процесса горения принимаем равным 3.

2. Определяется масса ЛВЖ, поступившая в помещение по формулам:

m_ж=(V_A+V_T) ρ_ж=0.001815*786.9=1.43кг

m_ж - масса ЛВЖ, поступившей в помещение, кг

_ж – плотность жидкости кг/м³

V_A – объем жидкости вышедшей из аппарата, м³

V_A = V_P ε=π*d²/4*1.4*0.8=3.14*1²*1.4*0.8/4=0.88 м³

V_P – расчетный объем аппарата, м³

ε – степень заполнения аппарата.

м³

V_1T – объем жидкости, вышедшей из аппарата до отключения, м³;

V_2T - объем жидкости, вышедшей из аппарата после отключения, м³;

м³

q – производительность насоса, м³/с;

Т – время отключения насоса, с.

м³

d_H – диаметр напорного трубопровода, м;

l_H – длина напорного трубопровода, м;

d_OT – диаметр отводящего трубопровода, м;

l_OT – длина отводящего трубопровода, м;

3. Определяется масса испарившейся ЛВЖ по формулам:

   1. Определяется площадь испарения в соответствии с п.А 2.2. ТКП 474-2013

м³,

где V_лвж – объём жидкости, вышедшей из аппарата при аварии, л.

2. Определяется давление насыщенных паров.

P_H – давление насыщенных паров, кПа;

t_ж – рабочая температура, °С

А,В,С_А – константы уравнения Антуана

3. Определяется интенсивность испарения.

W = 10^-6 P_н=10^-6*1*32,04^1/2*216,8=1,227*10^-3

М – молекулярная масса, кг/кмоль;

Р_Н – давление насыщенных паров, кПа;

 - коэффициент, принимаемый по таблице А.1 ТКП 474-2013 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения, 1.

4. Определяется время полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ

=1,43/(1,227*10^-3*1,43)=1227 с,

но не более Т=3600 с.

5. Определяется масса испарившейся с поверхности разлива жидкости.

m=WF_иТ=1,227*10^-3*1,43*1227=2,24 кг

F_И – площадь разлива, F_и=1,43 м2;

Т – время полного испарения, с;

Определяется коэффициент К с целью учёта работы аварийной вентиляции.

К = АТ + 1=0*1227+1=1,

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

Т - продолжительность поступления ГГ и паров ЛВЖ и ГЖ в объем помещения, с (принимается по п. А.1.2. ТКП 474-2013).

4. Определяется средняя концентрация паров ЛВЖ по формулам:

   1. Определяется плотность пара.

кг/м³

V₀ – молярный объем, м³/кмоль;

T_P – расчетная температура, °С;

М – молярная масса, кг/кмоль;

2. Определяется средняя концентрация паров ЛВЖ в помещении и сравнивается с нижним концентрационным пределом распространения пламени.

m – масса испарившейся жидкости, кг;

_гп – плотность пара, кг/м³;

V_св – свободный объем помещения, м³;

С_ср 0,5·С_нкпр, то производится расчёт взрывоопасной зоны, а также величины коэффициента участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве;

5. Определяется коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве Z.

   1. Определяется концентрация насыщенных паров

2. Определяется величина С^*

=1.9*12.1=23

 - эффективный коэффициент избытка горючего,1.9 %;

С_ст – стехиометрическая концентрация ЛВЖ, %;

где

 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

.

 = n_c + =1+4/4-1/2=1.5

n_c, n_н, n_к, n_o – число атомов С,Н,О и галоидов в молекуле

Определяется значение Х по формуле

Х=1 при С_нС^*

По номограмме приложения Б ТКП 474-2013 определяется значение коэффициента участия паров ЛВЖ во взрыве Z

Z=0,3, то в формуле расчёта избыточного давления взрыва принимается значение коэффициента участия паров ЛВЖ во взрыве Z=0,3.

6. Заключение о категории помещения. Производится на основании произведенного расчёта и таблицы 1 ТКП 474-2013. Указываются размеры взрывоопасной зоны.

Метанол, температура вспышки 39⁰ С>28⁰ C, установленное избыточное давление взрыва 51,87>5, следовательно помещение относиться к категории помещений «Б».

2. Площадь красопреготовительного цеха равна 210 м², относится к категории помещения «Б»;

Площадь окрасочного участка равна 900 м², относится к категории помещения «А»;

Площадь сборочного цеха равна 3675 м², относится к категории помещения «Д»;

Площадь инструментального участка равна 2200 м², относится к категории помещения «Д».

Суммарная площадь всех помещений равна 6985 м².

Расчет категории здания:

Здание не относится к категории «А», т.к. суммарная площадь помещений категории «А» (210 м²) не превышает 5 % (равно 3%) от площади всех помещений (6985 м²).

здание относитсяк категории «Б», т.к. суммарная площадь помещений категорий «А» и «Б» (1110 м²) превышает 5 % (равно 15%) от площади всех помещений (6985 м²) и не оборудованы установками автоматического пожаротушения.

Вывод: В соответствии с п.6. ТКП 474-2013: здание относится к категории Б, т.к. суммарная площадь помещений категорий А в здании превышает (1110 м²) превышает 5 % (равно 15%) от площади всех помещений (6985 м²) и эти помещения оборудуваны установками автоматического пожаротушения. Значит данное здание относится к категории Б.