МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Практическая работа №3

«Пожарная опасность выхода горючих веществ

из поврежденного технологического оборудования»

Вариант №7

Выполнил: ст-т гр.ПБ-413

Убирайло А.Н.

Проверила:

Трушкова Е.А.

Ростов-на-Дону

2013г.

Основные теоретические положения.

При авариях и повреждениях аппаратов и трубопроводов из них выходят горючие газы, пары или жидкость, что может привести к образованию пожаровзрывоопасных смесей как в производственных помещениях, так и на открытых площадках.

1. Массу выходящих наружу веществ при локальных повреждениях аппаратов m_л определяют по формуле:

(3.1)

где α - коэффициент расхода, изменяющийся в пределах 0,45-0,85; при истечении через отверстие круглой формы в тонких стенках жидкостей, вязкость которой составляет (0,5-1,5) Мпа , можно принимать α = 0,64; f - сечение отверстия, через которое вещество выходит наружу, м ; ω - скорость истечения вещества из отверстия, м/с; р_t- плотность вещества, кг/м ; τ - длительность истечение, с.

2. Скорость истечения жидкости через отверстие в трубопроводе или корпусе аппарата при постоянном давлении вычисляются по формуле:

_пр (3.2)

где = 9,81 м/с - ускорение силы тяжести; - приведенный напор, под действием которого происходит истечение жидкости через отверстие, м.

При истечении самотеком = (здесь - высота столба жидкости, м); при работе аппарата под давлением:

, (3.3)

где - избыточное давление среды в аппарате над поверхностью жидкости, Па ( Па; здесь - абсолютное рабочее давление среды в аппарате, Па); - плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м .

3. Скорость истечения перегретых паров газов через отверстие зависит от режима истечения и определяется по следующей формуле:

для докритического режима истечения, когда

; (3.4)

для критического режима истечения, когда

(3.5)

где - давление окружающей среды, в которую происходит истечение газов, Па (обычно ); - критическое давление, определяемое из выражения

, (3.6)

где k – показатель адиабаты; значения k для различных паров и газов приведены в табл.5 приложения; R – удельная газовая постоянная; R=8314,31/М Дж/(кг ).

4. Количество подсасываемого воздуха через неплотности и повреждения в аппараты, работающие под разрежением, определяем по формуле

, (3.7)

где - коэффициент расхода воздуха, равный 0,7; Р_в – величена разрежения (вакуума), Па; численные значения величин разряжения Р_в и остаточного давления Р_с среды в аппарате связаны соотношением: Р_в+Р_с=1ּ10⁵ Па; t_р температура среды в аппарате, ˚С; - продолжительность аварийного режима, с; Р_в – плотность воздуха, подсасываемого в аппарат три температуре t_в, кг/м³; t_в – температура подсасываемого воздуха, ˚С.

5. Массу горючих веществ m_в, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяются по формуле

M_в=m_ап+m_тр1+m_тр2, (3.8)

где m_ап – масса веществ, выходящих из разрушенного аппарата, кг; m_тр1 m_тр2 – масса веществ, выходящих из трубопроводов соответственно до момента отключения задвижек или других запорных устройств и после их закрытия, кг;

Для аппаратов с жидкостями или сжиженными газами массу горючих веществ m_ж (после преобразования выражения 3.8) определяют по формуле

(3.9)

для аппаратов с жатыми газами массу горючих веществ m_г (после преобразования выражения 3.8) определяют по формуле

, (3.10)

где V_ап – геометрический внутренний объем аппарата, м³; - степень (коэффициент) заполнения аппарата; Р_р – рабочие давление в аппарате, Па; и - производительность соответственно i-го насоса или компрессора (или пропускная способность I-го трубопровода), питающего аппарата, м³/с; - продолжительность отключения I-го побудителя расхода, с; n – число побудителей расхода, питающих аппарат; - соответственно длина (м) и сечение (м²) j-го участка трубопровода ( от аварийного аппарата до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости или газа; р_ж и р_г – соответственно плотность жидкости или газа при рабочей температуре среду в аппарате, кг/м³; - число участков трубопроводов, примыкающих к аварийному аппарату.

Длительность отключения насоса или компрессора принимаются равной 120(при автоматическом отключении побудителя расхода или аппаратного устройства на трубопроводе) или 300 с (при ручном отключении).

6. Время полного испарения жидкости , разлившейся на полу производственного помещения при аварии технического оборудования, определяется по формуле

(3.11)

где w_и –интенсивность испарения жидкости, определяемая по формуле

, кг/( ) (3.12)

Входящие в это выражение величины определены ранее в п.2 §1.2 (см. формулу 2.7); - площадь испарения, принимается из следующего выражения

,м (3.13)

где - площадь разлившейся жидкости, м²; - удельная площадь разлива жидкости, м^-1; - объем разлившейся жидкости, м³; (здесь - плотность разлившейся жидкости, кг/м³); - площадь пола помещения, в котором произошла авария, м²; a и b – длина и ширина помещения, м.

Величину принимают согласно нормам [4], исходя из того обстоятельства, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей – на площади 1 м²(т.е. в первом случае =1000 м^-1).

7. Объем зоны, в которой может образоваться взрывоопасная концентрация паров при испарении разлившейся жидкости, определяют по формуле (2.15), а среднюю концентрацию паров в помещении – по формулам (2.12) и (2.13).

8. Продолжительность образования взрывоопасных концентраций в производственном помещении (при повреждении аппаратов с газами или парами) определяют по формулам:

при отсутствии воздухообмена в помещении

; (3.14)

при наличии воздухообмена в помещении

, (3.15)

где - длительность нарастания взрывоопасных концентраций в помещении, с; - свободный объем помещения, м³ (см. п. 10 § 1.2); - низкий концентрационный предел распространения пламени горючего вещества, об.доли; q – интенсивность поступления паров или газов в помещение из аппарата, м³/с;

, (3.16)

. (3.17)

Входящие в эти выражения величин определены ранее в пп.1, 2, 3 и 5 настоящего параграфа; - производительность вентиляционной системы, м³/с.

9. Горючие пыли и волокна, поступающие в производственные помещения из работающих технологических аппаратов, постепенно накапливаются в нем в результате оседания и образования отложений пыли на полу, оборудовании, коробах систем вентиляции и тому подобных поверхностях. Массу отложившейся в помещении пыли к моменту аварии определяют по формуле

, (3.18)

где - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками, кг; - масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между текущими уборками, кг.

Массу осевшей пыли и можно определить из следующего выражения

, (3.19)

где - толщина отложений пыли, м; - площадь i-ых поверхностей, имеющих отложения пыли толщиной , м²; - насыпная плотность отложений пыли, кг/м³; - коэффициенты эффективности пылеуборки, =0,6-0,9.

Массу взвихрившихся отложений пыли определяют по формуле

, (3.20)

где =0,9 – доля отложений в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние при аварии.

Массу пыли, поступившей в помещение из аварийного аппарата , определяют по формуле

, (3.21)

где - масса горючей пыли, выходящей из разрушенного аппарата, кг; q – производительность устройства, подающего пылевидный материал в аппарат, кг/с; - время отключения, с (см. п.5 данного параграфа); К - коэффициент пыления; при размере частиц пыли менее 0,35 мм и в остальных случаях.

Концентрацию взвешенной в воздухе помещения пыли ,образовавшейся в результате аварии (полного разрушения аппарата), определяют по формуле

. (3.22)

10. Максимальную безопасную для людей (предельно допустимую) массу горючих газов, паров ЛЖВ и ГЖ и пылей при взрыве в помещении взрывоопасной смеси определяют по формуле

, (3.23)

где - свободный объем помещения, м³; - плотность помещения воздуха в помещении до взрыва при температуре , кг/м³; - низшая теплота сгорания вещества, Дж/кг (см. табл. 25 приложения); z – доля участия горючего во взрыве, принимая из следующей таблицы:

Вид горючего вещества	z
Водород, пары ВОТ, нагретые до температуры вспышки и выше, и вещества, способные взрываться при контакте с водой, кислородом воздуха и друг с другом	1
Горючие газы (за исключением водорода), горючие пыли и волокна	0,5
Пары ЛВЖ и ГЖ (за исключением ВОТ), нагретые выше температуры вспышки	0,3
Аэрозоли жидкостей	0,3
Пары ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля	0

11. При обращении в технологическом процессе индивидуальных горючих газов и паров ЛВЖ и ГЖ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, максимальную безопасную для людей массу этих веществ определяют по формуле

, (3.24)

где - плотность пара или газа при температуре воздуха в помещении , кг/м³; - стехиометрическая концентрация горючего вещества, вычисляемая по формуле

, (3.25)

где - стехиометрический коэффициент при кислороде в реакции сгорания; , , и - соответственно число атомов C, H, O, галоидов (Cl, Br, I, F) и N в молекуле горючего; - степень повышения давления при взрыве в замкнутом объеме, определяемая из выражения

, (3.26)

где - максимальное давление взрыва горючей смеси, Па; величина для некоторых веществ приведена в табл. 23 приложения.