
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 mл 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; рt-
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; Рв
– величена разрежения (вакуума), Па;
численные значения величин разряжения
Рв
и остаточного давления Рс
среды в аппарате связаны соотношением:
Рв+Рс=1ּ105
Па; tр
температура среды в аппарате, ˚С;
-
продолжительность аварийного режима,
с; Рв
– плотность воздуха, подсасываемого в
аппарат три температуре tв,
кг/м3;
tв
– температура подсасываемого воздуха,
˚С.
5. Массу горючих веществ mв, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяются по формуле
Mв=mап+mтр1+mтр2, (3.8)
где mап – масса веществ, выходящих из разрушенного аппарата, кг; mтр1 mтр2 – 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 mж (после преобразования выражения 3.8) определяют по формуле
(3.9)
для аппаратов с жатыми газами массу горючих веществ mг (после преобразования выражения 3.8) определяют по формуле
,
(3.10)
где
Vап
– геометрический внутренний объем
аппарата, м3;
-
степень (коэффициент) заполнения
аппарата; Рр
– 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; рж
и рг
– 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 wи –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.