4. Инженерные расчеты.

4.1 Расчет категории взрывопожароопасности помещения насосной станции сырьевых насосов.

Определяем расчетным путем категорию помещения насосной станции сырьевых насосов по взрывопожароопасности.

Исходные данные для расчетов:

- производительность насоса 1.6 м³/ мин

- плотность обращающейся жидкости 850 кг/м³

- степень заполнения ТА- 0.9

- объем ТА- 0.015 м³

- время отключения задвижек 300 с = 5 мин

- диаметр всасывающей линии 150 мм

- диаметр нагнетательной линии 100 мм

- длинна линии до задвижки 7 м

- ширина помещения 6 м

- длинна помещения 8 м

- высота помещения 4 м

- кратность воздухообмена 8 ч^-1

- скорость воздуха 5 м/с

- Р_s при t_p 155 мм рт ст

1. Определим массу сырой нефти, поступившей в помещение в результате аварии:

м _общ = м _тбп + м _откл , где:

м _тбп = ρ ( Е * V + S _{вс л} * L _{вс л} + S _{от л} + L_{от л} ) – масса жидкости, которая поступит в помещение из ТА и трубопроводов после отключения.

м _откл = ρ * g * τ – масса жидкости, которая поступит в помещение до полного отключения задвижек.

g – производительность насоса м³/ мин

ρ – плотность обращающейся жидкости кг/ м³

Е – степень заполнения ТА

V – объем ТА м³

τ – время отключения задвижек мин

м _тбп = 850 * ( 0.9 * 0.015 +(3.14 * 0.15² * 7) / 4 + (3.14 * 0.1² * 0.7) / 4 ) = 163 ( кг )

м _откл = 850 * 1.6 * 5 = 6800 ( кг )

Тогда м _общ = 163 + 6800 = 6963 ( кг )

2. Определяем площадь разлива сырой нефти:

F _мах = g * м _общ / ρ _ж = 1000 * 6963 / 850 = 8191.8 ( м² )

g = 1000 ( м² /м³ ) – коэффициент растекаемости.

3. Определяем скорость испарения жидкости:

W _исп = 10^-6 * h * P_s * √M , где

коэффициент h определяется по табл. 3(3) и равняется 3.6 ( функция от скорости воздушного потока с учетом температуры воздуха в помещении и скорости воздушного потока )

P_s – давление насыщенных паров

P_s = 155 * 0,133 = 20.62 ( кПа )

W _исп = 10^-6 * 3,6 * 20,62 * √105 = 7,6 * 10^-4 ( кг/ м²*с )

4. Определяем площадь испарения жидкости:

S _пом = 8 * 6 = 48 ( м²)

F _мах = 8191,8 ( м² ) , т. к. F _мах > S _пом , следовательно

S _исп = S _пом = 48 ( м² )

5. Определяем полное время испарения жидкости:

τ _исп = м _общ / W _исп * S _исп

τ _исп = 6963 / 7,6 * 10^-4 * 48 = 190872 ( с) т.к.

τ _исп = 190872 с > τ = 3600 с , принимаем , что

τ _исп = 3600 ( с )

6. Определяем испарившейся жидкости:

м ^откр _исп = W _исп * S _исп * τ _расч = 7.6 * 10^-4 * 48 * 3600 = 131.133 (кг)

7. Определяем массу испарившейся жидкости, которая останется в помещении с учетом работы аварийной вентиляции:

м _ж = м ^откр _исп / (1 + n_е * τ _мин / 3600 ) = 131.33 / ( 1+ 8 * 180 / 3600 ) = 93,8 ( кг )

8. определяем свободный объем в помещении :

V _св = 0,8 * V _пом

V _св = 0,8 * 6 * 8 * 4 = 153,6 ( м³ )

9. Определяем избыточное давление взрыва ∆Р для паров сырой нефти:

∆Р = (м * Н _т * Р _о * z / V _св * ρ _в * Т_н ) * 1/ К _н , где

Н _т = 50460 – 8.545 – ρ _ж = 50460 – 8.545 – 850 = 43197 ( кДж/кг ) –теплота сгорания вещества.

ρ _в = М / V _о ( 1 + 0.00367 * t _расч ) = 29 / (1 + 0.00367 * 30 ) =1.17 (кг/м³) – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре.

С _р = 1.01 (кДж/ кг) – теплоемкость воздуха.

Т_н = 30 + 273 = 303 ( К ) – начальная температура.

К _н = 3 – коэффициент учитывающий не герметичность помещения.

z = 0.3 – доля участия вещества во взрыве

Р _о = 101.3 ( кПа ) – начальное давление.

∆Р = 93,8 * 43623 * 101,3 * 0,9 / 153.6 * 1.17 * 1.01 * 303 * 3 = 753.7 (кПа)

Вывод: в соответствии с НПБ 105-03 данное помещение насосной станции сырьевых насосов относится к категории “Б” по взрывопожарной и пожарной опасности, т.к. в технологическом процессе обращаются ЛВЖ с температурой вспышки равной 34 с^о ( Т_всп > 28 с^о ) м при аварийной ситуации создается избыточное давление более 5 кПа.