3.3. Расчет категории помещения вентиляторов

Помещение №3

В данном помещении наиболее опасным будет центробежный вентилятор. Поэтому расчет категории помещения рассчитывается по наиболее опасному веществу – этанолу.

Исходные данные помещения вентиляторов:

Размеры участка: длина, L = 25 м

ширина, S = 8 м

высота, H = 10 м

Подводящий трубопровод: длина, L_н =6 м

диаметр, d_н=300 мм

внутренний объем: 0,12 м³

производительность: 9000м³/час=2,5 м³/с

Метанол

Химическая формула: СН₄О

Молекулярная масса: 32,04 кг/кмоль

Плотность жидкости: 786,9 кг/м³

Температура вспышки: 6 °С

Максимальное давления взрыва: 620 кПа

Теплота сгорания: 22,7 МДж/кг

Константы уравнения Антуана: 7,3527, В=1660,454, С_А=245,818.

Обоснование расчётного варианта в соответствии с ткп 474-2013

Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать взрывоопасные газовоздушные или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок (п. А1.2. ТКП 474-2013):

• происходит расчетная авария одного из аппаратов (насоса растворителя);

• все содержимое аппарата поступает в помещение;

• происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

• расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным 120с, т.к. отключение насоса автоматическоеое.

Определяем объём помещения V_пом по формуле:

Свободный объем помещения V_св составит:

Определяем массу m этанола образовавшегося при аварии:

Определим объем парогазовой смеси, вышедшей из аппарата V_А при его полном разрушении:

Где P₁ – давление в аппарате, кПа;

V – объём аппарата, м³.

Определяем объём V_Т парогазовой смеси вышедшей из трубопроводов:

Определяем объём парогазовой смеси, вышедшей из трубопроводов V_Т1 до их отключения:

Где: q_тр – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и других параметров, м3∙с^-1;

T – время отключения аварийных задвижек с ручным приводом, с.

Определяем объём парогазовой смеси, вышедшей из трубопровода V_Т2 после того как задвижки были закрыты:

где l – длина трубопроводов до задвижек, м;

π – число пи;

d– диаметр подводящего и отводящего трубопроводов, м.

Рассчитаем плотность паров _п этанола при рабочей температуре:

где V₀ – объем, который занимает 1 кмоль газа при нормальных условиях,

м³/кмоль;

t_p –температура в помещении по СНБ 2.04.02-2000, ˚С;

М – молярная масса метанола, кг/моль.

Определяем массу m метанола образовавшегося при аварии:

Определяется давление насыщенных паров.

=14,99 кПа

P_H – давление насыщенных паров, кПа;

t_ж – рабочая температура, °С

А,В,С_А – константы уравнения Антуана

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;

,

Если С_ср≥ 0,5·С_нкпр, то объём зоны взрывоопасных концентраций принимается равным объёму помещения, а коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве принимается по табл. Б.2 ТКП 474-2013.

Z=0.3

Стехиометрическая концентрация С_ст метанола составит:

 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

Определяем стехиометрический коэффициент кислорода β в реакции сгорания по следующей формуле:

 = n_c +

где n_с, n_н, n_о, n_х – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле вещества.

Определям расчетное избыточное давление взрыва ΔP паровоздушной:

P_max – максимальное давление взрыва, кПа;

P₀ – атмосферное давление, 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.

Так как расчетное избыточное давление взрыва паровоздушной смеси в помещении более 5 кПа, следовательно помещение 1 относится к категории A по взрывопожарной опасности в соответствии с ТКП 474-3013.

.