Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Практикум-1
.pdf
2
2
3
т
0,01 3,14 150 0,02 10 0, 2 .0
м
V = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅=
Тогда общая масса водорода, поступившего в помещение,
( )
3
3,25 2,4 0,02 0,083 0,4 .7
м
m = ++ ⋅ =
3
св
0,8 40 .0 320
м
V =⋅=
O
HX
C
20 0
0 0,5;
4 2 42
n
nn
n
-
-
b= + - = + - =
ст
100
29,24
1 4, 8 0,5
.4%C = =
+⋅
( )
900 101 0,47 1 100
16,14
320 0,083 29,.24 3
кПа
P
- ⋅ ⋅⋅
Δ= =
⋅⋅⋅
2. Определим свободный объем помещения, приняв его
равным 80 % объема помещения:
3. Рассчитаем стехиометрическую концентрацию водорода
по формуле (6.2), предварительно установив значение стехиометрического коэффициента кислорода в реакции сгорания:
4. По формуле (6.1) определим расчетное значение избыточного давления взрыва:
5. Сопоставим полученное расчетное значение избыточного давления взрыва ΔP, кПа, со значением избыточного давления взрыва, указанным в табл. 6.1 (горючие газы и избыточное давление взрыва более 5 кПа), и установим, что данное
помещение по взрывопожарной опасности относится к категории А – повышенная взрывопожароопасность. Дальнейший
расчет не требуется.
Вывод. Данное помещение относится к категории А.
141
Задача 6.1
Провести категорирование по взрывопожарной и пожарной опасности помещения, в котором находится аппарат,
работающий в проточном режиме в атмосфере водорода.
В расчетах учесть, что при аварии в результате разрушения
аппарата весь поступающий в помещение водород участвует во взрыве. Других горючих или взрывоопасных веществ
и материалов в помещении нет, подача газа отключается автоматически, на отводящем трубопроводе установлен обратный клапан. Учесть также, что плотность водорода при 20 °C
= 0,083 кг / м3.
r
H
2
Варианты исходных данных приведены в табл. 6.2.
6.2.2. Расчет избыточного давления взрыва
длягорючих пылей
Расчет избыточного давления ΔP, кПа, при взрыве горю-
чих порошков и пылей может быть выполнен по формуле
mH P Z
⋅ ⋅⋅
0
P
Δ=
V CTK
св в p н
где m – масса взвешенной в объеме помещения пыли, образо-
вавшейся в результате аварийной ситуации, кг, определяется по формуле (6.9);
H
P
– теплота сгорания материала (горючей пыли), Дж / кг;
т
– начальное давление, кПа, принимаемое равным 101 кПа;
0
Z – коэффициент участия взвешенной пыли во взрыве,
который следует принимать равным 1 для порошков металлов и сплавов (в том числе и порошков кремния);
V
– свободный объем помещения, м3, принимаемый рав-
св
ным 80 % объема помещения V
– плотность воздуха до взрыва при температуре T0, кг / м3;
r
в
– удельная теплоемкость воздуха, принимается рав-
C
p
ной 1,01 ⋅ 10
– начальная температура воздуха, К;
T
0
3
Дж / (к ⋅ К);
т
⋅r ⋅ ⋅ ⋅
142
0
пом
,
(6.8)
, м3;
/ с
3
Таблица 6.2
Исходные данные к задаче 6.1
воде q, м
газа в трубопро-
Расход горючего
, м
пом
V
мещения
Объем по-
до вентиля L, м
вода от аппарата
Длина трубопро-
провода r, м
Внутренний
радиус трубо-
, кПа
2
Давление
в трубопро-
воде P
Давление
в аппарате
Объем
аппарата
Номер
, кПа
1
P
3
V, м
1 2,0 160 200 0,030 20 250 0,010
варианта
2 2,5 150 200 0,020 10 300 0,005
3 3,0 200 300 0,020 20 400 0,020
4 2,5 150 220 0,020 15 350 0,003
5 3,5 150 250 0,020 15 350 0,010
6 1,5 100 160 0,020 5 500 0,010
7 1,5 120 180 0,020 10 500 0,010
143
8 1,5 140 200 0,020 15 300 0,020
9 1,5 160 220 0,030 20 250 0,020
10 1,5 180 240 0,030 25 200 0,030
11 3,0 200 300 0,020 5 400 0,030
12 3,0 180 280 0,020 10 600 0,010
13 3,0 160 260 0,020 15 300 0,010
14 3,0 140 240 0,030 20 250 0,020
15 3,0 120 220 0,030 25 200 0,020
16 3,0 100 200 0,020 5 500 0,030
17 2,5 100 200 0,020 10 350 0,030
18 2,5 120 220 0,020 15 300 0,010
19 2,5 140 240 0,030 20 250 0,010
/ с
3
воде q, м
газа в трубопро-
Расход горючего
Окончание табл. 6.2
, м
пом
V
мещения
Объем по-
до вентиля L, м
вода от аппарата
Длина трубопро-
провода r, м
Внутренний
радиус трубо-
, кПа
2
Давление
в трубопро-
воде P
, кПа
1
P
Давление
в аппарате
Объем
аппарата
Номер
3
V, м
20 2,5 160 260 0,030 25 200 0,020
варианта
22 2,0 100 200 0,020 10 350 0,030
21 2,5 180 280 0,020 5 400 0,020
24 2,0 140 240 0,030 20 400 0,010
23 2,0 120 220 0,020 15 300 0,030
25 2,0 160 260 0,030 25 200 0,010
26 2,0 180 280 0,020 5 400 0,020
27 1,5 300 220 0,030 10 350 0,010
28 3,0 280 200 0,030 15 300 0,010
144
29 3,0 260 200 0,020 20 250 0,020
30 3,0 240 220 0,020 25 200 0,020
32 3 200 260 0,030 10 350 0,030
31 3 220 240 0,020 5 400 0,030
33 3 200 280 0,030 15 300 0,020
34 2,5 220 200 0,020 20 400 0,020
35 2,5 240 220 0,020 5 200 0,030
Kн – коэффициент, учитывающий негерметичность поме-
вз ав
,mm m= +
вз вз п
m Km
m mK= ⋅
щения и неадиабатичность процесса горения, принимаемый равным 3 для больших помещений (например, для
здания мастерской или цеха, имеющего большую площадь проемов), и равным 2 для относительно небольших
помещений (камер вентиляционных установок, помещения для установки фильтров или циклонов и т.п.).
Массу взвешенной в объеме помещения пыли m, кг, образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяют
по формуле
где m
вз
m
ав
– масса взвихрившейся пыли, кг;
– масса пыли, поступившей в помещение в результате
(6.9)
аварийной ситуации, кг.
Массу взвихрившейся пыли m
, кг, определяют по фор-
вз
муле
где K
= ⋅ (6.10)
– доля отложившейся в помещении пыли, способной
вз
,
перейти во взвешенное состояние в результате аварийной
ситуации, при отсутствии экспериментально полученных
данных допускается принимать K
m
– масса отложившейся в помещении пыли к моменту
п
= 0,9;
вз
аварии, кг.
Массу пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, m
где m
– масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение
aп
, кг, определяют по формуле
ав
,
ав ап п
(6.11)
из аппарата, кг;
145
Kп – коэффициент пыления, представляющий собой от-
12
( )
1,
ii i
ношение массы взвешенной в воздухе пыли к массе всей
пыли, поступившей из аппарата в помещение, при отсут-
ствии экспериментально полученных данных о значении
допускается принимать для пылей с дисперсностью не
K
п
менее 350 мкм K
350 мкм – K
= 0,5; для пылей с дисперсностью менее
п
= 1,0.
п
Масса пыли, отложившейся в помещении к моменту аварии, m
где K
K
, кг,
п
K
m mm
– доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;
г
– коэффициент эффективности пылеуборки, принима-
y
г
=⋅+
K
у
( )
п
(6.12)
,
ется при сухой пылеуборке равным 0,6; при влажной пы-
леуборке – 0,7; при механизированной вакуумной пыле-
уборке – 0,9;
m
– масса пыли, оседающей на труднодоступных для убор-
1
ки поверхностях в помещении за период времени между ге-
неральными уборками, кг;
m
– масса пыли, оседающей на доступных для уборки
2
поверхностях в помещении за период времени между те-
кущими уборками (ежесменно, ежесуточно и т.п.), кг;
Масса пыли m
верхностях в помещении за межуборочный период, определяется по формуле
где M
– масса пыли, оседающей на различных поверхностях
i
в помещении за период между генеральными (i = 1) и те-
кущими (i = 2) пылеуборками, кг;
(i = 1, 2), кг, оседающей на различных по-
i
mM= ⋅ -a ⋅b (6.13)
146
a – доля выделяющейся в объем помещения пыли, кото-
рая удаляется вытяжными вентиляционными системами,
при отсутствии данных принимается a = 0 ;
, b2 – доля выделяющейся в объем помещения пыли, осе-
b
1
дающей соответственно на труднодоступных и доступных
для уборки поверхностях помещения (b
сутствии данных допускается принимать b
+ b2 = 1). При от-
1
= 1 и b2 = 0.
1
Пример 6.2
Рассчитать избыточное давление взрыва в помещении
3
объемом 12 000 м
, в котором производится размол кремния в порошок с размером частиц менее 100 мкм. Установить, относится ли помещение к категории Б. В помещении
отсутствуют какие-либо другие взрывоопасные и горючие
вещества и материалы. Тип пылеуборки – сухая, дробильноразмольное оборудование – периодического действия. Масса
пыли кремния в аппарате 20 кг, масса пыли кремния, оседающей в помещении между генеральными пылеуборками,
5 кг, между текущими пылеуборками – 2,5 кг.
При расчетах учесть, что теплота сгорания кремния
= 3,24 ⋅ 1 07 Дж / кг, температура воздуха 293 К, плотность
Н
т
воздуха 1,206 кг / м
3
. Схема размещения оборудования пред-
ставлена на рис. 6.2.
3
V
, м
пом
Труднодоступные для уборки поверхности
.
.
Кремний
mап, кг
.
.
m1, кг
.
.
.
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
.
.
, кг
m
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Рис. 6.2. Схема размещения оборудования в помещении
147
Решение
( )
1
5 1 0 1 5 ;
кг
m =⋅ - ⋅=
( )
2
.2,5 1 0 0 0
кг
m = ⋅ - ⋅=
( )
п
.
1
5 0 8, 33
0,6
кгm = ⋅+ =
вз
0,9 8,3 .3 7,5
кг
m =⋅=
1. По условию примера в помещении в оборудовании проводится технологическая операция размола кремния в порошок с размером частиц менее 100 мкм, других горючих
или взрывоопасных веществ и материалов в помещении нет.
Расчет категории ведется от высшей к низшей. Так как в помещении нет горючих газов и жидкостей, помещение не относится к категории А. Проведем расчет, чтобы определить,
относится ли помещение к категории Б. Технологическая
операция измельчение кремния в порошок с размером частиц менее 100 мкм характеризуется пылением, следовательно, может образоваться аэровзвесь пыли в воздухе во взрывоопасных концентрациях. Определим массу пыли, оседающей
на различных поверхностях в помещении за межуборочный
период, по формуле (6.13), принимая b
= 1 и b2 = 0 :
1
• между генеральными уборками
• между текущими уборками
2. Определим массу пыли, отложившейся в помещении
к моменту аварии, по формуле (6.12), считая всю пыль в помещении горючей и учитывая по исходным данным тип уборки – сухая:
3. Определим массу взвихрившейся пыли по формуле (6.10):
4. С учетом дисперсности пыли менее 100 мкм по формуле (6.11) рассчитаем массу пыли, поступившей в помещение
в результате аварийной ситуации:
148
ав
.20 1 20 кгm = ⋅=
5. По формуле (6.9) рассчитаем общую массу взвешенной
7,5 20 27,5 .
кг
m = +=
3
св
0,8 12 0 .00 9600
м
V =⋅=
7
3
27,5 3,24 10 101 1
8,7 6
96 00 1,.206 1,01 10 293 3
кПа
P
⋅ ⋅⋅⋅
Δ= =
⋅ ⋅ ⋅⋅⋅
в объеме помещения пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации:
6. Определим свободный объем помещения, приняв его
равным 80 % объема помещения:
7. Расчетное значение избыточного давления при взрыве
пыли кремния, определенное по формуле (6.8), составит
8. Сопоставляя полученное расчетное значение избыточного давления взрыва ΔP, кПа, со значением избыточного давления взрыва, указанным в табл. 6.1 (горючие пыли и избыточное давление взрыва более 5 кПа), определим, что данное
помещение по взрывопожарной опасности имеет категорию Б –
взрывопожароопасность. Дальнейший расчет не требуется.
Вывод. Поскольку в помещении присутствует горючая
пыль и избыточное давление взрыва составило 8,76 кПа, данное помещение относится к категории Б.
Задача 6.2
Рассчитать избыточное давление взрыва в помещении,
в котором производится размол кремния в порошок с размером частиц менее 100 мкм, и установить категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности. В помещении
отсутствуют какие-либо другие взрывоопасные и горючие
вещества и материалы. Используется дробильно-размольное
оборудование периодического действия.
149
При расчетах учесть, что теплота сгорания кремния
= 3,24 ⋅ 1 07 Дж / кг, температура воздуха 293 К, плотность
Н
т
воздуха 1,206 кг / м
3
. Варианты исходных данных приведе-
ны в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Исходные данные к задаче 6.2
Номер варианта
Масса пыли кремния
, кг
в аппаратах m
ап
ния, оседающей
Масса пыли крем-
, кг
1
уборками, M
в помещении между
генеральными пыле-
ния, оседающей
Масса пыли крем-
, кг
2
ками, M
в помещении между
текущими пылеубор-
Тип пылеуборки
3
Объем помещения
1 100 15 4,5 Сухая 15 000
2 60 10 4,0 Влажная 12 000
3 80 20 7,0 Вакуумная 15 000
4 40 10 3,5 Влажная 20 000
5 30 5 2,0 Вакуумная 10 000
6 100,0 25 10 Сухая 20 000
7 90,0 20 9 Сухая 19 000
8 80,0 15 8 Сухая 18 000
9 70,0 10 7 Сухая 17 000
10 60,0 5 2 Сухая 16 000
11 50,0 5 3 Сухая 15 000
12 40,0 10 4 Сухая 14 000
13 30,0 15 5 Сухая 13 000
14 20,0 20 4 Сухая 12 000
15 100,0 25 3 Влажная 11 000
16 90,0 25 9 Влажная 10 000
17 80,0 20 8 Влажная 9000
18 70,0 15 7 Влажная 8000
19 60,0 10 6 Влажная 7000
20 50,0 5 2 Влажная 6000
21 40,0 5 2 Влажная 5000
22 30,0 5 2 Влажная 6000
23 20,0 10 5 Вакуумная 7000
, м
V
пом
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]