Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по оценке средств защиты труда в производственной сфере. Учебное пособие
.pdf
81
паров ЛВЖ или горючей пыли, участвующих во взрыве, кг; Z - коэффициент
100
1 1.84
ст
С
242
O
XH
C
n
nn
n
2
0
n
0
0
Т
св в р и
mQ РZ
P
V С T К
гТo
VVm
)(
участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 – для
других горючих газов и пыли и 0,3 - для паров ЛВЖ; Vсв - свободный объем по-
мещения, м3, принимаемый равным 80 % от свободного объема помещения; г
- плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м3; Сст - стехиометрическая концентрация горючего, % , вычисляемая по формуле:
, (75)
где
ции сгорания; nc, nн ,
- стехиометрический коэффициент кислорода в реак-
, nХ - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горю-
чего вещества; Кг - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и
неадиабатичность процесса горения, принимаемый равным 3.
Расчет избыточного давления взрыва для других горючих веществ и их
смесей может быть выполнен по формуле:
, (76)
где Qт - теплота сгорания, Дж/кг;
- плотность воздуха до взрыва при темпе-
в
ратуре T; Ср - теплоемкость воздуха, принимается равной 1,01кДж/(кг∙К); Tо начальная температура воздуха, К.
Если в помещении ведется работа с использованием горючих газов, то
производится расчет избыточного давления по формуле (74) или (76), причем
масса газа поступившего в помещение при расчетной аварии определяется по
формуле
, (77)
где Vа - объем газа, вышедшего из оборудования, м3; Vт - объем газа, вышедшего
из трубопроводов, м3.
При этом объем газа, вышедшего из оборудования и трубопроводов,
определяется по формулам:
82
VPV
об
101.0
, (78)
TTT
VVV
21
tqV
T1
LrPV
T
2
22
01.0
c
ooпp
mmmm
, (79)
где Р1 - давление в аппарате, кПа; V - объем аппарата, м3;
V1Т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V
- объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м
2T
В свою очередь объемы газа, вышедшего из трубопровода до и после отключения
оборудования, определяется по формулам:
, (80)
, (81)
где q - расход газа в трубопроводе, м3/с;
t - время отключения трубопровода,с.
Р2 - давление в трубопроводе, кПа;
r – внутренний радиус трубопровода, м;
3
.
L - длина трубопровода от аварийного аппарата до вентиля или задвижки,
м.
Время отключения трубопровода t принимается равным 120 с, если име-
ется система автоматического отключения, и равным 300 с при ручном отключении.
Масса паров жидкости, участвующая во взрыве и поступившая в помеще-
ние при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой
жидкости или ванн для промывки деталей, поверхность конструкций со свеженанесенной краской и летучими фракциями растворителя), определяется по
формуле:
(82)
где mp - масса паров, поступивших с поверхности разлива, кг;
mоп - масса паров, поступивших с открытых поверхностей, кг;
mоc - масса паров, поступивших с поверхностей, на которые нанесен
окрасочный состав, кг.
83
При этом каждое из слагаемых в формуле (82) определяется по формуле:
m W A t
6
10
н
W P M
Скорость воздушного
потока, м/с
Значение коэффициента при температуре t,oC в помещении
10
15
20
30
35
0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
3,0
2,6
2,4
1,8
1,6
0,2
4,6
3,8
3,5
2,4
2,3
0,5
6,6
5,7
5,4
3,6
3,2
1,0
10,0
8,7
7,7
5,6
4,6
, (83)
где W - интенсивность испарения, кг/(см∙м2); A – площадь испарения, м2;
t - время испарения, с.
Интенсивность испарения (W )определяется по справочным или экспери-
ментальным данным. Для ЛВЖ при комнатной температуре расчет производится по формуле:
, (84)
где - коэффициент, принимаемый по табл. 40 в зависимости от скорости и
температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Рн - давление
насыщенного пара жидкости при расчетной температуре, кПа, определяемое по
уравнению Антуана; М – молекулярная масса, г/моль.
Таблица 40
Значения коэффициентов для расчета интенсивности испарения ЛВЖ
Площадь испарения А в случае пролива ЛВЖ и горючих жидкостей
определяется исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих по
массе 70 % и менее растворителей, разливается по площади 0.5 м2, а остальных
жидкостей - 1литр на 1 м2 пола помещения.
Длительность испарения жидкости t принимается равной времени полно-
го испарения, но не более 3600 с (1 часа).
84
В случае, когда избыточное давление взрыва (сгорания веществ) в поме-
кПаp 5
lim
Категория
Удельная пожарная нагрузка, q
lim
, МДж/м2
В1
Более 2200
В2
1401 – 2200
В3
181 – 1400
В4
1 – 180
п
A
Q
q
нтс
QmQ
щениях
, делается вывод об отнесении их к пожароопасным кате-
гориям В1-В4.
Пожароопасные категории помещений В1-В4 определяются сравниванием
максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (q, МДж/м
2
) в
любом из них с величиной предельной удельной пожарной нагрузки
(q
,МДж/м
lim
2
) для каждой соответственной категории. Предельные значения
удельной пожарной нагрузки для категорий помещений В1-В4 приведены в
табл. 41.
Таблица 41
Категории пожароопасных помещений и параметр их оценки
Удельная пожарная нагрузка (q) определяется по формуле:
, (85)
где Q – полная пожарная нагрузка, МДж; Aп – площадь пожара, м2.
При этом полная пожарная нагрузка определяется по формуле:
где Q
– низшая теплота сгорания материала, МДж/кг.
нтс
, (86)
После расчета удельной пожарной нагрузки, производится проверка соответствия вычисленной пожарной нагрузки расчетной по выражению:
Q>Qp=0,64qH2, (87)
где Н – высота пламени при горении материалов, м.
85
Если вычисленная пожарная нагрузка превышает расчетную категорию
Материал или вещество
Низшая теплота сгорания
материалов, Q
нтс
кДж/кг
Ацетон
31360
Бензин
45700
Бензол
40630
Бумага
20000
Древесина
14400
Керосин
42900
Магний
25104
Толуол
40936
Резина
27000
Фенол
31970
Этанол
30608
Полиэтилен
46582
пожароопасного помещения, то категорию помещения понижают на одну ступень (например, В4 на В3, В3 на В2, В2 на В1).
Численные значения низшей теплоты сгорания материалов приведены в
табл. 42.
Таблица 42
Низшая теплота сгорания пожароопасных материалов
обеспечению взрывопожаробезопасности помещения и здания.
ные конструкции, полы, мебель) m=450 кг, низшая теплота сгорания древесины
Q
=14,4 МДж/кг . Определить категорию помещения по пожароопасности.
нтс
Определив категорию помещения, принимают проектные решения по
Пример 20
Исходные данные
Масса горючих материалов в помещении с размерами 6 х 12 м (деревян-
86
Решение
н
Q mQ
Q
qA
6480
54
120
1. Определяем численное значение полной пожарной нагрузки
=45014,4=6480 МДж.
2. Производим расчет удельной пожарной нагрузки
=
Мдж/м2.
3. Определяем категорию помещения по удельной пожарной нагрузке
(табл. 41): при q=1-180 МДж/м2 помещение относится к категории В4.
4. Делаем проверку соответствия вычисленной пожарной нагрузки рас-
четной в соответствии с требованиями НПБ 105-95 по формуле (87):
Qp=0,645462= 1244 МДж.
Так как Q =6480 МДж> Qp= 1244 МДж, то категория рассматриваемого
помещения по пожароопасности должна быть на ступень выше. Таким образом
принимаемая категория лабораторного помещения по пожароопасности не В4,
а В3.
Пример 21
Исходные данные
Произвести категорирование помещения по взрывопожарной опасности,
в котором находится оборудование, работающее по обеспечению проточного
режима выброса водорода в атмосферу и сжиганию его в факеле.
При расчете необходимо учесть следующие факторы:
- других горючих и или взрывоопасных веществ в помещении нет;
- при аварии подача газа отключается автоматически.
Объем оборудования Vо = 2 м3; численные значения давления в оборудо-
вании и трубопроводе равны соответственно: Р1 = 160 кПа; Р2 = 200 кПа; диаметр кругового сечения трубопровода d = 0.06 м; длина трубопровода от аппарата до задвижки L = 20 м; объём помещения 250 м3; величина расхода газа в
трубе q = 0,01 м3/с; плотность водорода при +20°С
= 0,083 кг/м3.
вод
87
Решение
.5.0
2
0
4
02
2
0
242
O
XH
C
n
nn
n
100 100
29,2%.
1 4.84 1 4.84 0.5
ст
C
.1.29
32.29083.0200
100153.0)101900(
100)(
0max
кПа
КСV
ZmPP
P
истгсв
1. Определяем стехиометрический коэффициент кислорода в реакции
сгорания водорода
2. Находим стехиометрическую концентрацию
3. Вычисляем свободный объем помещения
4. Производим расчет объема газа, вышедшего из трубопровода до его отклю-
чения:
V1T = q ∙ t = 0.01 ∙ 300 = 3 м3.
Vсв = 0.8 ∙ V = 0.8 ∙ 250 = 200 м3.
5. Определяем объем газа, вышедшего из трубопровода после его от-
ключения:
V2T = 0.01∙ ∙ P2 ∙ r2 ∙ L = 0.01 ∙ 3.14 ∙ 200 ∙ 0.032 ∙ 20 = 0.11 м3.
6. Определяем объем газа, вышедшего из оборудования
Vоб = 0.01 ∙ P1 ∙ V = 0.01 ∙ 160 ∙ 2 = 3.2 м3.
7. Вычисляем массу поступившего в помещение газа
m = (Vоб+ V
+ V2T) ∙ г = (3.2 + 3.0 + 0.11) ∙ 0.083 = 0.53 кг.
1T
8. Производим расчет избыточного давления взрыва водорода
9. Определяем категорию помещения по взрывопожароопасности.
Так как полученное в расчётах избыточное давление в области взрыва
(сгорания вещества) P = 29.1 кПа больше требуемого (граничного) давления
по НПБ 105-03 P
работающее по обеспечению проточного режима выброса водорода в атмосфе-
ру и сжиганию его в факеле, относится к категории А – взрывопожароопасное.
=5 кПа помещение, в котором находится оборудование,
lim
88
Глава 11. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЯ
ni
i
t
1
i
i
v
i
i
ii
b
fN
D
В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
Расчетное время удаления людей из помещения при чрезвычайных ситуациях (tр )определяется как суммарное время их движения в потоке на горизонтальных и вертикальных участках пути эвакуации от помещения до выхода:
tр=
, (88)
где tр – расчетное время эвакуации, мин.; ti – время прохождения людским потоком i-го участка эвакуации, мин.
Время прохождения каждого i-го участка эвакуации определяется по
формуле:
где
ti =
- длина i- го участка, м;
, (89)
- скорость движения людского потока на
участке, м/с.
Скорость движения людского потока на любом участке эвакуации зависит
от его плотности. Плотность потока (D) может быть определена по формуле:
, (90)
где D – плотность людского потока, чел/м2; N – число людей, умещающихся на
1 м2 площади, чел/м2; f – средняя площадь горизонтальной проекции человека,
м2; - длина участка эвакуации, м; b- ширина участка эвакуации, м.
На рис. 13 приведены графические зависимости скорости движения людского потока в зависимости от его плотности.
Максимальная плотность потока в проходах зрительных залов помещений стабилизируется при выходе людей из всех рядов, организованных креслами и может быть определена по формуле:
89
D=
пр
р
btQ
0
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Плотность людского потока,чел/м2
1
2
Скорость движения потока, м/мин
, (91)
где Qр – пропускная способность зрительного зала, м2/мин.; t0 – время выхода
зрителей из рядов зрительного зала в проход; t0=
; - ширина прохода между
креслами, м; bпр- ширина прохода в зрительном зале, м.
Рис. 13. Графические зависимости параметров движения людского потока
«плотность-скорость»: 1 – по горизонтальным участкам; 2 – по наклонным
участкам (вниз по лестничному маршу)
Пример 22
Исходные данные
Зрительный зал кинотеатра находится на втором этаже здания и рассчитан на 300 человек. Людской поток при эвакуации движется по участкам:
- первому горизонтальному между рядами кресел длиной 4,5 м и прохо-
ду длиной 15,3 м на втором этаже;
- наклонному вниз по лестничным маршам с общей длиной 8 метров;
90
- второму горизонтальному по лестничной площадке и полу запасного
300
150
2
ii
Nf
D
b
5,13,15
125,0150
0,81 0,9 1,5
0,18
6
пр
р
Db
Q
1г
11г
г
15
3,15
выхода первого этажа длиной 2,5 м.
Ширина прохода между рядами кресел 0,9 м. Ширина прохода из зрительного зала на втором этаже, лестничных маршей и запасного выхода на первом этаже 1,5 м. Зимний период. Горизонтальная проекция человека в зимней
одежде f=0, 125 м2. Пропускная способность прохода между рядами кресел зрительного зала Q = 6 м2/мин из расчета вывода половины числа зрителей (в связи
с наличием двух проходов и симметрии зала). Определить время эвакуации людей из зрительного зала при пожаре. Плотность потока в рядах мест зрительного зала Dр=0,42 чел/м2.
Решение
1. Определяем плотность людского потока числа зрителей из зала с уче-
том его симметрии (N =
чел) и численного значения горизонтальной
проекции одного человека в зимней одежде f=0,125 чел/м2 по формуле (90):
=
=0,81 чел/м2.
2. Производим расчет времени выхода людского потока из рядов между
кресел в проход зрительного зала на втором этаже по формуле (91):
t0 =
мин.
3. По графической зависимости на рис.13 производим расчет скорости
движения потока в проходе зрительного зала для плотности D=0,81 чел/м2. Она
будет равна
=15 м/мин.
4. Определяем расчетное время движения по проходу зрительного зала на
втором этаже
t г1=
=
1,02 мин.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]