1. Практическое занятие

Задача 2.1. Через помещение проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d_тр, мм, по которому транспортируется газ. Задвижки системы отключения установлены перед стеной помещения в месте ввода трубопровода и за стеной данного помещения в месте вывода трубопровода.

Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси водорода, возникающей при аварийной разгерметизации трубопровода в производственном помещении. Определить категорию производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.

Исходные данные	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Vп, м3	200	250	300	350	400	450	500	550	600	650
dтр1, мм	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140
dтр2, мм	70	50	90	50	100	60	70	130	110	120
Газ	Ацетилен	Бензол	Бутан-н	Этан	Этанол	Метан	Метанол	Пропан	Пропилен	Водород
q, м3/с	5·10-3	6·10-3	7·10-3	8·10-3	9·10-3	10·10-3	11·10-3	12·10-3	13·10-3	14·10-3
Vап, м3	2,7	2,0	2,5	3,0	4,85	3,5	6,4	7,0	9,0	7,4
Р1, кПа	170	170	180	190	200	210	220	230	240	250
P2, кПа	150	160	170	180	190	200	210	220	230	240
Т, с	2	4	3	120	300	2	4	3	120	300
Lтр1, м	10	9	8	7	11	12	13	14	15	16
Lтр2, м	5	6	7	9	10	8	10	12	9	11
Рmax, кПа	700	720	740	760	800	820	840	860	880	900
tp, С	28	29	30	31	35	36	30	37	38	39

Решение

1. Рассчитаем массу горючего вещества m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа, по формуле:

т = (V_a + V_T) ·_r,

где _r - плотность газа при нормальных условиях (табл. 7 Приложения);

V_а - объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

V_T - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³.

При этом

V_а = 0,01Р₁·V_ап,

где P₁ - давление в аппарате, кПа;

V_ап - объем аппарата, м³;

V_Т = V_1Т + V_2Т,

где V_1Т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V_2Т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

V_1Т = q·T,

q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м³с^-1;

Т - расчетное время отключения трубопроводов время, с.

V_2Т = 0,01·𝜋 ·Р₂·(r₁² L₁ + r₂² L₂ + … r_п² L_п),

где P₂ - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа,

r - внутренний радиус трубопроводов, м;

L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

2. Рассчитать плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кгм^-3, вычисляемая по формуле:

где М - молярная масса, кгкмоль^-1 (табл.7 Приложения);

V₀ - мольный объем, равный 22,413 м³кмоль^-1;

t_p - расчетная температура, С.

3. Определить стехиометрическую концентрацию ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

где β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

где n_C, n_H, n_O, n_X - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего (табл.7 Приложения).

4. Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле:

где Р_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа;

Р₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

т - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение Z = 0,5;

V_св - свободный объем помещения, м³;

V_св = 0,8·V_п

V_п - объем помещения, м³;

_г.п - плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кгм^-3;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

5. Категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности принять в соответствии с табл. 1(раздел 2).

Задача 2.2.Производственное помещение по взрывопожарной опасности не относится к категориям А и Б. Определить пожароопасную категорию помещения (В1-В4), исходя из величины удельной пожарной нагрузки.

Исходные данные	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Наименование помещения	Участок снятия краски, обезжиривания и грунтования	Разборочно-дефектировочное отделение	Катушечно-секционное отделение	Отделение ремонта, сборки и испытания электрооборудования	Отделение ремонта, сборки и испытания аппаратов	Пилорама	Участок разборки, ремонта и испытания узлов и деталей тележек	демонтажно-моечное отделение	окрасочно-сушильное отделение	Автоконтрольный пункт
G1, кг	50	60	50	100	120	30	10	50	30	100
G2, кг	40	60	40	20	20	200	60	10	20	20
G3, кг	30	10	60	20	30	50	10	10	200	10
S,м2	12	14	16	18	20	22	24	26	10	15
Н, м	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5	10,0	11,0

Решение

1. При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная нагрузка Q, МДж, определяется по формуле

где G_i - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг. Наименование материалов и веществ, имеющих хождение в определенных помещениях предприятий железнодорожного транспорта принимаем по таблице 9 Приложения;

- низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДжкг^-1 (табл.10 Приложения).

2. Удельная пожарная нагрузка g, МДжм^-2, определяется из соотношения

,

где S - площадь размещения пожарной нагрузки, м².

3. По таблице 4 Приложения определяем категорию помещения по пожароопасности, исходя из удельной пожарной нагрузки g.

4. Проводим проверочный расчет. Вычисляем расчетную пожарную нагрузку (ПН):

Q_р = 0,64·g·Н²

где Н - расстояние от поверхности горения до нижнего пояса ферм, м.

Если

Q > Q_р,

то категория пожароопасности помещения, определенная в п.2 повышается.

Например: по удельной пожарной нагрузке помещение относится к категории В3 (Q = 15000 МДж, g=1000 МДжм^-2). При определении расчетной ПН получили Q_р = 9000МДж, т.е Q > Q_р. Значит окончательно принимаем категорию помещения В2.