4.2. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для легкозаймистих рідин (лзр) та горючих рідин (гр)

4.2.1. Надлишковий тиск вибуху Р для індивідуальних горючих речовин, що складаються із атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, визначається за формулою

, (1)

де Р_max — максимальний тиск вибуху стехіометричної пароповітряної суміші в замкнутому об’ємі, що визначається експериментально або за довідниковими даними. При відсутності даних допускається приймати Р_max рівним 900 кПа;

Р₀ — початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

m —маса парів легкозаймистих (ЛЗР) та горючих рідин (ГР), що надійшли в результаті розрахункової аварії в приміщення, кг;

z — коефіцієнт участі горючого у вибуху. Допускається приймати значення z по табл. 1;

Таблиця1

Вид горючої речовини	Значення z
Легкозаймисті та горючі рідини, нагріті до температури спалаху та вище	0.3
Легкозаймисті та горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при наявності можливості утворення аерозолю	0.3
Легкозаймисті та горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при відсутності можливості утворення аерозолю	0

Таблиця 2

Швидкість повітряного потоку в приміщенні, мс-1	Коефіцієнт , в залежності від температури t (С) повітря в приміщенні
	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
0.5	6.6	5.7	5.4	3.6	3.2
1.0	10.0	8.7	7.7	5.6	4.6

Приклад.

Визначити до якої категорії відноситься виробниче приміщення розміром 36х12х3 м в якому розташоване обладнання, яке містить 1000 кг бензолу. Температура в приміщенні 20⁰С, коефіцієнт вільного об’єму К_віл=0.8, швидкість повітря в приміщенні 0.1 м/с.

С6Н6 бензол а=36 м b=12 м h=3 м Kвіл=0.8 t=20 0C V=0.1 м/с mрід=1000 кг

Для визначення категорії приміщення необхідно знати властивості речовини і вирахувати надлишковий тиск вибуху в приміщенні для даної речовини. Визначення категорії приміщення здійснюється шляхом послідовної перевірки належності його до категорій, приведених у табл.1. 1. Визначаємо властивості рідини (довідн.): - С6Н6 – бензол, легкозаймиста, безбарвна рідина - максимальний тиск вибуху: Рmax=882 кПа

категорія приміщення - ?

- молекулярна маса М=78.11 кг/кмоль - температура спалаху tсп= -110С

2. Надлишковий тиск вибуху визначається за формулою:

,

де Р_max – максимальний тиск вибуху стехіометричної суміші (довідн.), кПа

Р₀ – початковий тиск, кПа

m – маса рідини, що випарувалась, кг

z – коефіцієнт участі горючого у вибуху

V_віл – вільний об’єм приміщення, м³

_п – густина пари, кг/м³

С_ст – стехіометрична концентрація пального, %

,

де - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння

,

де n_с, n_н, n₀, n_х – кількість атомів С, Н, О та галоїдів в молекулі горючого

К_н – коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння (приймаємо К_н=3)

3. Визначаємо об’єм приміщення, вільний об’єм приміщення та площу підлоги:

,

де К_віл – коефіцієнт вільного об’єму

4. Визначаємо стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння

5. Визначаємо стехіометричну концентрацію горючого:

6. Знайдемо інтенсивність випаровування горючої рідини за заданої температури

де – коефіцієнт залежності випаровування від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (табл.3) =2,4

М – молекулярна маса (довідн.)

Р_s – тиск насиченої пари даної рідини за заданої температури

,

де А, B, С_А – сталі Антуана (довідн.)[ 11 ]

t – температура, ⁰С; примітка: температуру приймають максимально можливу для даного регіону

Па = 1,52782 кПа.

7. Згідно з п. 3.2 допустимо, що вся горюча рідина надійде у приміщення. Знайдемо об’єм розлитої рідини

Згідно з п.3.2. “г” 1 л рідини розіллється на 1 м² площі підлоги, тоді площа випаровування F_п=1145 м², але це більше площі підлоги даного приміщення, тому площу випаровування приймаємо рівній площі підлоги F_п=432 м².

8. Знайдемо час випаровування рідини і масу пари

с.

Тому, що =71445>3600 c згідно з п.3.2. “е”, то приймаємо =3600 c. Тоді маса пари дорівнює

кг

9. Знайдемо густину пари бензолу при 20^оС:

кг/м³;

10. Визначаємо надлишковий тиск вибуху:

5кПа

Висновок: так як надлишковий тиск вибуху більше значення 5 кПа, а температура спалаху бензолу t_сп=-11⁰С, що менше 28⁰С, то приміщення відноситься до категорії “А”: вибухопожежонебезпечна.