4.4. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючого пилу

4.4.1. Розрахунок надлишкового тиску вибуху Р (кПа) проводять за формулою:

(5)

де Н_т – теплота згоряння, Дж/кг;

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

m — маса розпорошеного в об’ємі приміщення пилу, кг;

V_віл — вільний об’єм приміщення, м³;

_п - густина повітря до вибуху при початковій температурі Т₀, кг/м³;

С_р - теплоємкість повітря, Дж/(кгК) (допускається приймати рівною 1.0110³ Дж/(кгК));

Т₀ - початкова температура повітря, К.

К_н — коефіцієнт, що враховує негерметичность приміщення та неадіабатичність процесу горіння. Допускається приймати К_н рівним 3.

Під змінною z розуміється доля участі розпорошеного горючого пилу у вибуху. При відсутності експериментальних даних про змінну z допускається приймати z=0,5.

Приклад.

Визначити до якої категорії відноситься приміщення шліфувального відділення меблевого виробництва розміром 30x20x5 м, в якому встановлено 5 шліфувальних верстатів. Продуктивність одного верстату за годину - 4 вироби з берези розміром 1.8x2 м. В процесі шліфування знімається шар деревини товщиною 0.5 мм з оброблюваної поверхні виробу. Витяжна система вентиляції виводить 75% пилу, що виділився. 70% пилу, що потрапляє в приміщення, осідає в важкодоступних місцях. Циклон для збору пилу знаходиться за межами будівлі. Керування вентиляційною системою - ручне. Шліфувальне відділення працює в одну 8-годинну зміну 5 днів на тиждень. Прибирання приміщення ручне, сухе 1 раз на добу. Генеральне - 1 раз на місяць.

Приміщення а=30 м; в=20 м h=5 м; Nст=5; nвир=4 Виріб береза а/=1.8 м; в/=2 м; h/=0.5 мм =0.75; 1=0.7 Виробництво 1 зміна на добу 8 годин в зміну 5 днів на тиждень Прибирання - ручне, сухе 1 раз в зм. - генеральне 1 раз в міс.

Визначення категорії приміщення здійснюється шляхом послідовної перевірки належності його до категорій, наведених у табл.1. Розрахунковий надлишковий тиск визначається за формулою: , де m - маса розпорошеного в об’ємі приміщення пилу Hт - теплота згорання, Дж/кг; Р0 - початковий тиск, кПа z - частка участі аерозольного горючого пилу у вибуху Vвіл - вільний об’єм приміщення, м3 п - густина повітря до вибуху, кг/м3 (довідн.) Ср - теплоємкість повітря, Дж/(кгК) (довідн.) Т0 - початкова температура повітря, К Кн - коефіцієнт, який враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння

категорія приміщення-?

1. Густина повітря до вибуху при робочій температурі:

де _пн - густина повітря за нормальних умов (довідн.)

Т_н - нормальна температура, К

кг/м³

2. Визначаємо вільний об’єм приміщення

м³

3. Визначаємо масу розпорошеного в об’ємі приміщення пилу, тобто кількість пилу в пилоповітряній суміші:

,

де m_вз - розрахункова маса розпорошеного (звихреного) пилу, кг

m_ав - розрахункова маса пилу, яка надходить в приміщення при аварії, кг

3.1. Визначаємо розрахункову масу розпорошеного (звихреного) пилу

,

де К_вз - частка відкладеного у приміщенні пилу, що може перейти у аерозольний (розпорошений) стан в результаті аварії. К_вз = 0,9.

m_п - маса відкладеного в приміщенні пилу до аварії

3.1.1. Визначаємо масу відкладеного в приміщенні пилу до аварії:

m_n = K₂(1 - K_y)(m₁ + m₂)

де К_г - частка горючого пилу в приміщенні в масі відкладень пилу

К_у - коефіцієнт ефективності пилеприбирання (довідн.)

m₁ - маса пилу, що осіла на важкодоступних місцях за час між генеральними прибираннями

m₂ - маса пилу, що осіла на доступних для прибирання місцях за міжприбиральний час.

Маса пилу m₁ та m₂, що осідає на різних поверхнях в приміщенні за міжприбиральний період визначається за формулами:

,

,

де М₁ - маса пилу, що надходить в об’єм приміщення за час між генеральними прибираннями

М₂ - маса пилу, що надходить в об’єм приміщення за міжприбиральний час

- частка пилу, що видаляється з приміщення витяжною вентиляцією

₁ - частка пилу, що осіла на важкодоступних місцях

₂ - частка пилу, що осіла на легкодоступних місцях

Виходячи з умов задачі:

=0.75 ₁=0.7 ₂=0.3

3.1.2. Визначаємо масу пилу, що виділяється одним верстатом за одну годину

де n - кількість оброблювальних виробів за годину

V_д - об’єм виробу, що перейде в пил;

_д - густина пилу виробу;

кг

3.1.3. Визначаємо масу пилу, що виділяється верстатами за час між поточними прибираннями

де N - кількість верстатів, шт.;

₁ - час робочої зміни, годин

кг

3.1.4. Визначаємо масу пилу, що виділяється верстатами за час між генеральними прибираннями

де N_змін - кількість змін за час між генеральними прибираннями

3.1.5. Розрахуємо масу пилу, що підніметься в повітря в наслідок аварії

кг

кг

m _n = 1(1-0,6)(709,635+13,824) = 289,38 кг

m _вз = 0,9 ∙ 289,38 = 260,45 кг

3.2. Визначаємо масу пилу, що надійде в приміщення в результаті аварії

де m_ап - маса горючого пилу, що вийшов з апарату, кг

Виходячи із вимог п.3.3 “б”:

де V_ап - об’єм апарату, м³ ;

_п - густина пилу, що знаходиться в апараті, кг/м³ ;

g – продуктивність апарату, з якою продовжується надходження пилу в приміщення в результаті аварії, кг/год.;

- час відключення, с;

К_п - коефіцієнт пилення, який враховує дисперсність пилу.

3.2.1. Визначаємо продуктивність в с, з якою продовжується надходження пилу

кг

3.2.2. Розрахуємо масу пилу, що надійде в приміщення в результаті аварії

кг

3.3. Розрахуємо масу зваженого (розпорошеного) в об’ємі приміщення пилу:

кг

4. Розрахуємо надлишковий тиск вибуху

кПа

Висновок: так як надлишковий тиск вибуху для даного приміщення при даному виробництві на випадок аварії може бути більше 5 кПа, то приміщення відноситься до категорії “Б” - вибухопожежонебезпечна.

4.5. Надлишковий тиск Р для горючого пилу у відкритому просторі розраховується у такий спосіб:

а) визначають приведену масу горючого пилу m_пр, кг, за формулою:

m_пр=mZH_т/H_то, (6)

де m - маса горючого пилу, який надійшов в результаті аварії до навколишнього простору, кг;

Z - коефіцієнт участі пилу в горінні, значення якого допускається приймати рівним 0,1. В окремих обґрунтованих випадках величина Z може бути знижена, але не менше ніж до 0,02;

H_т - теплота згоряння пилу, Джкг^-1;

H_то - константа, яка приймається рівною 4,610⁶ Джкг^-1.

б) обчислюють розрахунковий надлишковий тиск Р, кПа, на відстані r за формулою:

Р=Р_о (0,8m_пр^0,33/r+3m_пр^0,66/r²+5m_пр/r³), (7)

де r - відстань від центру пилоповітряної хмари, м. Допускається вимірювати величину r від геометричного центру технологічної установки;

Р_о - атмосферний тиск, кПа.

в). Значення імпульсу хвилі тиску i, Пас, обчислюють за формулою:

i=123m_пр^0,66/r. (8)

де m_пр приведена маса горючого пилу, кг;

r - відстань від центру пилоповітряної хмари, м.