2. Методика розрахункового обгрунтування категорій приміщень по вибухопожежонебезпеці

Визначення категорії приміщень проводиться шляхом аналізу вибухоножежонебезпечних показників наявних в приміщенні речовин та їх маси, яка може приймати участь у вибуху, тобто знаходиться у вигляді газів (парів) або пилу (волокон), перемішаних з повітрям. При цьому враховується не тільки та речовина, що знаходиться в конкретному апараті (ємності), який може розгерметизуватися при аварії, а й поступлення її по трубопроводах, по яких підводиться і відводиться ця речовина з цього апарату до їх відключення.

А. Розрахунковий час відключення трубопроводів приймають:

1. рівним часові, за який спрацьовує система автоматичного відключення трубопроводів згідно з паспортними даними (але не більше 120 с);

2. 300с - при ручному відключенні. Не допускається використання технічних засобів відключення трубопроводів, для яких час відключення є більшим, ніж ці значення.

5.

Б. При розливі горючих рідин або зріджених газів враховується випаровування з певної площі. При вільному розливі рідини на підлогу площу випаровування (при відсутності довідкових даних), приймають: 1 л пролитої рідини займає площу S=1 м². При вільному розливі 1 л сумішей та розчинів, які містять 70% і менше (по масі) розчинників, площу розливу приймають S=0,5 м² . Враховується також площа дзеркала рідин, що містяться у відкритих ємкостях, а також поверхонь, на які за технологічним процесом нанесена горюча рідина, що на час аварії знаходиться у стадії висихання.

Тривалість випаровування рідини приймається рівною часові її випаровування (або час, вказаний в умові задачі) , але не більше 3600 с.

В. Вільний об'єм приміщення V_пр визначають, як різницю між об'ємом приміщення і об'ємом, яке займає технологічне обладнання. Якщо вільний об'єм приміщення визначити неможливо, то його дозволяється приймати умовно рівним 80% геометричного об'єму приміщення.

2.1. Розрахунок надлишкового тиску вибуху

Кількісним показником категорування є максимально можливий надлишковий тиск ΔР, який може розвинутися при згоранні (вибуху) вибухонебезпечної суміші в приміщенні.

Для індивідуальних горючих речовин, які складаються з атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F надлишковий тиск вибуху ΔР для визначається за формулою:

(1)

де P_max - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші у замкнутому об’ємі, який визначається дослідним шляхом або приймається за довідниковими даними. У разі відсутності даних про показники пожежної небезпеки горючих сумішей речовин і матеріалів допускається приймати показники пожежної небезпеки вказаних речовин і матеріалів за найбільш небезпечним компонентом. У випадку відсутності таких даних, допускається приймати P_max таким, що дорівнює 900 кПа;

Р_о - початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

6.

m - маса ГГ або парів ЛЗР та ГР, що потрапили в результаті розрахункової аварії до приміщення, яку визначають для ГГ за формулою (5), а для парів ЛЗР та ГР за формулою (11), кг;

Z - коефіцієнт участі ГГ або парів ЛЗР (ГР) у вибуху, який може бути розрахований на підставі характеру розподілу газів і парів в об’ємі приміщення. Допускається приймати значення Z за таблицею 1;

Таблиця 1

Значення коефіцієнта Z

Вид горючої речовини	Значення Z
Водень	1,0
Горючі гази (крім водню)	0,5
ЛЗР і ГР нагріті до температури спалаху і вище, пил	0,3
ЛЗР і ГР нагріті нижче температури спалаху, при можливості утворення аерозолю	0,3

V_вільн у формулі 1 - вільний об’єм приміщення, м³;

ρ_г,п - густина газу або пари при розрахунковій температурі Т_пр, кг/ּм³, що визначається за формулою:

(2)

в якій Р₀ – нормальний атмосферний тиск (101,3 кПа)

Р_пр – початковий тиск в приміщенні, кПа

Т_пр – розрахункова температура в приміщенні, К

М_г – маса 1 кіломоля горючого газу, кг

ρ₀ – густина газу при нормальних умовах (при 273 К і 101,3 кПа)

22,4136 м³– об’єм 1 кіломоля горючого газу при н. у.

С_ст у формулі 1 - стехіометрична концентрація ГГ або парів ЛЗР та ГР, % (об.), що визначається за формулою:

(3)

де - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння (при розрахункуβ атоми азоту не враховуються);

7.

n_c, n_н, n_o, n_x – число атомів С, Н, О та галогенів у молекулі ГГ або парів ГР;

К_н у формулі 1 - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення й неадіабатичність процесу горіння. Допускається приймати К_н рівним 3.

Негерметичність приміщення обумовлена постійно відкритими прорізами в огороджувальних конструкціях приміщення.

Як розрахункову температуру слід приймати максимально можливу температуру повітря в даному приміщенні у відповідній кліматичній зоні або максимально можливу температуру повітря за технологічним регламентом з урахуванням можливого підвищення температури у разі аварійної ситуації.

Для сумішей горючих речовин розрахунок ΔР проводять по формулі: (ця формула справедлива також для деяких індивідуальних речовин)

,кПа (4)

де Н -теплота згорання, (кДж/кг) вибирається із довідника (або Додатку 1).

Для вуглеводнів приймається Н= 46000кДж/кг.

Р₀ - початковий тиск (кПа), нормально рівний 101 кПа.

V_св - вільний об'єм приміщення, м³ (див п. В),

ρ₀ – густина повітря (кг/м³) до вибуху при початковій температурі Т₀ , яку приймають за таблицею Додатка 2 (при 20°С ρ_пов = 1.2047 кг/м³).

С - теплоємність повітря, кДж/(кг×К) (дозволяється приймати 1.01 кДж/кг.К).

Т₀ - початкова температура повітря, К (звичайно рівна 300 К).

К_н - коефіцієнт, котрий враховує негерметичність приміщення і недіабатичність процесу горіння (дозволяється приймати К_н =3)

Z - коефіцієнт, що характеризує міру участі у вибуху речовини. Значення Z дозволяється приймати по таблиці 1.

m - маса горючих газів (ГГ) або парів Л3P чи ГР чи пилу, які проникли в приміщення в результаті розрахункової аварії (формули 5 або 11), кг.

8