Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

БЕЗОПАСНОСТЬ 

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВЗРЫВОНЕПРОНИЦАЕМОГО ИСПОЛНЕНИЯ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

для студентов всех специальностей

Одобрено

редакционно–издательским советом

Балаковского института техники,

технологии и управления

Балаково 2006

Цель работы: ознакомиться с экспериментальным методом определения величины тушащего зазора (БЭМЗ) и выбором электрооборудования взрывонепроницаемого исполнения.

Основные понятия

Взрыв – быстрое преобразование веществ (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Температура вспышки – самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Температура воспламенения – температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61°С (относятся к взрывоопасным).

Горючая жидкость – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61°С (относятся к пожароопасным, если не нагреть до температуры вспышки и выше).

Верхний и нижний концентрационные пределы воспламенения (ВКПВ и НКПВ) – соответственно максимальная и минимальная концентрации горючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдет даже при возникновении источника инициирования взрыва.

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.

Категорирование помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

В соответствии с НПБ 105-03 [1] по взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1–В4, Г и Д, а здания – на категории А, Б, В, Г и Д.

Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из температуры вспышки находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и избыточного давления.

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

(1)

где Р_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздуш-

ной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным (допускается принимать Р_max равным 900 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 , приведенное в табл. 1.

Таблица 1

Вид горючего вещества	Значение Z
- вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом	1,0
- горючие газы (кроме водорода), горючие пыли	0,5
- ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
- ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля	0,3
- ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля	0

V_св – свободный объем помещения, м³;

_г.п – плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кгм^-3, вычисляемая по формуле:

(2)

где М – молярная масса, кгкмоль^-1;

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

t_p – расчетная температура, С. В качестве расчетной температуры

следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_p по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61С;

С_ст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

(3)

где – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

–число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.

Расчет Р для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей может быть выполнен по формуле:

(4)

где Н_т – теплота сгорания, Джкг^-1;

_в – плотность воздуха при начальной температуре Т₀, кгм^-3;

С_р – теплоемкость воздуха, Джкг^-1К^-1 (допускается принимать равной 1,0110³ Дж кг^-1К^-1);

Т₀ – начальная температура воздуха, К.

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

Определение категорий помещений следует осуществлять путем по-

следовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 2, от высшей (А) к низшей (Д).

Таблица 2

Категории помещений

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А взрывопожаро­опасная	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрывопожаро­опасная	Горючие пыли или волокна, легковоспла­ме­ня­ю­щиеся жидкости с температурой вспышки более 28С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздуш­ные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1–В4 пожаро-опасные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкос- ти и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки g, приведенной в табл. 3.