Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Br, I, F определяется по формуле
, (1)
где 
– максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями, кПа. При отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа;
– начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
- масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (5), кг;
- коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение Z по таблице 2;
- свободный объём помещения, м3;
- плотность газа или пара при расчётной температуре, tр, кг∙м-3, вычисляемая по формуле (2);
- стехиометрическая концентрация горючего, % об. (объемных), вычисляемая по формуле (3);
- коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатность процесса горения, принимаемый равным 3.
Плотность газа или пара при расчётной температуре, кг/м3, вычисляется по формуле
, (2)
где 
– молярная масса, м3/кмоль; Vo - молярный объём, равный 22,413 м3/кмоль; 
- расчётная температура, °С.
В качестве расчётной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учётом её возможного повышения в аварийной ситуации.
|
|
Если такого значения расчётной температуры tр по каким-либо причинам определить не удаётся, допускается принимать её равной 61 °С.
Стехиометрическая концентрация горючего, % об. (объемных), вычисляется по формуле
, (3)
где 
– стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения, вычисляемый по формуле (4).
Стехиометрические коэффициенты – это небольшие числа, которые показывают, в каком количестве реагируют и образуются вещества в результате реакции.
Стехиометрические коэффициенты подбирают в соответствии с законом сохранения вещества: количество атомов до и после реакции должно быть одинаковым.
Стехиометрический коэффициент вычисляется по формуле
, (4)
где 
– число атомов углерода (С), водорода (Н), кислорода (О) и галоидов в молекуле горючего.
Пример определения
Необходимо определить стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения хлопковой пыли. Формула хлопка (С6Н10О5)n.
Уравнение реакции горения:
С6Н10О5 + 6 О2 → 6 СО2 + 5 Н2О + Q
1 моль 6 моль 6 моль 5 моль
где 
=6, 
=10, 
=5, 
=0
,
т. е. стехиометрический коэффициент β=6, что равно числу молекул кислорода, участвующих в реакции горения.
Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа вычисляется по формуле
(5)
где 
- объём газа, вышедшего из аппарата, м3; 
- объём газа, вышедшего из трубопровода, м3.
Объём газа , вышедшего из аппарата, вычисляется по формуле
(6)
где 
– давление в аппарате, кПа; 
- объём аппарата, м3.
Объём газа , вышедшего из трубопровода, вычисляется по формуле
|
|
(7)
где 
- объём газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; 
– объём газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3.
Объём газа , вышедшего из трубопровода до его отключения, вычисляется по формуле
= 
, (8)
где 
– расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3/с; Т – расчётное время отключения трубопроводов, с, принимается по примечанию табл. 3.
Объём газа , вышедшего из трубопровода после его отключения, вычисляется по формуле
, (9)
где 
– максимальное давление в трубопроводе по техническому регламенту, кПа; 
– внутренний радиус трубопроводов, м; 
– длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
Таблица 2 - Значение коэффициента Z участия горючих газов и паров в горении
| Вид горючего вещества | Значение Z |
| Водород | 1,0 |
| Горючие газы (кроме водорода) | 0,5 |
| Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше | 0,3 |
| Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля | 0,3 |
| Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля |
Свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно, равным 80 % геометрического объема помещения.
|
|
Контрольные вопросы
1. Пожар - это? Дать определение.
2. Горение - это? Дать определение.
3. Что происходит при горении твердых материалов?
4. С учетом чего оценивается пожарная опасность веществ?
5. Как классифицируют горючие вещества, применяемые в производстве?
6. Что можно определить по температуре вспышки?
7. По какому критерию горючие жидкости подразделяют на классы?
8. Чем процесс возгорания отличается от процесса самовоспламенения?
9. Для чего применяют температуру воспламенения?
10. Пожар в помещении - это? Дать определение.
11. Для чего применяется классификация помещений по пожарной и взрывопожарной опасности?
12. В каком документе установлены методы определения классификационных признаков отнесения помещений к категориям по взрывопожарной и пожарной опасности?
13. На какие категории подразделяются помещения по взрывопожарной и пожарной опасности?
14. В зависимости, от каких параметров определяется категория помещений по взрывопожарной и пожарной опасности? Перечислить (не менее четырех параметров).
15. На основании чего и с учетом, каких параметров производится определение пожароопасных свойств веществ и материалов?
16. Охарактеризуйте категорию помещения А по взрывопожарной и пожарной опасности?
17. Каким путем следует осуществлять определение категории помещений?
18. Что выбирают в качестве расчетного критерия при расчете критериев взрывопожарной опасности?
19. Исходя из чего, определяют расчетное время отключения трубопроводов, каким оно должно быть и с учетом чего?
20. В соответствии, с каким законом подбирают стехиометрические коэффициенты?
Таблица 3
Исходные данные для расчетов
| № вари-анта | Наименование цеха и его объём V, м3 | Наименование ГГ, ЛВЖ, ГЖ и его формула | Объём аппарата V, м3 | Давление в аппарате , кПа
| Максимальное давление в трубопроводе Р2, кПа | Расход газа (ЛВЖ) q, м3/с | Внутренний радиус трубопроводов r, м | Длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижки l, м |
| Цех по производству аммиака, 20000 | Метан СН4 | 2,5 | 0,25 | |||||
| Цех по производству полиэтилена высокого давления, 50000 | Этилен С2Н4 | 3,5 | 0,3 | |||||
| Цех сварки крупногабаритных конструкций, 100000 | Ацетилен С2Н2 | 1,5 | 0,15 | |||||
| Цех лакокрасочных изделий, 10000 | Ацетон СН3 – СО – СН3 | 0,5 | 0,10 | |||||
| Цех по производству искусственного каучука, 60000 | Спирт С2Н5ОН | 0,35 | 0,05 | |||||
| Цех по производству сажи, 30000 | Метан СН4 | 0,4 | 0,05; 0,025 | 15; | ||||
| Цех по производству каучука, 25000 | Этилен С2Н4 | 1,75 | 0,1; 0,5 | 20; | ||||
| Цех по производству ацетилена, 9000 | Ацетилен С2Н2 | 1,5 | 0,15; 0,0025 | 10; |
Продолжение табл. 3
| Цех по производству нитрокрасок, 2000 | Ацетон СН3 – СО – СН3 | 0,75 | 0,025 | |||||
| Сварочный цех, 12000 | Ацетилен С2Н2 | 0,3 | 0,015 | |||||
| Цех по производству водки, 15500 | Спирт С2Н5ОН | 0,2 | 0,025 | |||||
| Цех по производству аммиака, 20000 | Метан СН4 | 1,75 | 0,05 | |||||
| Малярный цех, 4000 | Ацетон СН3 – СО – СН3 | 0,28 | 0,05 | |||||
| Малярный цех, 9000 | Ацетон СН3 – СО – СН3 | 0,28 | 0,05 | |||||
| Малярный цех, 10000 | Ацетон СН3 – СО – СН3 | 1,5 | 0,03 | |||||
| Малярный цех, 8000 | Ацетон СН3 – СО – СН3 | 0,5 | 0,015 | |||||
| Сварочный цех, 12000 | Ацетилен С2Н2 | 1,5 | 0,77 | 0,03 | ||||
| Сварочный цех, 21000 | Ацетилен С2Н2 | 0,8 | 0,025 | |||||
| Сварочный цех, 18000 | Ацетилен С2Н2 | 0,7 | 0,015 | |||||
| Сварочный цех, 18000 | Ацетилен С2Н2 | 4,4 | 0,3 | 0,025 |
Окончание табл. 3
| Сварочный цех, 22000 | Ацетилен С2Н2 | 0,95 | 0,03 | |||||
| Цех по производству искусственного каучука, 150000 | Спирт С2Н5ОН | 3,7 | 1,3 | 0,05; 0,03 | 30; | |||
| То же 250000 | Спирт С2Н5ОН | 8,7 | 1,7 | 0,15; 0,03 | 40; | |||
| То же 9000 | Спирт С2Н5ОН | 0,25 | 0,075 | |||||
| То же 85000 | Спирт С2Н5ОН | 0,4 | 0,055 | |||||
| Цех по производству искусственного каучука, 150000 | Спирт С2Н5ОН | 0,2 | 0,015 | |||||
| Цех по производству полиэтилена,150000 | Этилен С2Н4 | 7,5 | 0,5 | 0,06 | ||||
| То же 120000 | Этилен С2Н4 | 1,5 | 0,6 | 0,045 | ||||
| То же 250000 | Этилен С2Н4 | 0,75 | 0,035 | |||||
| То же 95000 | Этилен С2Н4 | 0,25 | 0,09 | |||||
| Примечание - Время срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов Т, в данном расчете принять: для вариантов: 1 – 10, Т = 10 с; для вариантов: 11 – 30, Т = 20 с. |
Рекомендуемые источники
1. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Официальный интернет-портал правовой информации https://www.pravo.gov.ru.
2. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». Утвержден и введен в действие Приказом МЧС РФ от 25 марта 2009 г. № 182.
Основная литература
1. Занько, Н. Г. Безопасность жизнедеятельности. [Электронный ресурс] / Н. Г. Занько, К. Р. Малаян, О. Н. Русак. — Электрон. дан. — СПб.: Лань, 2016. — 704 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/81560.
2. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера: учебное пособие для вузов / В. А. Акимов, Ю. Л. Воробьев, М. И. Фалеев и др. - 2-е изд., перераб. - Москва: Высшая школа, 2007. - 592 с.
Дополнительная литература
1. Танашев, В. Р. Безопасность жизнедеятельности / В. Р. Танашев. - М.-Берлин: Директ-Медиа, 2015. - 314 с. https://biblioclub.ru/index.php?page=book_view_red&book_id=349053.
2. Тимкин, А. В. Основы пожарной безопасности: учебное пособие / А. В. Тимкин. - М.-Берлин: Директ-Медиа, 2015. - 267 с. https://biblioclub.ru/index.php?page=book_view_red&book_id=435436.