Описание методики определения расчетного избыточного давления взрыва

Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, H, О, N, Сl, Вr, I, F, определяем по формуле

, (1)

где Р_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газо – или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, принять Р_max равным 900 кПа;

Р_о – начальное давление;

Р_о – 101 кПа;

m – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), попавших в результате аварии в помещении, кг;

Z – коэффициент участия горючего во взрыве (см.табл.3);

V_св – свободный объем помещения, м³, свободный объем помещения находят как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Допускается принимать условно равным 80% геометрического объема помещения;

ρ _г.п. – плотность пара или газа при расчетной температуре t_р, кг/м³ , вычисляемая по формуле

, (2)

где М – молярная масса, кг/кмоль (табл.2);

V₀ -- мольный объем, равный 22,413 м^3,кмоль^-1;

t_p – расчетная температура, ⁰С. 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 значение расчетной температуры t_p определить не удается, допускается принимать ее равной 61 ⁰С;

С _СТ. – стехиометрическая концентрация объемных долей ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, %, вычисляется по формуле

, (3)

где (4)

– стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_c, n_H, n_O, n_X – число атомов С,Н,О и галоидов в молекуле горючего (см. табл. 2);

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатический процесс горения. Принять К_н = 3 (см.табл.3).

Таблица 2

Исходные данные для расчета избыточного давления взрыва

№ п/п

Параметр

Обо-значе- ние

Раз- мер- ность

В А Р И А Н Т Ы

Г а з

Л В Ж

П ы л ь

Смесь газов

1. 1

Горючее вещество

–

–

Метан

Водо- род

Ацети- лен

Аце- тон

Спирт этиловый

Бен- зол

Бурый уголь

Полу- кокс

Домен- ный газ

Коксо- вый газ

2. 2

Химическая формула

–

–

СН4

Н2

С2Н2

С3Н6О

С2Н5ОН

С6Н6

–

–

–

–

3. 1

Молярная масса

М

кг/кмоль

58,08

46,07

78,11

–

–

–

–

4. 3

Объем газа, вышед- шего из аппарата

Va

м3

–

–

–

–

–

5. 4

Объем газа, вышедшего из трубопроводов

VТ

м3

–

–

–

–

–

6. 8

Объем разлив- шейся жидкости

Vж

л

–

–

–

–

–

–

–

7. 9

Температура вспышки

tвсп

– 18

–12

8. 1

Температура воздуха

То

К

9. 9

Скорость воздушного потока в помещении

wв

м/с

–

–

–

0,2

0,5

–

–

–

–

Таблица 3

Расчет Δ P для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей выполняется по формуле

, (5)

где Н_Т – теплота сгорания, Дж/кг (по табл.2);

ρ _в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т ₀, кг/м³ (табл.2);

Ср – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К), допускается принимать равной 1,01·10³ Дж/(кг·К);

Т ₀ – начальная температура воздуха, К (табл.2).

В случае работы с горючими газами, ЛВЖ или ГЖ при определении значения массы, входящей в формулы (1) и (5), допускается учитывать аварийную вентиляцию. При этом массу горючих газов или паров ЛВЖ или ГЖ, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый формулой

К=А τ +1, (6)

где А – кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с^–1 (табл.2).

Массу (кг) поступившего при расчетной аварии газа определяют по формуле

m = (V_а + V_Т) ρ _г, (7)

где V_а – объем газа, вышедшего из аппарата;

V_Т – объем газа, вышедшего из трубопровода до и после его отключения, м³;

τ – время, с (табл.3);

ρ _г – плотность газа при температуре t_р.

Массу паров жидкости m, испарившейся с поверхности разлива, кг, определяют по формуле

m= W F_и τ, (8)

Где W – интенсивность испарения, кг/(С м²)

F_и – площадь испарения,м², определяется, исходя из расчета, что 1 литр жидкости разливается на 1 м² пола помещения.

Интенсивность испарения W рассчитывают по формуле

(9)

Где η – коэффициент, принимаемый по табл.4. в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

М – молекулярная масса (табл.2);

Р_н – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа (табл.2.)

Таблица 4

Значения коэффициента h