Розрахунок надлишкового тиску вибуху
Надмірний тиск вибуху для індивідуальних горючих речовин, що складаються з атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F. визначається за формулою:
де Pmax - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші в замкнутому об'ємі, яке визначається за довідковими даними [3]; при їх відсутності приймається рівним 900 кПа; Р0 - початковий тиск, прийняте рівним 101 кПа; т - маса горючого газу, пари ЛЗР або горючих рідин, що вийшли при розрахунку в приміщення, кг; Z - коефіцієнт участі пального у вибуху, що дорівнює 1 для водню, 0,5 -для інших горючих газів, 0,3 - для ЛЗР і горючих рідин, 0,5 - для горючих пилу; Vcв - вільний об'єм приміщення, м, що дорівнює 80% обсягу приміщення; ρг - щільність газу або пари при розрахунковій температурі, кг / м 3; Сст - стехіометрична концентрація пального,% об. обчислюється за формулою:
де
Розрахунок надлишкового тиску вибуху (кПа) для інших горючих речовин і для їх сумішей може бути виконаний за формулою:
де Нт - теплота згоряння, кДж / кг; ρв - щільність повітря до вибуху при температурі Т; Ср - теплоємність повітря, приймається рівною 1,01кДж / (кг · К); Т0 - початкова температура повітря, К.
Якщо в приміщенні ведеться робота з використанням горючих газів, то проводиться розрахунок надлишкового тиску за формулою (7.4) або (7.6), причому маса (кг) надійшов в приміщення при розрахунковій аварії газу визначається за формулою:
де Vа - об'єм газу, що вийшов з апарата, м 3; Vт - об'єм газу, що вийшов з трубопроводів, м 3.
де Р1 - тиск в апараті, кПа; V - об'єм апарату, м 3;
де V1т - обсяг газу, що вийшов із трубопроводу до його відключення, м 3.
де q - витрата газу в трубопроводі, м 3 / с; t - час відключення трубопроводу;
V2т - обсяг газу, що вийшов із трубопроводу після його відключення, м 3:
де Р2 - тиск в трубопроводі, кПа; r - внутрішній діаметр трубопроводу, м;
L - довжина трубопроводу від аварійного апарату до вентиля або засувки, м.
Час відключення трубопроводу t приймається рівним 120 с, якщо є система автоматичного відключення, і рівним 300 с при ручному відключенні.
При проведенні робіт з ЛЗР і горючими рідинами надлишковий тиск вибуху в приміщенні також визначається за формулою (7.4) або (7.6). Маса (кг) парів рідини, що надійшли в приміщення при наявності декількох джерел випаровування (поверхня розлитої рідини, поверхня зі свеженанесенной складом при фарбуванні, промиванні або покритті, поверхня відкритих ємностей), визначається за формулою:
де тр - маса парів, які надійшли з поверхні розливу, кг; той - маса парів, які надійшли з відкритих поверхонь, кг; тс - маса парів, які надійшли з поверхонь, на які нанесено застосовуваний склад, кг.
При цьому кожне з доданків у формулі (7.12) визначається за формулою:
де W - інтенсивність випаровування, кг / (с · м 2); Fj - площа випаровування, м 2; t - час випаровування, с.
Інтенсивність випаровування W, кг / (с · м 2) визначається за довідковими або експериментальними даними. Для ЛЗР при кімнатній температурі розрахунок здійснюється за формулою:
де η - коефіцієнт, що приймається за табл. 7.4 в залежності від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування; Рн - тиск насиченої пари рідини при розрахунковій температурі, кПа, що визначається за рівнянням Антуана; М - молекулярна маса, г / моль.
Значення коефіцієнтів для розрахунку інтенсивності випаровування ЛЗР
Швидкість повітряного потоку в приміщенні, м / с
Площа випаровування F в разі протоки ЛЗР і горючих рідин визначається виходячи з розрахунку, що 1 л сумішей і розчинів, що містять за масою 70% і менше розчинників, розливається по площі 0,5 м 2. а інших рідин - на 1 м 2 підлоги приміщення .
Тривалість випаровування рідини t приймається рівною часу повного випаровування, але не більше 3600 с.
Розрахунок надлишкового тиску (кг) при вибуху горючих порошків і пилу здійснюється за формулою:
де Нт - теплота згоряння матеріалу, Дж / кг; ρв - щільність повітря до вибуху, кг / м 3. при початковій температурі Т0; Ср - теплоємність повітря, Дж / (кг · К) (допускається приймати рівною 1,01 кДж / (кг · К); Z - коефіцієнт участі зваженої горючого пилу у вибуху, слід приймати рівним 1 для порошків металів і сплавів (в тому числі і порошків кремнію, що вживається в напівпровідниковому виробництві); Кн слід приймати рівним 3, якщо розраховується надлишковий тиск у великому приміщенні (наприклад, будівлі майстерні або цеху, що має велику площу прорізів), і рівним 2, якщо розрахунок ведеться для відносно невеликого приміщення (камери вентиляційних установок, приміщення для установки фільтрів або циклонів і т.п.); m - розрахункова маса зваженої в об'ємі приміщення пилу при аварійній ситуації, кг, визначається за формулою:
де тзв - розрахункова маса завихривши пилу, кг:
де К зв - частка відклався в приміщенні пилу, який здатен перейти у стан в результаті аварійної ситуації (при відсутності експериментальних даних, допускається приймати К зв = 0,9), тп - маса відклався в приміщенні пилу до моменту аварії, кг; тав - розрахункова маса пилу, що надійшла в приміщення в результаті аварійної ситуації, кг:
де тап - маса горючого пилу, що викидається в приміщення з апарата, кг; q - кількість пилоподібних речовин, що надходять до аварійного апарата по трубопроводах до моменту їх відключення, кг / с; τ - час відключення, рівне 120 с при автоматичному відключенні і 300 с при відключенні вручну; Кп - коефіцієнт пилення, який представляє відношення маси зваженої в повітрі пилу до всієї маси пилу, що надійшла з апарату в приміщення (при відсутності експериментальних даних про величину Кп допускається приймати для пилу з дисперсністю не менше 350 мкм Кп = 0,5, для пилу з дисперсністю менше 350 мкм Кп = 1,0); тп - маса відклався в приміщенні пилу до моменту аварії, кг:
де тi (i = 1,2) - маса пилу, що осідає на різних поверхнях у приміщенні за межуборочний період; т1 - маса пилу, що осідає на важкодоступних для прибирання поверхнях приміщення в період між генеральними, кг; т2 - маса пилу, що осідає на доступних для прибирання поверхнях у приміщенні за період часу між поточними, кг; М1 - маса пилу, що виділяється в обсяг приміщення за період часу між генеральними, кг; М2 - маса пилу, що виділяється в обсяг приміщення за період часу між поточними, кг; β1. β2 - частки до об'єму приміщення пилу, що осідає відповідно на важкодоступних і доступних для прибирання поверхнях приміщення (β1 + β2 = 1; допускається приймати β1 = 1, β2 = 0); Ку - коефіцієнт ефективності прибирання пилу (приймається при сухій пилоприбирання рівним 0,6); Кг-частка горючого пилу в загальній масі відкладень пилу.