Расчёт взрывопожароопасности помещений по лабораториям ТОО 'Х'
Филиал АО "VKOPPiPT"
Расчёт взрывопожароопасности
помещений по лабораториям ТОО "Х"
Казахстан
Расчет
взрывопожароопасности помещения (аналитический зал)
По условию расчета аналитический зал (6,45*5,66*3,1)
=113,17м3. обращаются легковоспламеняющиеся жидкости - этанол, гексан. Сменный
запас этанола = 0,2л, гексана =0,3л.
Согласно РНТП 01-94 п.2.1 таб.1 данное помещение будет
относится к категории "А" (взрывопожароопасная), при условии
образования паровоздушных смесей, при воспламенении которых развивается
расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа.
Руководствуясь РНТП 01-94 разд.4 определяем избыточное
давление взрыва в помещении по формуле:
где: P max - максимальное давление взрыва стехиометрической
газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое
экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями РНТП
01-94 п.1.4.
Po -
начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); M-масса
паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вышедших в результате
расчетной аварии в помещение: вычисляемая формуле (3), кг; Z-коэффициент
участия горючего во взрыве, согласно РНТП 01-94 п.4.1.1 таб.2 Z =0.3; Vсв -
свободный объем помещения, куб. м; согласно РНТП 01-94 п.2.7 свободный объем
помещения принимаем условно равным 80% геометрического объема помещения. Vсв=90,53м3; P r. п. - плотность пара, кг/ куб. м.; Сст
- стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ и ГЖ. Z (об.), вычисляемая по формуле:
стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания: Nc,
Nn, No, Nx - число атомов C, N, O и галоидов в молекуле
горючего;
Кн -
коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса
горения. Допускается принимать Кн = 3.
Масса паров жидкости m поступивших в помещение с
поверхности разлитой жидкости, определяется из выражения:
m = W. Fn. T (3)
где W-интенсивность испарения, кг/с. м2;
Fn - площадь испарения, кв. м, определяется в
соответствии с РНТП 01-94 п.2.5 из расчета: 1л смесей и растворов, содержащих
70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 кв. м, а
остальных жидкостей - на 1 кв. м пола помещения; принимаем Fn (этанола) = 0,2м2; Fn (гексана) =0,3м2
Т-длительность испарения, согласно РНТП 01-94 п2.5
п. п. "е" принимаем 3600с.
Интенсивность испарения W определяется по справочным и
экспериментальным данным. Для ЛВЖ при отсутствии данных допускается
рассчитывать W по формуле:
= 10V. ηM. Рн
(4)
Где η - коэффициент, принимаемый
согласно РНТП 01-64 п.4.1.8 табл.3 в зависимости от скорости и температуры
воздушного потока над поверхностью испарения;- молекулярная масса;
Руководствуясь учебным пособием "Горение и свойства горючих
веществ" (Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щелгов П. П.; Москва, Химия, 1981г.)
гл.5, п.1, используя нанограмму (рис.33) определим давление насыщенного пара
заданных веществ.
Для этанола при температуре =+20С значение Рн=5,852 кПа, а
для гексана Рн=16,542 кПа.
Т.к. в помещении аналитического зала установлен кондиционер
принимаем скорость воздушного потока в помещении равной 0,1 м/с, а коэффицент h=2,4 при температуре в помещении =+20С.
За наихудший вариант принимаем одновременный розлив в помещении
этанола в количестве 0,2л. и гексана в количестве 0,3л. При этом избыточное
давление взрыва будет складываться из избыточных давлений взрыва этанола и
гексана.
DP=DP
(этанол) +DP
(гексан)
Согласно справочнику "Пожаровзрывоопасность веществ и
материалов и средства их тушения" (Москва. "Химия" 1990г) P max (этанола) =682 кПа, P max (гексана) =848 кПа. Плотность пара Prn
(этанола) =1,6 кг/м3, Prn (гексана) = 2,97 кг/м3, Z =0.3, Fn (этанола) = 0,2м2, Fn (гексана) =0,3м2, Т=3600с, Mr (этанола) =46, Mr (гексана) =86
Рассчитаем избыточное давление взрыва для этанола.
Определим интенсивность испарения этанола используя формулу (3)
W= (1/10 6) *h* (ÖМ)
*Рн= (1/10 6) *2,4* (Ö46) *5,852_
W= 0,0000952 кг/с*м
Определим массу паров жидкости m поступивших в помещение с
поверхности разлитой жидкости
m=W*0.2*3600
m= 0,0000952*0.2*3600=0,068 кг
определим стехиометрическую концентрацию паров ЛВЖ:
Сст=100/ (1+4.84*В)
В=Nc+ ( (Nн-Nx) /4) - (No/2)
где Nc=2, Nн=6, Nx=0, No=1 исходя из формулы этанола C2H6O
В=2+ ( (6-0) /4) - 1/2, B=4
Сст=100/ (1+4.84*4) =100/20,36=4,911
DP= (682-101) * ( (0,068*0,3) / (90,53*1,58)) * (100/4,911) *
(1/3)
DP=581*1,4262*20,3624*0,33
DP=0,08286*20,3624*0,33
DP (этанола) =0,5567кПа
Рассчитаем избыточное давление взрыва для гексана.
Определим интенсивность испарения гексана используя формулу (3)
W= (1/10 6) *h* (ÖМ)
*Рн= (1/10 6) *2,4* (Ö86) *16,542_
W= 0,0003681 кг/с*м2
Определим массу паров жидкости m поступивших в помещение с
поверхности разлитой жидкости
m=W*0.3*3600
m= 0,0003681*0,3*3600, m=0,3975 кг
т.к. в помещении суточная норма гексана составляет 0,3л, то исходя
из плотности вещества, получаем, что масса разлившегося гексана составляет
0,22кг., а по расчетным данным получили 0,397кг., отсюда следует, что за
выбранное время испарения весь гексан испарится и массу испарившегося вещества
принимаем равной 0,22кг
определим стехиометрическую концентрацию паров ЛВЖ:
Сст=100/ (1+4.84*В)
В=Nc+ ( (Nн-Nx) /4) - (No/2)
где Nc=6, Nн=14, Nx=0, No=0 исходя из формулы гексана C6H14
B=6+14/4-0=9,5, Сст=100/ (1+4.84*9,5) =2,1285
Подставляя полученные данные в формулу (1) получим:
DP= (848-101) * ( (0,220*0.3) /90.53*2,97) * (100/2,1285) *
(1/3)
DP=747* (0,1192/268,87) *46,981*0,33
Складывая избыточные давления взрывов обращающихся веществ,
получаем суммарное избыточное давление в помещении:
DP=DP
(этанол) +DP
(гексан)
DP=0,556кПа+2,842кПа=3,398кПа
взрывопожароопасность помещение взрыв давление
Вывод
Произведя расчет, получили, что при воспламенении
паровоздушных смесей развивается расчетное избыточное давление взрыва 3,398
кПа, что меньше предельно допустимого значения в 5 кПа. Отсюда
следует, что помещение аналитического зала согласно РНТП 01-94 п.2.1 таб.1 не
относится к категории "А" взрывопожароопасная, а данное помещение
следует отнести к категории "В" пожароопасная.
Согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ-2004,
п.7.3.42., п. п.2) помещение аналитического зала относится к зоне класса "В-IБ".
При условии исключения хранения в данном помещении ЛВЖ и если
работа с ЛВЖ производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами, то зона
аналитического зала не относится к взрывоопасной. При выполнении данного
условия помещение будет относиться к зоне класса "П-IIA" согласно ПУЭ-2004
п.7.4.5.