2.2. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха
Исходные данные:
Характеристика помещения: длина L 20 м, ширина B 6 м,
отношение длины к ширине помещения L/B 3,33, высота Н 5,2 м, площадь S 120 м2, объем свободный Vсв – 500 м3, температура воздуха tв, 37 ºС (район строительства Москва)*.
Расчетная температура воздуха принята максимальная, согласно главе СНиП 2.01.01-82.
Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгермитизация емкости, а также напорного и отводящего трубопроводов с последующим разливом наиболее опасного в отношении последствий взрыва ксилола. За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении:
Tр = 37 ºС tвсп= 24 ºС
Характеристика технологического блока: объем мерника Vап 0,075 м3, степень заполнения 0,9.
Напорный трубопровод: длина Lн 10 м, диаметр dн 25 мм.
Отводящий трубопровод: длина Lот 10 м, диаметр dот 40 мм.
Производительность насоса q, м3 с–1 – 6,5 10–5
Время отключения насоса 3, с – 300.
Характеристика вещества:
Наименование ксилол (ГОСТ 9949-76)
Химическая формула С7,99Н9,98
Плотность жидкости рж, кг/м3 860
Молекулярная масса М, кг/кмоль 106
Константы уравнения Антуана А = 6,13329; В = 1461,925; Са = 219,873
Нижний концентрационный предел распространения
пламени Снкпр % (об.) 1,0
Решение:
Расчет массы ЛВЖ, поступившей в помещение определяется по формуле
mж = [ Vап + 0,785 ( Lнi d2нi + Lотi d2отi) + qi 3i] рж, кг;
mж = [0,9 0,075+ 0,785 (10 0,0252 + 10 0,042) + 6,5 10–5 300 ] 860 = = 93,955 кг.
Расчет массы испарившейся ЛВЖ:
Максимальная площадь разлива (испарения)
FP = 1000 (93,955/860) = 109,25 м2.
Давление насыщенных паров по формуле
Рн = 10[6,13329 – (1461,925/(219,873+37))] = 100,44 = 2,747 кПа.
Интенсивность испарения по формуле
W
= 10–6
1
2,747 = 0,283
10–4 кг
м–2
с–1.
Время полного испарения разлившейся ЛВЖ по формуле
Т = [mж/(W FP)] 3600 с;
Т = [93,955/(0,283 10–4 109,25)] = 30308 с = 505,13 мин = 8,4 ч.
За расчетное время испарения принимаем Т = 3600 с.
Масса испарившейся жидкости с поверхности разлива по формуле
m = 0,283 10–4 109,25 3600 = 11,13 кг.
Определение средней концентрации паров в помещении.
Расчет плотности пара по формуле
п = 106/[(22,413 (1 + 0,00367 37)] = 4,164 кг/м3.
Средняя концентрация паров ксилола в помещении
Сср = (100 11,13)/(4,164 500) = 0,534 0,5Снкпр.
Значение средней концентрации паров ЛВЖ в объеме помещения превышает 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени ксилола, поэтому значение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве допускается принимать равным 0,3 (Z = 0,3).
Расчет избыточного давления взрыва.
Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания,
= 7,99 + (9,98 – 0)/4 – 0/2 = 10,485.
Стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ по формуле
Сст = 100/(1 + 4,84 10,485) = 1,932 % (об.).
Избыточное давление взрыва составит:
∆Р = (900 – 101) [(11,13 0,3 100 1)/(500 4,164 1,932 3)] = 22,1 кПа.
Заключение о категории помещения:
Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа.
В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ с tвсп = 24 ºС ( 28 ºС). Категория помещения краскоприготовительного отделения – А, взрывопожароопасная.
В прил. 2 (табл. П 2.1 и табл. П 2.1а) приведены справочные данные по веществам для вариантов задач по определению массы паров жидкости, поступившей в помещение, избыточного давления взрыва и категории помещения в соответствии с исходными данными в примере 2.2. Номер варианта соответствует порядковому номеру в списке группового журнала.