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

Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Br, I, F.

где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объёме, определяемом экспериментально или по справочникам для наиболее неблагоприятных вариантов аварии, кПа; при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа;

Р_о – начальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа;

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

z – коэффициент участия горючего во взрыве;

V_св. – свободный объём помещения, м³;

ρ _г.п. – плотность газа или пара при расчётной температуре, кг/м²;

С_ст – стехиометрическая концентрация газов или паров ЛВЖ и ГЖ, %;

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатность процесса горения; допускается принимать равным 3.

Масса горючих газов (ГГ), кг,

где V_a – объём газа, вышедшего из аппарата, м³;

V_т – объём газа, вышедшего из трубопровода, м³.

где Р₁ – давление в аппарате, кПа;

V – объём аппарата, м³.

(4)

где V_1т – объём газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V_2т – объём газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

q . T (5)

где q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м ³/с;

Т – расчётное время отключения трубопроводов.

В общем случае

где Р₂ – максимальное давление в трубопроводе по техническому регламенту, кПа;

r_1, r₂ …. r_n – внутренний радиус трубопроводов, м;

l₁, l₂ …. l_n – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Коэффициент участия горючего во взрыве Z можно рассчитать по характеру распределения газов и паров в объёме помещения (табл. 3).

Таблица 3 - 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	0

Плотность газа или пара при расчётной температуре, кг/м²,

(7)

где М – молярная масса, кг/кмоль;

V_o – молярный объём, равный 22,413 м³/кмоль;

t_p – 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 по каким-либо причинам определить не удаётся, допускается принимать её равной 61°С.

Стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, %,

(8)

где β – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения.

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.

C₂H₅OH + 3О₂ → 2CO₂ + 3H₂O + Q

1 моль 3 моль 2 моль 3 моль

Стехиометрический коэффициент можно также рассчитать по формуле:

(9)

где n_с, n_н, n_о, n_х – число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле горючего.