Мчс россии санкт-петербургский университет государственной противопожарной службы

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине “Пожарная безопасность технологических процессов”

Выполнил: Слушатель ФЗО гр.807

лейтенант вн. службы Репин А.А.

Зачетная книжка № В 07103

Санкт-Петербург

2012 год

Задача 2. Определить время продувки технологического аппарата с пропаном до взрывобезопасной концентрации. Продувка производится азотом по линии диаметром 40 мм. свободный объем аппарата V = 11 м³, скорость истечения W = 0,3 м ^. с^-1.

Решение.

Время продувки определяется по формуле 6.11 [2]:

где V – объём аппарата, м³; q – производительность линии, м^{3 .} с^-1;  - коэффициент неравномерности распределения, определяется по формуле 6.12 [2]:

,

_нач – начальная концентрация, равная 100%; _кон – конечная концентрация газа, определяемое по формуле

_кон = _н - _н,г,без,

_н – нижний концентрационный предел воспламенения равен для пропана 2,3% [3]; _н,г,без - нижний концентрационный предел воспламенения газо-безопасный, определяется по формуле:

_н,г,б = 0,9(_н - 0,7R),

где R = 0,3%, _н - определяется по формуле:

тогда

_н,г,б = 0,9(2,68 - 0,7^. 0,3) = 2,203%;

Определяем _кон

_кон = 2,3 - 2,203 = 0,197%.

Для определения коэффициента неравномерности распределения найдём производительность линии:

q = S ^. W =м^{3 .} с^-1;

Здесь S = - площадь поперечного сечения линии продувки; d - диаметр линии (по условию); W - скорость истечения 0,3 м ^. с^-1 (по условию).

Определяем коэффициент :

.

Определяем время продувки

23,5 ч.

Вывод: для создания необходимой взрывобезопасной концентрации в аппарате объёмом 11 м³ необходимо его продуть инертным газом (азотом) в течение 23,5 ч.

Задача 82. Определить количество выходящего из аппарата пропана при его локальном повреждении (повреждение ликвидировано через 15 мин) и время образования взрывоопасной концентрации при наличии воздухообмена в помещении. Диаметр отверстия в стенке аппарата D = 6 мм, рабочее давление в аппарате Р_р = 4 ^. 10⁵ Па, объём помещения V = 50 м³, кратность воздухообмена n = 2 ч^-1, коэффициент расхода 0,8, температура газа 20С

Решение.

0. Количество выходящих наружу веществ при локальных повреждениях определяется по формуле (3.1) [1]:

G_Л =    _t ,

где G_Л - количество горючего вещества, выходящего наружу, кг;  - коэффициент расхода, изменяющийся в пределах 0,25......0,85 [1];  - сечение отверстия, через которое вещество выходит наружу, м²;  - скорость истечения вещества из отверстия, м^. с^-1; _t - плотность вещества, кг ^. м^-3;  - длительность истечения, с.

Так как в условии задачи дан горючий газ, то для определения скорости истечения газа воспользуемся формулами (3.4) - (3.5) [1]:

для докритического режима истечения, когда Р_с > Р_кр,

;

для критического режима истечения, когда Р_с  Р_кр,

;

где Р_с - давление окружающей среды, в которую происходит истечение газов, Па (обычно Р_с = Р_бар); Р_кр - критическое давление, определяемое из выражения (3.6) [1]:

.

Здесь к - показатель адиабаты (табл. 4, приложения [1]), R - газовая постоянная, Дж/(кг ^. К); Дж/(кг^. К).

Время образования взрывоопасной концентрации при наличии воздухообмена в помещении определяем по формуле (3.9а) [1]:

,

где _г - время образования взрывоопасной концентрации в помещении, с; V_п - объём помещения, м³; может быть принятым равным 0,8 V_г (здесь V_г - геометрический объём помещения); q - интенсивность поступления газа в помещение из аппарата, м³/с;

q =   ,

а - производительность вентиляционной системы, м^{3 .} с^-1, _н,т - нижний концентрационный предел воспламенения.

1. Определяем сечение отверстия, через которое выходит газ:

м.

здесь d_отв - 0,006 м по условию.

2. Определяем критическое давление

Па,

где Р_р = 4 ^. 10⁵ Па (по условию); к = 1,22 (табл. 4 приложения [1])

При Р_с = 101325 Па < 253061,5 Па скорость пропана определяется по формуле (3.5) [1], согласно которой

Дж/(кг ^. К);

М = 44,1 (табл. 1 приложения [1]); Т_р = 273 + 20 = 293 К (по условию)

Тогда м^. с^-1.

3. Определяем количество выходящего из аппарата пропана при его локальном повреждении:

G_Л = 0,8 ^. 4,03 ^. 10^{-5 .} 257,4 ^. 1,048 ^. 900 = 9,55 кг,

здесь _t = 1,048 плотность пропана [3];  = 15 мин. = 900 с. (по условию).

4. Определяем интенсивность поступления газа:

q = 0.8 ^. 4,03 ^. 10^-5 257,4 = 0,008 м^{3 .} с^-1.

5. Определяем производительность вентиляционной системы:

м^{3 .} с^-1.

5. Определяем нижний концентрационный предел воспламенения

_н  0,9 (2,316 - 0,7 ^. 0,3) = 2,14;

здесь _н = 2,3 по табл. 1 приложения [1]; R = 0,3 - воспроизводимость метода определения показателей пожарной опасности при доверительной вероятности 95%.

5. Определяем время образования взрывоопасной концентрации при наличии воздухообмена в помещении

1200 с. = 20 мин.

Вывод: Таким образом, из аппарата за 15 мин. аварии в помещение выделится 9,55 кг пропана и через 20 мин в объёме помещения возникнет взрывоопасная концентрация.

Задача 102. Определить общее количество ЛВЖ, выходящей при полном разрушении аппарата, в который подавался ацетон по двум трубопроводам, количество испарившейся жидкости и объём, в котором при этом может образоваться горючая концентрация. Объём аппарата V = 0,9 м³, степень заполнения Е = 0,9, температура ацетона 20⁰С, диаметр трубопроводов D_тр = 50 мм, расход насосов q₁ = 2,5 м^{3 .} ч^-1, q₂ = 0,5 м^{3 .} ч^-1. Время отключения трубопроводов принять равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 10 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м². Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.