Решение.

0. Основным требованием к системам аварийного слива является предельно допустимое время аварийного освобождения _ав.реж  15 мин [6]. В общем случае продолжительность процесса аварийного слива из емкостной аппаратуры определяется зависимостью (7.1) [2]:

_ав.сл. = _опор + _оп  _ав.реж.,

где _ав.сл. - продолжительность аварийного слива; _опор - продолжительность опорожнения аппарата; _оп - продолжительность операции по приведению системы слива в действие 300 с. (по условию)

0. .Для аппаратов с постоянным по высоте сечением время опорожнения определяется по формуле (7.3) [2]:

,

где F - площадь зеркала жидкости, определяется из выражения:

м² (по условию);

_сист = 0,15 - коэффициент расхода системы (по условию); f_вых - площадь сечения трубопровода на выходе, определяется согласно:

м².

g = 9.81 м^. с^-2 - ускорение свободного падения; Н₁ и Н₂ - напоры жидкости, м.

Напор жидкости Н₁ = Н ^. Е + h = 1,5 ^. 0,7 + 4 = 5,25 м., а Н₂ = h = 4 м.

Тогда получим:

240 с = 4 мин.

Определяем продолжительность аварийного слива:

_ав.сл. = 240 + 300 = 740 с  900 с.

Вывод: Условие аварийного слива выполняется, так как продолжительность аварийного слива удовлетворяет требованиям норм (740 с  900 с.)

Задача 242. Определить категорию производственного помещения по взрывопожароопасности, где обращается уголь и по условиям эксплуатации образуется угольная пыль. В технологическом аппарате находится m = 20 кг угольной пыли, а также пыль отлагается на труднодоступных и доступных поверхностях. Продолжительность одного цикла пылевыделения (смены) составляет 6 ч. Текущие уборки помещения выполняются после 5 смен работы, генеральные уборки выполняются после 20 смен работы. Размеры помещения 30 х 12 х 6 м. Температура воздуха 20⁰С. Теплота сгорания угля 44000 кДж ^. кг^-1. Предусмотрена ручная сухая пылеуборка. Площадь труднодоступных F_тд = 50 м² и доступных поверхностей F_д = 160 м², интенсивность пылеотложений на труднодоступных j_п,тд = 1,4 ^. 10^-7 кг ^. м^{-2 .} с^-1, и доступных j_п.д = 3,3^. 10^-7 кг ^. м^{-2 .} с^-1 поверхностях.

Решение.

Для того, чтобы определить категорию производственного помещения необходимо рассчитать максимальное давление взрыва и сравнить его с нормативным (5 кПа).

1. Максимальное давление взрыва определяется по формуле (4) [4]:

,

где т - масса горючей пыли, участвовавшей во взрыве, кг; Z - коэффициент участия взвешенной пыли во взрыве допускается принимать Z =0,5 п. 3.12 [4]; Р₀ - начальное давление, равное 101,325 кПа; Н_т- теплота сгорания 44000 кДж • кг^-1 (по условию); р_в -плотность воздуха, до взрыва при начальной температуре Т_о,. кг м^-3, равна 1,28 кг м^-3; ,С_р - теплоемкость воздуха. (допускается принимать равной 1.01 10³ Дж кг^-1 К^-1); Т_о = 20⁰С начальная температура воздуха, 293 К (по условию); V_св = 21600 м³ свободный объём помещения (по условию); к_н = 3 - коэффициент, учитывающий не герметичность помещения

2. Расчет массы горючей пыли, участвовавшей во взрыве, определяется по формуле (15 [4]:

т = т_вз + т_ав,

где m_вз - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; m_ав - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг.

3. Расчетная масса взвихрившейся пыли т_вз определяется по формуле (16) [4]:

m_вз =К_вз m_п,

где К_вз - доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных сведений о величине К_вз допускается полагать К_вз =0,9; m_п - масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг.

4. Расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, m_ав определяется по формуле (17) [4]:

m_ав = (m_ап + qT) K_п,

где m_ап –масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг; q- производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг с^-1; Т - время отключения, определяемое по пункту 3.2 в), с; K_п - коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли поступившей из аппарата в помещение. В отсутствие экспериментальных сведений о величине K_п допускается полагать:

для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм - K_п =0,5;

для пылей с дисперсностью менее 350 мкм - K_п =1,0.

Данные о производительности и времени отключения отсутствуют в условии задачи, поэтому пренебрегаем их величинами и в расчете их опускаем.

5. Масса пыли, отложившейся в помещении, кг определяется по формуле (18) [4]:

,

где К_Г - доля горючей пыли в общей массе отложений; K_ó - коэффициент эффективности пылеуборки. Принимается при ручной сухой пылеуборке – 0,6; m₁ - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками, кг; m₂ - масса пыли, оседавшей на доступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между текущими уборками, кг. Определяются по формулам

где G_1j G_2j- интенсивность пылеотложений соответственно на труднодоступных F_1j (м²) и доступных F_2j (м²) площадях, кг м ^-2с^-1; ₁ ,  ₂ - промежуток времени соответственно между генеральными и текущими пылеуборками, с.

Принимаем, что авария произошла в конце смены перед генеральной уборкой. Тогда определяем т₁, т₂:

т₁ = 1,4 ^. 10^{-7 .} 50 ^. (6 ^. 20 ^. 3600) = 2,9 кг;

т₂ = 3,3 ^. 10^{-7 .} 160 ^. (6 ^. 5 ^. 3600) = 7,23 кг;

Определяем массу пыли, отложившеюся в помещении:

кг.

Определяем массу взвихрившейся пыли:

т_вз = 0,9 ^. 15,63 = 13,96 кг.

Определяем массу пыли, поступившую в помещение при аварийной ситуации:

т_ав = 20 ^. 0,5 = 10 кг.

Определяем полную массу:

т = т_вз + т_ав = 15,96 + 10 = 25,96 кг.

Вычисляем максимальное давление взрыва:

21,3 кПа.

Вывод: Так как максимальное давление взрыва более 5 кПа и в производстве обращается горючая пыль, то данное помещение относится к категории Б [4].

Список литературы

0. Горячев С.А., Клубань В.С. Задачник по курсу “Пожарная профилактика технологических процессов производств”. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1983. - 114 с.

1. Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1986. - 476 с.

2. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 кн./Под ред. А.Н. Баратова, А.Я. Корольченко. - М.: Химия, 1990.

3. НПБ 105 - 95. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. -М.: ГУГПС МВД России, 1997-19 с.

4. ППБ 01 - 98. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.