Приложение к зачетной работе

Приложение 7.1

Расчет концентрации токсичного вещества в воздухе помещения при аварии

Для газообразных веществ концентрацию (С_г) находят по формуле:

С_г = [V_aP_a М(273+t)10⁶]/(V_св 22,4 273К_н) мг/м³, (7.1)

где V_a и P_a – соответственно объем (м³) и давление (атм) в аппарате, где находилось газообразное вещество до аварии;

t – температура воздуха в помещении, ^оС;

V_св – свободный объем помещения, м³. Рассчитывается по формуле:

V_св = 0,8V_геом.

М – молекулярная масса вещества;

К_н – коэффициент негерметичности помещения, К_н  3.

Для жидкостей концентрацию (С_ж) находят по формуле:

С_ж = (G_ж10³)/(V_свК_н) мг/м³, (7.2)

где G_ж – количество паров жидкости, которое поступило в воздух помещения при аварии в течение часа (г/час):

G_ж = L_жF, (7.3)

где L_ж – скорость испарения жидкости, г/м²с;

F – площадь разлива, м² (1л жидкости при разливе занимает площадь  1 м²);

 - время испарения. Так как последствия аварии обычно ликвидируются в течение часа, то   1 час.

Для жидкостей, для которых отсутствуют сведения о скорости испарения, и для аэрозолей (пылей) концентрацию рассчитывают по формуле:

С_{аэр(жидк)} = (G_а10⁶)/(V_свК_н) мг/м³, (7.4)

где G_а – количество пыли (жидкости), попавшее в воздух помещения при аварии, кг/час.

Приложение 7.2

Оценка степени взрывопожароопасности горючих веществ и материалов

Степень взрывопожароопасности зависит от природы вещества и агрегатного состояния.

Все смеси горючих газов с воздухом взрывопожароопасны, но смеси с нижним концентрационным пределом распространения пламени менее 10 об.% - особо опасны, а более 10 об.% - опасны.

Жидкости с температурой вспышки (t_всп) менее 61^оС (ЛВЖ) – взрывопожароопасны, причем ЛВЖ:

• с t_всп -18^оС – особо опасные;

• -18  t_всп 23^оС – постоянно опасные;

• 23  t_всп 61^оС – опасные при повышенной температуре окружающей среды.

Горючие жидкости (ГЖ) с t_всп 61^оС – пожароопасны.

Аэрозоли (смесь пыли с воздухом) с нижним концентрационным распространения пламени _н менее 15 г/м³ – особо взрывоопасны;

• 15  _н  65 г/м³ – взрывопожароопасны;

• _н  65 г/м³ – пожароопасны.

Твердые горючие вещества, не образующие аэрозолей, пожароопасны.

Вещества, для которых отсутствуют количественные показатели взрывопожароопасности в литературе [22] относятся к негорючим веществам.

Приложение 7.3

Определение взрывопожароопасной концентрации вещества в воздухе при аварии

Определение взрывопожароопасной концентрации вещества в воздухе помещений на момент аварии находят по формуле:

• для горючего газа

С_гг = (V_aP_a100)/(V_свК_н) об.%, (7.5)

• для ЛВЖ

С_лвж = [G_лвж10^-322,4(273+t)100]/(M273V_свК_н) об.%, (7.6)

• для взрывопожароопасных аэрозолей:

С_гп = (G_а10³)/(V_свК_н) г/м³. (7.7)

Для пожароопасных и негорючих веществ расчеты концентраций по взрывопожароопасности не проводят.

Приложение 7.4

Для взрывопожароопасных веществ (горючих газов, ЛВЖ и аэрозолей с _н  65 г/м³) для определения категории помещения по взрывопожароопасности находят избыточное давление взрыва (Р_изб, кПа), которое может возникнуть в результате взрыва смеси вышеуказанных веществ с воздухом при аварии. Расчет Р_изб для горючих газов и паров ЛВЖ проводят по формуле:

DP_изб = [(P_max – Р_о)G Z100]/(V_своб r_г,п C_ст K_н) (7.8)

а для горючих пылей по формуле:

DP_изб = (GH_TP_oZ)/(V_своб r_вс_рТ_оК_н) (7.9)

где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси [22]. При отсутствии в литературе [22] значений P_max допускается принимать P_max= 800 кПа;

- Р_о – начальное давление = 101 кПа;

- G – масса горючего газа, паров ЛВЖ или взрывоопасной пыли, попавших в воздух помещения в результате аварии, кг;

• H_T – теплота сгорания пыли, Дж/кг;

- Z – коэффициент участия во взрыве, который рассчитывается на основе характеристик распределения газа в помещении или принимается по таблице 7.2;

• V_своб – свободный объем помещения, м³ (принимают равным 80% от геометрического объема);

- r_в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т_о, кг/м³;

- r_г,п - плотность горючего газа или пара при расчетной температуре (t_р  61^оС), кг/м³, может быть рассчитана по формуле:

r_г,п = М / 22,4 (1 + 0,00367 t_р), (7.10)

где М – молекулярная масса, кг/кмоль;

t_р – температура реакции горения, ^оС.

• Т_о – начальная температура воздуха, К;

• с_р – теплоемкость воздуха, Дж/кгК (допускается принимать равной 1,0110³ Дж/кгК);

- C_ст – стехиометрическая концентрация горючего газа или паров ЛВЖ, об.%, принимается по справочным данным или вычисляется по формуле:

С_ст = 100 / (4,84 b + 1), (7.11)

где b - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, рассчитывается по формуле:

b = m_c + m_s + 0,25(m_H – m_x) + 0,5 m_o + 2,5 m_p, (7.12)

где m_c, m_s, m_H, m_x, m_o, m_p – число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества.

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать = 3.

Таблица 7.2

Значения коэффициента Z от вида горючего вещества

Вид горючего вещества	Значение коэффициента Z
Горючие газы	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

В результате расчета возможны два варианта:

1. Если DP_изб  5 кПа, то категорию назначают по взрывопожароопасным показателям вещества, по которому проводили расчет (см.табл.5.10 в разделе «Пожарная безопасность»).

2. Для вышеуказанных веществ (при условии DP_изб  5 кПа), а также ля горючих жидкостей (t_всп 61^оС), аэрозолей (_н  65 г/м³) и для твердых горючих веществ помещение, где они используются, будет пожароопасным – категории В1-В4 (см. табл 7.3).

Для оценки степени пожароопасности необходимо рассчитать удельную пожарную нагрузку (q, МДж/м²) по формуле:

q = Q / S , (7.13)

где Q – пожарная нагрузка на участке, МДж;

S – площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

Пожарную нагрузку рассчитывают по формуле:

Q = G Q^P_H , (7.14)

где G – количество горючего материала , кг;

Q^P_H – низшая теплота сгорания горючего материала, МДж/кг.

Таблица 7.3

Удельная пожарная нагрузка на участке

Категория помещения	Удельная пожарная нагрузка q на участке, МДж / м^2.	Способ размещения пожарной нагрузки
В1	Более 2200	Не нормируется
В2	1401 - 2200	На любом участке пола помещения площадью не менее 10 м^2
В3	181 – 1400
В4	Менее 181

Безопасное количество взрывопожароопасных веществ, которое может находиться в помещении рассчитывается по формуле:

G _мах = (DP_допС_стV_свобr_г,п)/(P_max Z100) кг. (7.15)

Показатели, входящие в формулу (7.15), приведены в формуле (7.8).

Из нее находят безопасное количество взрывопожароопасного вещества, при условии DP_доп=5 кПа.

Для негорючих веществ назначается категория “Г”, если процесс идет с нагреванием вещества, и “Д” – при отсутствии нагрева вещества.