Теория горения и взрыва (стр. 3 из 5)

В помещении имеется аварийная вентиляция с кратностью воздухообмена 8 ч-1. Аварийная вентиляция обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывоопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ). Устройства для удаления воздуха из помещения расположены в непосредственной близости от места возможной аварии.

Основные строительные конструкции здания железобетон.

Обоснование расчетного варианта

Согласно НПБ 105-03 в качестве расчетного варианта аварии следует принимать наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором участвует наибольшее количество веществ, наиболее опасных в отношении последствий взрыва.

И в качестве расчетного варианта принят вариант разгерметизации емкости с сероводородом и выход из неё и подводящею и отводящего трубопроводов сероводорода в объем помещения.

1) Избыточное давление взрыва

для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле

(1)

где

- максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями п.3 НПБ -105-03. При отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа;

- начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

- масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся(ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате аварии в помещение, кг;

- коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению. Допускается принимать значение по табл. 2 НПБ 105-03. принимаю равным 0,5;

- свободный объем помещения, ;

За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха для г.Уфа равная 39°С (согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»).

Ниже приведен расчет величин, необходимых для определения избыточного давления взрыва сероводорода в помещении.

Плотность сероводорода при расчетной температуре:

где М − молярная масса сероводорода, 34,08 кг/кмоль;

v0 − мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;

0,00367− коэффициент температурного расширения, град -1;

tp − расчетная температура, 390С (абсолютная максимальная температура воздуха для г. Уфы).

Стехиометрическая концентрация сероводорода рассчитывается по формуле:

;

где β − стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

nc, nн, n0, nх, − число атомов С,Н,О и галоидов в молекуле горючего;

Для сероводорода (Н2S) nc= 1, nн = 4, n0 = 0, nх = 0, следовательно,

Подставим найденное значение β, получим значение стехиометрической концентрации сероводорода:

Объем сероводорода поступившего при расчетной аварии в помещение, состоит из объема газа, вышедшей из аппарата, и объема газа, вышедшей из трубопровода до закрытия задвижек и после закрытия задвижек:

где Va− объем газа вышедшей из аппарата, м3;

V1T− объем газа вышедшей из трубопровода до его отключения, м3;

V2T − объем газа вышедшей из трубопровода после его отключения, м3;

где q− расход жидкости, определяемый в соответствии с технологическим регламентом, м3/с;

T − продолжительность поступления газа в объем помещения, определяемое по п.38 НПБ 105-03 с;

где d − внутренний диаметр трубопроводов, м;

Ln − длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м;

Таким образом, объем сероводорода, поступившего в помещение при рассматриваемом варианте аварии:

Масса сероводорода в помещении:

.

.

В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении значения массы

, допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.

При этом массу горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент

, определяемый по формуле

,

где

- кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, 1/c. В данном помещении имеется вентиляции с кратностью воздухообмена – 8 (0,0022с );

- продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, с, принимаю равным 300 с. (п.7 НПБ 105-03)

Масса сероводорода, находящихся в помещении при рассматриваемом варианте аварии:

Результаты расчетов

при взрыве

№ варианта	Горючий газ	Значение , кПа		Вывод
Сероводород	28,917,34	5	Средние повреждения зданий

Таблица. Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий	100
50 %-ное разрушение зданий	53
Средние повреждения зданий	28
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)	12
Нижний порог повреждения человека волной давления	5
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3

Исходные и расчетные данные сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Исходные и расчетные данные

№ п/п	Наименование	Обозначение	Величина
1	Вещество, его название и формула	Сероводород	H2S
2	Молекулярная масса, кг·кмоль-1	M	34,08
3	Плотность жидкости, кг/м3	ρж	-
4	Плотность газа при расчетной температуре, кг/м3	ρг	1,33
5	Температуры среды (воздуха до взрыва), 0С	Т0	39
6	Давление насыщенных паров, кПа	Рн	28,9
7	Стехиометрическая концентрация, % об.	Сст	29,24
8	Размеры помещения− длина, м− ширина, м− высота, м	LBH	10104
9	Размеры трубопровода:− диаметр, м−длина, м	Dl	0,0515
10	Расход гептана в трубопроводе, м3/с	q	4·10-3
11	Время закрытия задвижек, с	t	300
12	Кратность аварийной вентиляции, 1/час	A	8
13	Максимальное давление взрыва, кПа	Pmax	900
14	Начальное давление, кПа	P0	101
15	Коэффициент негерметичности и неадиабатности	Kн	3
16	Коэффициент участия горючего в взрыве	Z	0,5

7. Определение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности