Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей производится по методике, изложенной в НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

Задание: определить избыточное давление взрыва сероводорода в помещении.

Исходные условия

Сроводород постоянно находится в аппарате объемом 20 м3. Аппарат расположен на полу. Суммарная длина трубопроводов диаметром 50 мм, ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет 15 м. Расход сероводородаа в трубопроводах 4·10-3 м3/с. Размеры помещения − 10x10x4 м.

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

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

Исходные и расчетные данные сведены в таблицу 2.

Таблица 2 — Исходные и расчетные данные