Расчёт взрывопожароопасности помещений по лабораториям ТОО 'Х'

Филиал АО "VKOPPiPT"

Расчёт взрывопожароопасности помещений по лабораториям ТОО "Х"

Казахстан

Расчет взрывопожароопасности помещения (аналитический зал)

По условию расчета аналитический зал (6,45*5,66*3,1) =113,17м3. обращаются легковоспламеняющиеся жидкости - этанол, гексан. Сменный запас этанола = 0,2л, гексана =0,3л.

Согласно РНТП 01-94 п.2.1 таб.1 данное помещение будет относится к категории "А" (взрывопожароопасная), при условии образования паровоздушных смесей, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа.

Руководствуясь РНТП 01-94 разд.4 определяем избыточное давление взрыва в помещении по формуле:

где: P max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями РНТП 01-94 п.1.4.

Po - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); M-масса паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вышедших в результате расчетной аварии в помещение: вычисляемая формуле (3), кг; Z-коэффициент участия горючего во взрыве, согласно РНТП 01-94 п.4.1.1 таб.2 Z =0.3; Vсв - свободный объем помещения, куб. м; согласно РНТП 01-94 п.2.7 свободный объем помещения принимаем условно равным 80% геометрического объема помещения. Vсв=90,53м³; P r. п. - плотность пара, кг/ куб. м.; Сст - стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ и ГЖ. Z (об.), вычисляемая по формуле:

стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания: Nc, Nn, No, Nx - число атомов C, N, O и галоидов в молекуле горючего;

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн = 3.

Масса паров жидкости m поступивших в помещение с поверхности разлитой жидкости, определяется из выражения:

m = W. Fn. T (3)

где W-интенсивность испарения, кг/с^. м2;

Fn - площадь испарения, кв. м, определяется в соответствии с РНТП 01-94 п.2.5 из расчета: 1л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 кв. м, а остальных жидкостей - на 1 кв. м пола помещения; принимаем Fn (этанола) = 0,2м2; Fn (гексана) =0,3м2

Т-длительность испарения, согласно РНТП 01-94 п2.5 п. п. "е" принимаем 3600с.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:

= 10^V. η^M. Рн (4)

Где η - коэффициент, принимаемый согласно РНТП 01-64 п.4.1.8 табл.3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;- молекулярная масса;

Руководствуясь учебным пособием "Горение и свойства горючих веществ" (Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щелгов П. П.; Москва, Химия, 1981г.) гл.5, п.1, используя нанограмму (рис.33) определим давление насыщенного пара заданных веществ.

Для этанола при температуре =+20С значение Рн=5,852 кПа, а для гексана Рн=16,542 кПа.

Т.к. в помещении аналитического зала установлен кондиционер принимаем скорость воздушного потока в помещении равной 0,1 м/с, а коэффицент h=2,4 при температуре в помещении =+20С.

За наихудший вариант принимаем одновременный розлив в помещении этанола в количестве 0,2л. и гексана в количестве 0,3л. При этом избыточное давление взрыва будет складываться из избыточных давлений взрыва этанола и гексана.

DP=DP (этанол) +DP (гексан)

Согласно справочнику "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения" (Москва. "Химия" 1990г) P max (этанола) =682 кПа, P max (гексана) =848 кПа. Плотность пара Prn (этанола) =1,6 кг/м3, Prn (гексана) = 2,97 кг/м3, Z =0.3, Fn (этанола) = 0,2м2, Fn (гексана) =0,3м2, Т=3600с, Mr (этанола) =46, Mr (гексана) =86

Рассчитаем избыточное давление взрыва для этанола.

Определим интенсивность испарения этанола используя формулу (3)

W= (1/10 6) *h* (ÖМ) *Рн= (1/10 6) *2,4* (Ö46) *5,852_

W= 0,0000952 кг/с*м

Определим массу паров жидкости m поступивших в помещение с поверхности разлитой жидкости

m=W*0.2*3600

m= 0,0000952*0.2*3600=0,068 кг

определим стехиометрическую концентрацию паров ЛВЖ:

Сст=100/ (1+4.84*В)

В=Nc+ ( (Nн-Nx) /4) - (No/2)

где Nc=2, Nн=6, Nx=0, No=1 исходя из формулы этанола C2H6O

В=2+ ( (6-0) /4) - 1/2, B=4

Сст=100/ (1+4.84*4) =100/20,36=4,911

DP= (682-101) * ( (0,068*0,3) / (90,53*1,58)) * (100/4,911) * (1/3)

DP=581*1,4262*20,3624*0,33

DP=0,08286*20,3624*0,33

DP (этанола) =0,5567кПа

Рассчитаем избыточное давление взрыва для гексана.

Определим интенсивность испарения гексана используя формулу (3)

W= (1/10 6) *h* (ÖМ) *Рн= (1/10 6) *2,4* (Ö86) *16,542_

W= 0,0003681 кг/с*м2

Определим массу паров жидкости m поступивших в помещение с поверхности разлитой жидкости

m=W*0.3*3600

m= 0,0003681*0,3*3600, m=0,3975 кг

т.к. в помещении суточная норма гексана составляет 0,3л, то исходя из плотности вещества, получаем, что масса разлившегося гексана составляет 0,22кг., а по расчетным данным получили 0,397кг., отсюда следует, что за выбранное время испарения весь гексан испарится и массу испарившегося вещества принимаем равной 0,22кг

определим стехиометрическую концентрацию паров ЛВЖ:

Сст=100/ (1+4.84*В)

В=Nc+ ( (Nн-Nx) /4) - (No/2)

где Nc=6, Nн=14, Nx=0, No=0 исходя из формулы гексана C6H14

B=6+14/4-0=9,5, Сст=100/ (1+4.84*9,5) =2,1285

Подставляя полученные данные в формулу (1) получим:

DP= (848-101) * ( (0,220*0.3) /90.53*2,97) * (100/2,1285) * (1/3)

DP=747* (0,1192/268,87) *46,981*0,33

Складывая избыточные давления взрывов обращающихся веществ, получаем суммарное избыточное давление в помещении:

DP=DP (этанол) +DP (гексан)

DP=0,556кПа+2,842кПа=3,398кПа

взрывопожароопасность помещение взрыв давление

Вывод

Произведя расчет, получили, что при воспламенении паровоздушных смесей развивается расчетное избыточное давление взрыва 3,398 кПа, что меньше предельно допустимого значения в 5 кПа. Отсюда следует, что помещение аналитического зала согласно РНТП 01-94 п.2.1 таб.1 не относится к категории "А" взрывопожароопасная, а данное помещение следует отнести к категории "В" пожароопасная.

Согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ-2004, п.7.3.42., п. п.2) помещение аналитического зала относится к зоне класса "В-IБ".

При условии исключения хранения в данном помещении ЛВЖ и если работа с ЛВЖ производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами, то зона аналитического зала не относится к взрывоопасной. При выполнении данного условия помещение будет относиться к зоне класса "П-IIA" согласно ПУЭ-2004 п.7.4.5.