Интенсивность uисп, кг/с × м2, испарения горючего вещества :
uисп = 10-6× =0.001
где - коэффициент, принимаемый по табл. 4 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (скорость воздушного потока uв в помещении при работе аварийной вентиляции равна 1,0 м/с; температура ацетона равна температуре воздуха и составляет 293 К); при uв = 1,0 м/с и Т = 293 К значение =7,7; М – молекулярная масса ацетона, равная 58; рнас – давление насыщенных паров при расчетной температуре, равное 24,54 кПа).
Таблица 4. Значения коэффициента
Скорость воздушного потока в помещении, м/с
Температура в помещении, оС
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
3,0
2,6
2,4
1,8
1,6
0,2
4,6
3,8
3,5
2,4
2,3
0,5
6,6
5,7
5,4
3,6
3,2
1,0
10,0
8,7
7,7
5,6
4,6
Масса mп, кг, испарившегося ацетона в объем помещения за время аварийной ситуации, равное 3600 с
mп = × Vа=3,96
где - плотность ацетона, равная 792 кг/м3; Vа - объем поступившего в помещение ацетона, м3.
Стехиометрический коэффициент b1 кислорода в реакции сгорания ацетона
b1 = nc +
b1=4
где nc, nн, nо, nх – соответственно число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего вещества, в частности, в молекуле ацетона эти числа представлены следующим образом: nc = 3; nн = 6; nо = 1; nх = 0.
Стехиометрическая концентрация сст, % (по объему) паров ацетона
сст =
сст=4.91
Концентрация снас, % (по объему) насыщенных паров ацетона
снас =
где ро - атмосферное давление, равное 101 кПа.
снас=24.30
Отношение х концентраций
ì cнас/с*, если снас £ с*,
х = í
î 1, если снас > с*;
где с*= j сст=9.33; здесь j - эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9.
В нашем случае снас > с*, поэтому х = 1 и коэффициент z участия паров ацетона в реакции горения равен 0,3 (таблица 5).
Таблица 5. Зависимость коэффициента z от отношения концентраций х
x
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
z
0,10
0,20
0,24
0,27
0,29
0,30
Свободный объем Vсв, м3,помещения
Vсв = 0,8 × Vп=5443
где Vп – объем помещения по габаритным размерам, м3.
Время , ч, испарения жидкости
=3,23
где S – площадь разлива ацетона, м2, определяется из условия, что весь объем поступившего в помещение ацетона разливается толщиной пленки, равной 1 мм.
Коэффициент , учитывающий снижение массы паров легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ), поступивших в объем помещения
=27.86
где - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, ч-1.
Избыточное давление Dpmax, кПа,взрыва паров ацетона
Dpmax = pmax – po=799
где pmax – максимальное давление взрыва стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным; при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа.
Плотность rг.п , кг/м3, газа или пара при расчетной температуре вычисляется по формуле
rг.п =
rг.п=2.11
где - молярная масса, кг/кмоль; - мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль; - расчетная температура, °С, допускается принимать ее равной 61 °С.
Максимально возможная масса mmax, кг, ЛВЖ, при аварийном выбросе которых еще можно относить помещение к невзрывопожароопасным:
mmax =
mmax=802,56
где Dрдоп – предельно допустимый рост давления для конструкций зданий и оборудования; допускается принимать значения Dрдоп, равные максимальному избыточному давлению, приводящему к повреждению строительных конструкций и оборудования (таблица 6).
Таблица 6. Степени разрушения объектов в зависимости от Dр
Наименование объекта
Степень разрушения при Dр, кПа
Слабое
Среднее
Сильное
Многоэтажное кирпичное здание (эт.> 3)
8…12
12…20
20…30
Деревянное здание
6…8
8…12
12…20
Грузовая машина
20…30
40…50
50…60
Резервуар ГСМ
10…30
30…50
50…100
Если масса mп испарившейся ЛВЖ больше максимально возможной массы mmax, то помещение относится к взрывопожароопасным.
Концентрация со, % (по объему)паров ЛВЖ при подвижности воздушной среды
со = снас ×
со=0.23
Расстояния Хнкпв, Yнкпв, Zнкпв соответственно по осям Х, Y, Z от источника, ограниченные нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ), рассчитывают по формулам:
Хнкпв =
Хнкпв=0.93
Yнкпв =
Yнкпв=0.40
Zнкпв =
Zнкпв=0.059
где - коэффициент, принимаемый равным 1,1958 для паров ЛВЖ; - коэффициент, принимаемый равным = / 3600; - коэффициент, принимаемый равным 0,3536 для паров ЛВЖ при подвижности воздушной среды; А, В, Н – соответственно длина, ширина, высота помещения, м; - допустимое отклонение концентрации при задаваемом уровне значимости = 0,05 (таблица 7); НКПВ = 2,91 % (по объему).
При определения размеров (радиуса R и высоты h) пожаровзрывоопасной зоны исходят из того, что для паров ЛВЖ эта зона
будет представлять цилиндр радиусом R и высотой h > Zнкпв; при этом R > Хнкпв, R > Yнкпв.
По таблице 8 определяют класс зоны помещения по взрывопожароопасности.
Таблица 8. Классификация зон помещений по взрывопожароопасности
Классы
Характеристика
В-I
Могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме более 5% объема помещения (при нормальных условиях работы).
В-I А
Взрывоопасные смеси в объеме более 5% объема помещения образуются лишь при авариях и неисправностях.
В-I Б
Имеются горючие газы и пары с НКП ³ 15% по объему, а также обладающие резким запахом; возможно образование лишь локальных взрывоопасных смесей в объеме менее 5% объема помещения
В-I Г
Наружные установки, содержащие горючие газы и ЛВЖ
В-II
Могут образовываться взрывоопасные пылевоздушные смеси при нормальном режиме работы
В-II А
Могут образовываться взрывоопасные пылевоздушные смеси только при авариях и неисправностях
П-I
Содержатся горючие жидкости
П-II
Содержатся горючие пыли с НКП > 65 г/м3
П-II А
Содержатся твердые горючие материалы, не образующие взрывоопасные смеси
П-III
Наружные установки с горючими жидкостями или твердыми горючими материалами