Пример 4

1 Исходные данные

1.1 В кладовой оперативного хранения горючих веществ площадью S_п = 35 м² и объемом V_п = 100 м³ в вытяжном шкафу размешен сменный запас ацетона массой 4 кг в алюминиевой канистре. Вытяжной шкаф оборудован бортиками, препятствующими растеканию ЛВЖ за пределы площади, равной 0,5 м². Площадь открытого проема шкафа S = 1,75 м². Аварийная вентиляция для помещения кладовой не предусмотрена.

1.2 Молярная масса ацетона М = 58,08 кг/кмоль. Константы уравнения Антуана: А = 6,37551; В = 1281,721; С = 237,088 (для давления насыщенных паров, выраженного в кПа). Ацетон - легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки -18 °С, плотностью 790,8 кг/м³ и нижним концентрационным пределом распространения пламени, равным 2,7 % (об.) (см. табл. Г1 прилож. Г). Удельная теплота сгорания 31360 кДж/кг, коэффициент участия во взрыве 0,3.

2 Обоснование расчетного варианта

В качестве расчетного варианта принимается пролив всего сменного запаса ацетона в пределах площади, ограниченной бортиками, равной F_ж = 0,5м². За расчетную условную температуру принимается абсолютная летняя температура воздуха в данном районе (Мурманск) согласно СНиП 25-01-99* t_p = 22 °С.

3 Определение скорости испарения ацетона

3.1 По уравнению (8) рассчитаем давление насыщенных парой ацетона при заданной расчетной температуре:

кПа.

3.2 Скорость испарения ацетона определим по формуле (7), приняв скорость воздушного потока в вытяжном шкафу равной 0,5 м/с, методом интерполяции находим h = 3,4:

m_ж = 10^-6hР_н×F_и = 10^-6×3,4×26,82×0,5 = 3,47×10^-4 кг/с.

4 Нижний концентрационный предел распространения пламени ацетона в % (об.) при расчетной температуре 22 °С найдем по формуле (11):

% (об.).

5 Нижний концентрационный предел распространения пламени ацетона в кг/м³ в соответствии с формулой (10) составит

кг/м³.

6 Согласно формуле (1) минимальный расход воздуха в местном отсосе должен быть

= 1,08×10^-2 м³/с, или 38,88 м³/ч.

7 Фактический расход воздуха в местном отсосе q_ф равен:

q_ф = S×V×3600 = 3150 м³/ч,

где V = 0,5 м/с - скорость в открытом проеме шкафа (над поверхностью испарения);

S = 1,75 м² - поперечное сечение вытяжного шкафа.

8 Определим давление взрыва, создаваемое при горении паров ацетона в помещении по уравнению (12):

кПа,

где М_ж = 3600×m_ж = 3600×3,47×10^-4 = 1,249 кг масса ацетона (кг), испарившегося в течение одного часа, так как запас ацетона больше испарившейся жидкости;

Н_т - удельная теплота сгорания ацетона, Дж/кг;

Z = 0,3 - коэффициент участия паров ацетона во взрыве;

V_св = V_п×0,8 = 80 - свободный объем помещения, м.

Поскольку полученное давление больше 5 кПа, то в соответствии с НПБ 105-03 помещение относится к категории А.

9 Рассчитаем концентрацию паров ацетона в помещении при остановке вентилятора местных отсосов (14), считая, что испарится весь разлившийся ацетон.

кг/м³.

10 Рассчитаем отношение y (15):

Поскольку y больше 0,1 то в соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003 система местного отсоса при отсутствии автоматически включаемой аварийной вентиляции должна оборудоваться резервным вентилятором.

11 Плотность паров ацетона по воздуху при расчетной температуре найдем по формуле (17):

Поскольку v больше 1, пары ацетона тяжелее воздуха.

1 Для обеспечения пожарной безопасности кладовой оперативного хранения веществ расход воздуха, создаваемый местным отсосом в вытяжном шкафу, должен быть не менее 38,88 м³/ч (фактически по санитарным нормам принят равным 3150 м³/ч).

2 Поскольку в помещении аварийная вентиляция не предусмотрена, в системе местного отсоса следует предусмотреть резервный вентилятор (п. 5.3 Методики).

3 Электрооборудование системы местного отсоса должно быть выполнено во взрывозащищенном исполнении, так как транспортируемая смесь удаляется из помещения категории А (п. 5.4 Методики).

4 Оборудование системы местного отсоса может быть размешено в помещении кладовой или в общем помещении для вентиляционного оборудования вытяжных систем общеобменной вентиляции для помещений категорий А и Б (п. 5.5 Методики),

5 Воздуховод системы местного отсоса должен быть выполнен из негорючих материалов и оборудован огнезадерживающими клапанами в местах их пересечения с противопожарной преградой или перекрытием помещений категории А, Б или В1-В3. Предел огнестойкости воздуховодов системы местных отсосов должен быть не менее 0,5 ч (пп. 5.7-5.9, 5.11 Методики).

Пример 5

1 Исходные данные

1.1 В помещении насосной объемом V_п = 310 м³ размещены поршневой насос, предназначенный для перекачки бензина АИ-93, и центробежный насос для перекачки бензола. Рабочее давление поршневого насоса 600 кПа, периметр штока поршня 0,1 м. Рабочее давление центробежного насоса также 600 кПа, а диаметр вала насоса равен 3´10^-2 м.

1.2 Молярная масса бензина М = 98,2 кг/кмоль, плотность 798 кг/м³ и нижний концентрационный предел распространения пламени 1,06% (об.), удельная теплота сгорания 43641 кДж/кг (см. табл. Г2 прилож. Г), коэффициент участия во взрыве 0,3.

Молярная масса бензола М = 78,11 кг/кмоль, плотность 879 кг/м³, нижний концентрационный предел распространения пламени 1,43% (об.), удельная теплота сгорания 40 576 кДж/кг (см. табл. Г1 прилож. Г), коэффициент участия во взрыве 0,3.

2 Обоснование расчетного варианта

В качестве расчетного варианта принимаем наличие аварийной непрерывной утечки жидкостей через сальниковые уплотнения насосов и испарение всей выделяющейся жидкости. За расчетную температуру принимается абсолютная летняя температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 23-01-99* t_p = 28,5 °С.

3 Количество паров бензина, выделяющихся через сальниковые уплотнения поршневого насоса, определим по формуле (4):

m_п = 2,78×10^-5×р×А× = 2,78×10^-5×0,1×2,5× = 1,7×10^-4 кг/с,

где р = 0,1 - периметр штока насоса, м;

Р = 600 - рабочее давление, создаваемое насосом, кПа;

А - коэффициент, равный 2,5, для бензина.

4 Количество паров бензола, выделяющихся через сальниковые уплотнения центробежного насоса, рассчитаем по формуле (5):

m_ц = 1,57×10^-7×d×r_ж× = 1,57×10^-7×3×10^-7×879× = 1,01×10^-4 кг/с,

где d = 0,03 - диаметр вала насоса, м;

r = 879 - плотность жидкости, кг/м³;

Р = 600 - рабочее давление насоса, кПа,

5 Нижние концентрационные пределы распространения пламени бензина (j₁) и бензола (j₂) в % (об.) при расчетной температуре 28,5 °С найдем по формуле (11):

% (об.).

6 Нижний концентрационный предел распространения пламени бензина (k₁) и бензола (k₂) в кг/м³ в соответствии с формулой (10):

кг/м³.

7 Согласно (1) минимальный расход воздуха в системе местных отсосов для поршневого насоса

= 8,1×10^-3 м³/с, или 29,16 м³/ч.

для центробежного насоса

= 4,51×10^-3 м³/с, или 16,24 м³/ч.

Тогда в соответствии с формулой (2) производительность вентсистемы, к которой подсоединяются местные отсосы, должна быть не менее

Q = q_п + q_ц = 29,16 + 16,24 = 45,4 м³/ч.

8 Определим давление взрыва, создаваемое при горении паров бензина (DР₁) и бензола (DР₂) в помещении, по уравнению (12):

- для бензина:

кПа,

где М_п = 3600×m_п = 3600×1,7×10^-4 = 0,612 масса бензина (кг), испарившегося в течение одного часа:

Н_т = 43,641×10⁶ - удельная теплота сгорании бензина, Дж/кг;

Z = 0,3 - коэффициент участия паров бензина во взрыве;

V_св = V_п×0,8 = 248 - свободный объем помещения, м³.

- для бензола:

кПа,

где М_ц = 3600×m_ц = 3600×1,01×10^-4 = 0,364 масса бензола (кг), испарившегося в течение одного часа;

Н_т = 40,576×10⁶ - удельная теплота сгорания бензола, Дж/кг;

Z = 0,3 - коэффициент участия паров бензола во взрыве;

Поскольку рассчитанное давление взрыва меньше 5 кПа, то в соответствии с НПБ 105-03 помещение не относится к категории А.

9 Рассчитаем концентрацию паров бензина и бензола в помещении при остановке вентилятора системы местных отсосов по формуле (14)

- для бензина:

кг/м³.

- для бензола:

кг/м³.

10 Рассчитаем отношение y (15)

- для бензина:

- для бензола:

Поскольку y меньше 0,1 для обоих веществ, то в соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003 система местных отсосов для удаления паров бензина и бензола может быть выполнена без резервного вентилятора.

11 Плотность паров бензина и бензола по отношению к воздуху при расчетной температуре найдем по формуле (17)

- для бензина:

;

- для бензола:

Поскольку v₁, v₂ больше 1, следовательно, пары бензина и бензола тяжелее воздуха.

1 Для обеспечения пожарной безопасности помещения насосной расход воздуха, создаваемый местным отсосом у поршневого насоса, должен быть не менее 29,16 м³/ч, а от центробежного насоса - не менее 16,24 м³/ч.

При этом местные отсосы бензина и бензола могут быть объединены в общую систему местных отсосов, так как их объединение не может образовать горючую смесь или создать более опасное вещество. Производительность системы местных отсосов должна быть не менее 45,4 м³/ч,

2 Предусматривать в системе местных отсосов резервный вентилятор не следует (п. 5.3 Методики).

3 Электрооборудование системы местных отсосов может быть выполнено не во взрыво защищен ном исполнении, так как транспортируемая смесь удаляется из помещения, не относящегося к категории А или Б.

4 Оборудование системы местных отсосов может быть размещено в помещении насосной или в общем помещении для вентиляционного оборудования (п. 5.5 Методики).

5 Воздуховоды системы местных отсосов должны быть выполнены из негорючих материалов и оборудованы огнезадерживающими клапанами в местах их пересечения противопожарной преграды или перекрытия помещений категории А, Б или В1-В3. Предел огнестойкости воздуховодов системы местных отсосов должен быть не менее 0,5 ч (пп. 5.7-5.9, 5.11 Методики).

Пример 6

1 Исходные данные

1.1 В помещении цеха объемом V_п = 810 м³ размещен деревообрабатывающий станок, осуществляющий распиловку, строгание и шлифовку древесины. В процессе обработки древесины выделяется древесная пыль, которая оседает на близлежащих поверхностях общей площадъю F = 35 м². Измерениями установлено, что средняя интенсивность отложения пыли равна m_у = 1,2×10^-6 кг/(м²×с).

1.2 Нижний концентрационный предел распространения пламени k = 2,2×10² кг/м³, удельная теплота сгорания 13,8×10⁶ Дж/кг. Критический размер частиц (средний размер частиц пыли, выше которого пылевоздушная смесь становится взрывобезопасной) древесной пыли d* не менее 200 мкм.

Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице:

Фракция пыли, мкм	< 100	£ 200	£ 500	£ 1000
Массовая доля, % (мас.)	5	10	40	100

Соответствующий этому распределению коэффициент участия пыли во взрыве, определенный по НПБ 105-03, равен 0,1.

2 Обоснование расчетного варианта

В качестве расчетного варианта принимаем, то при деревообработке пиломатериалов на исправном станке происходит непрерывное выделение пыли в помещение цеха и ее осаждение на окружающие станок поверхности. За расчетную температуру условно принимается абсолютная летняя температура воздуха в данном районе (г. Острогожск) согласно СНиП 32-01 -99* t_p = 28 °С.

3 Минимальный расход воздуха в системе местных отсосов рассчитаем по уравнению (1):

м³/с или 13,75 м³/ч,

но фактический расход воздуха q_ф принимается по минимальной скорости транспортирования пыли 12 м/с и диаметру воздуховода 0,15 м, т.е.:

м³/с или 763 м³/ч.

4 Определим давление взрыва, создаваемое при горении пылевоздушной смеси (12):

кПа,

где М_п = 3600×m_y×F = 3600×1,2×10⁶×35 = 0,151 масса древесной пыли (кг), поступающей в помещение в течение одного часа;

Н_т = 13,8×10⁶ - удельная теплота сгорания пыли, Дж/кг;

Z = 0,1 - коэффициент участия пыли во взрыве;

V_св = V×0,8 = 648 свободный объем помещения, м³.

Поскольку полученное давление меньше 5 кПа, то, в соответствии с НПБ 105-03, помещение не относится к категории А или Б.

5 Рассчитаем концентрацию пыли в помещении при остановке вентиляторов местных отсосов по соотношению (14):

кг/м³.

6. Рассчитаем отношение по формуле (15):

Поскольку y меньше 0,1, то, в соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003, системы местного отсоса для удаления древесной пыли могут быть выполнены без резервного вентилятора.

1 Для обеспечения пожарной безопасности помещения производительность системы местного отсоса должна быть не менее 13,75 м³/ч, (фактически - не менее 763 м³/ч).

2 Предусматривать в системе местных отсосов резервный вентилятор не следует (п. 5.3 Методики).

3 Электрооборудование системы местных отсосов может быть выполнено не во взрывозащищенном исполнении, так как транспортируемая смесь удаляется из помещения, не относящегося к категории А или Б (п. 5.4 Методики).

4 Оборудование систем местных отсосов может быть размещено в помещении цеха или в общем помещении для вентиляционного оборудования (п. 5.5 Методики).

5 Воздуховоды систем местных отсосов должны быть выполнены из негорючих материалов. Предел огнестойкости воздуховодов системы местных отсосов должен быть не менее 0,5 ч (пп. 5.7-5.9, 5.11 Методики).

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(рекомендуемое)

ДАННЫЕ ПО СОВМЕСТИМОСТИ ВЕЩЕСТВ

Таблица Б.1

Расчетные данные по совместимости веществ в системах местных отсосов при t_н до 50 °С

№ п/п		ЛВЖ, ГЖ	Химическая формула	Окислители
№ п/п		ЛВЖ, ГЖ	Химическая формула	Азотная кислота HNO₃		Серная кислота H₂SO₄	Соляная кислота HCl	Перекись водорода H₂O
1		2	3	4		5	6	7
1		Амилацетат	С₇Н₁₄О₂	Н		Н	С	С
2		Амилен	С₅Н₁₀	С		С	С	С
3		н-Амиловый спирт	С₅Н₁₂О	Н		С	С	С
4		Аммиак	NН₃	К		Н	Н	Н
5		Анилин	С₆Н₇N	Н		Н	Н	Н
6		Ацетальдегид	С₂Н₄О	Н		С	С	С
7		Ацетилен	С₂Н₂	Н		В	Н	Н
3		Аллилацетат	C₅H₈O₂	Н		Н	С	С
9		Ацетон	С₃Н₆О	Н		С	С	С
10		Бензиловый спирт	С₇Н₈О	Н		С	С	С
11		Бензол	С₆Н₆	С		С	С	С
12		1,3-Бутадиен	С₄Н₆	Н		Н	Н	Н
13		н-Бутан	С₄Н₁₀	С		С	С	С
14		1-Бутен	С₄Н₈	Н		Н	Н	С
15		н-Бутилацетат	С₆Н₁₂О₂	С		С	С	С
16		втор-Бутилацетат	С₆Н₁₂О₂	Н		С	С	С
17		н-Бутиловый спирт	С₄Н₁₀О	С		С	С	С
18		Винилхлорид	С₂Н₃Сl	С		С	С	С
19		Водород	Н₂	С		С	С	С
20		н-Гексадекан	С₁₆Н₃₄	С		С	С	С
21		н-Гексиловый спирт	С₆Н₁₄О	Н		С	С	С
22		Гидразин	N₂Н₄	Н		Н	Н	Н
23		Глицерин	С₃Н₈О₃	Н		Н	Н	Н
24		н-Гексан	С₆Н₁₄	С		С	С	С
25		Гептан	С₇Н₁₆	С		С	С	С
26		Декан	С₁₀Н₂₂	С		С	С	С
27		Дивиниловый эфир	С₄Н₆О	Н		С	С	С
28		1, 2-Дихлорэтан	С₂Н₄Сl₂	С		С	С	С
29		Н-Додекан	С₁₂Н₂₆	С		С	С	С
30		Диметилформамид	С₃Н₇ОN	С		Н	С	С
31		Диоксан-1,4	С₄Н₈О₂	С		Н	С	С
32		Диэтиламин	С₄Н₁₁N	Н		Н	Н	Н
33		Диэтиловый эфир	С₄Н₁₀О	Н		С	С	С
34		Изобутан	С₄Н₁₀	С		С	С	С
35		Изобутилен	С₄Н₈	Н		Н	Н	Н
36		Изопентан	С₅Н₁₂	С		С	С	С
37		Изолропилбензол	С₉Н₁₂	С		С	С	С
38		Изопропиловый спирт	С₃Н₈О	Н		С	С	С
39		о-, м-, п -Ксилол	С₈Н₁₀	С		С	С	С
40		Метан	СН₄	С		С	С	С
41		Метилпропилкетон	С₅Н₁₀О	Н		Н	С	С
42		Метилэтилкетон	С₄Н₈О	Н		Н	С	С
43		Метиловий спирт	СН₄О	Н		С	С	С
44		Нафталин	С₁₀Н₈	С		С	С	С
45		н-Нонан	С₉Н₂₀	С		С	С	С
46		Оксид углерода	СО	Н		Н	Н	Н
47		Оксид этилена	С₂Н₄О	Н		Н	Н	Н
48		н-Октан	С₈Н₁₈	С		С	С	С
49		н-Пентадекан	С₁₅Н₃₂	С		С	С	С
50		g-Пиколин	С₆Н₇N	Н		Н	Н	Н
51		Пиридин	С₅Н₅N	Н		Н	Я	Н
52		Пропан	С₃Н₈	С		С	С	С
53		Пропилен	С₃Н₆	Н		Н	Н	Н
54		н-Пентан	С₅Н₁₂	С		С	С	С
55		н-Пропиловый спирт	С₃Н₈О	Н		С	С	С
56		Сероводород	Н₂S	Н		Н	Н	Н
57		Сероуглерод	СS₂	Н		Н	Н	Н
58		Стирол	С₈Н₈	Н		Н	С	С
59		Тетрагидрофуран	С₄Н₈О	Н		Н	С	С
60		н-Тридекан	С₁₃Н₂₈	С		С	С	С
61		2,3,4-Триметилпентан	С₈Н₁₈	С		С	С	С
62		н-Тетрадекан	С₁₄Н₃₀	С		С	С	С
63		Толуол	С₇Н₈	С		С	С	С
64		Трихлорэтилен	C2HCl₃	Н		Н	Н	Н
65		н-Ундекан	С₁₁Н₂₄	С		С	С	С
66		Уксусная кислота	С₂Н₄О₂	С		С	С	С
67		Формальдегид	СН₂О	Н		Н	Н	Н
68		Фталевый ангидрид	С₈Н₄О₃	С		С	С	С
69		Хлорбензол	С₆Н₅Cl	С		С	С	С
70		Циклогексан	С₆Н₁₂	С		С	С	С
71		Четыреххлористый углерод	CCl₄	С		С	С	С
72		Этан	С₂Н₆	С		С	С	С
73		Этилбензол	С₈Н₁₀	С		С	С	С
74		Этилен	С₂Н₄	Н		Н	Н	Н
75		Этиленгликоль	С₂Н₆О₂	Н		Н	Н	Н
76		Этилцеллозольв	С₄Н₁₀О₂	С		С	С	С
77		Этилацетат	С₄Н₈О₂	С		С	С	С
78		Этиловый спирт	С₂Н₆О	Н		С	С	С
Смеси и технические продукты
79	Бензин АИ-93 летний (ГОСТ P 51105-97)		С_7,024Н_13,706		С	С	С	С
	зимний (ГОСТ Р 51105-97)		С_6,911Н_12,168		С	С	С	С
80	Бензин А-72 автомобильный (ГОСТ Р 51105-97)		С_6,991Н_13,108		С	С	С	С
81	Бензин Б-70 авиационный (ГОСТ Р 51105-97)		C_7,267H_14,796		С	С	С	С
82	Дизельное топливо "3" (ГОСТ 305-82)		C_12,343H_23,889		С	С	С	С
83	Керосин осветительный КО-20 (ГОСТ 4753-68)		C_13,595H_26,0		С	С	С	С
	КО-22 (ГОСТ 4753-63)		C_10,914H_21,832		С	С	С	С
	КО-25 (ГОСТ 4753-63)		C_11,054H_21,752		С	С	С	С
84	Ксилол (смесь изомеров) (ГОСТ 9410-78)		C₈H₁₀		С	С	С	С
85	Масло трансформаторное		C_21,34H_42,28S_0,04		С	С	С	С
86	Масла:
	АМТ-300 (ТУ 38-15-68)		C_22,25H_33,48S_0,34N_0,07		С	С	С	С
	АМТ-300Г (ТУ 38101243-72)		C_14,04.H_24,58S_0,196n_0,04		С	С	С	С
87	Растворители: Р-4 (н-бутилацетат- 12%, толуол - 62%, ацетон - 26 %)		С_5,452Н_7,606О_0,535		С	С	С	С
	Р-4 (ксилол - 15%, толуол - 70%, ацетон- 15%)		С_6,231Н_7,79₆О_0,223		С	С	С	С
	Р-5 (н-бутилацетат - 30%, ксилол - 40%, ацетон -30%)		С_5,₃₀₉Н_6,655О_0,897		С	С	С	С
	Р-12 (н-бутилацетат - 30%, ксилол- 10%, толуол - 60%)		С_6,837Н_9,217О_0,515		С	С	С	С
	М (н-бутилацетат - 30%, бутилацетат - 5%, этиловый спирт - 60%, изобутиловый спирт- 5%)		С_2,761Н_7,147О_1,187		С	С	С	С
	РМЛ.ТУКУ 467-56 (толуол - 10%, этиловый спирт- 64%, н-бутиловый спирт - 10%, этилцеллозольв - 6%)		С_2,645Н_6,810О_1,038		С	С	С	С
	РМЛ-218, МРТУ 6-10-729-68 (н-бутилацетат - 9%, ксилол - 21,5%, толуол - 21,5%, этиловый спирт- 16%, н-бутиловый спирт - 3%, этилцеллозольв - 13%, этилацетат - 16%)		С_4,791Н_8,318О_0,974		С	С	С	С
	РМЛ-315, ТУ 6-10-1013-70 (н-бутилацетат - 18%, ксилол - 25%, толуол - 25%, н-бутиловый спирт- 15%, этилцеллозольв - 17%)		С_5,962Н_9,779О_0,845		С	С	С	С
	646-состав (этилцеллозольв - 8%, ацетон -7%, бутилацетат - 1%, бутиловый спирт - 15%, этиловый спирт -50%, толуол - 10%) спирт - 15%				С	С	С	С
80	Уайт-спирт ГОСТ 3134-78		С_10,5Н_21,0		С	С	С	С

Примечание.

С - совместимые вещества, Н - несовместимые вещества.

Экспериментальные исследования проводились ДОАО "Газпроектинжиниринг" в соответствии с п. 4.15. ГОСТ 12.1.044-89 "Экспериментальное определение способности веществ взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами".

Пример 4

Пример 5

Пример 6

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ДАННЫЕ ПО СОВМЕСТИМОСТИ ВЕЩЕСТВ

Таблица Б.1

Полное оглавление