Типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

5.1. Помещения с горючими газами

Пример 1
1. Исходные данные.

1.1. Аккумуляторное помещение объемом V_П = 27,2 м³ оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.

1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в районе строительства 38⁰ С (г. Екатеринбург).

1.3. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

1.3.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядом полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимальный зарядный ток.

1.3.2. Происходит заряд аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью (Ач). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду заряда при обильном газовыделении и принимается равным 1 ч (Т=3600с).

1.3.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне) согласно СНиП 2.01.01-82 [3].

1.4. Расчет поступающего в помещение водорода при заряде аккумуляторных батарей.

1.4.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа, составляет:

где F = 9,6510⁴ АСмоль^-1 - постоянная Фарадея;

А - атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м =110^-3 кгмоль^-1;

Z=1 - валентность водорода;

I - сила зарядного тока, А;

Т - расчетное время заряда, с.

I_i - максимальный зарядный ток i-ой батареи, А;

n_i - количество аккумуляторов i-ой батареи.
Плотность водорода определяется по формуле:
, кгм^-3,

где М - масса одного киломоля водорода, равная 2 кгкмоль^-1;

V₀ - объем киломоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м³ кмоль^-1;

 = 0,00367, град^-1, - коэффициент температурного расширения газа;

t_р - расчетная температура воздуха, ⁰С.
Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 "Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок".
1.5. Стехиометрическая концентрация водорода С_CT рассчитывается по формуле А.1 [1]:

С_CT = = 29,24% (об.),

3. Расчет избыточного давления взрыва P водорода в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, отвечающей требованиям п. А.2.3 [1] (по п.А.2.3 [1] продолжительность поступления водорода в объем помещения Т = 3600 с).

3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч^-1, объем водорода, поступающего в помещение, составит:
м³.
Избыточное давление взрыва P при этом будет равно:
кПа.
3.2. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией или постоянно работающей вентиляцией с кратностью воздухообмена А = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п.А.2.3 [1], СНиП 2.04.05-91* [4] и ПУЭ [5], допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.

Согласно п.5.2 и табл.1 [1] при расчетном давлении взрыва, не превышающем 5 кПа, аккумуляторное помещение следует относить к категории В1-В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в аккумуляторном помещении.

1.1. Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения V_П = 300 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0,8 V_П = 0,8 300 = 240 м³. Объем баллона со сжатым природным газом V = 50 л = 0,05 м³. Давление в баллоне Р₁ = 2 10⁴ кПа.

1.2. Основной компонент сжатого природного газа - метан (98% (об.)). Молярная масса метана М = 16,04 кг кмоль^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва P в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного баллона со сжатым природным газом и поступление его в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Москва) t_р = 37 ⁰С.

Плотность метана при t_р = 37 ⁰С кгм^-3.

m = 100,6301 = 6,301 кг.

P = 2,36  10³  = 62 кПа.

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение поста диагностики относится к категории А.
Пример 3
1. Исходные данные.

1.1. Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах Р₁ = 200 кПа. Водород подается к установкам от коллектора, расположенного за пределами участка, по трубопроводу из нержавеющей стали диаметром d = 0,02 м (радиусом r = 0,01 м) под давлением Р₂ = 300 кПа. Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L₁=15 м. Объем реактора V = 0,09 м³. Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 ⁰С. Время автоматического отключения по паспортным данным Т_а = 3с. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м³ с^-1. Размеры помещения LSH = 15,8115,816 м. Объем помещения V_п= 1500 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0,8 1500 = 1200 м³. Площадь помещения F = 250 м².

1.2. Молярная масса водорода М = 2,016 кгкмоль^-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени водорода С_НКПР = 4,1% (об.). Стехиометрическая концентрация водорода С_СТ = 29,24 % (об.). Максимальное давление взрыва водорода Р_max = 730 кПа. Тетрахлорид кремния - негорючее вещество. Образующиеся в результате химической реакции вещества - негорючие вещества.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход из него и подводящего трубопровода водорода в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Воронеж) t_р=41⁰С. Плотность водорода при t_р=41⁰С кгм^-3. Расчетное время отключения трубопровода по п.А.1.2 в) [1] Т_а = 120 с.
3. Масса m поступившего в помещение при расчетной аварии водорода определяется по формулам (А.6) - (А.10) [1]:
V_a = 0,01  200  0,09 = 0,18 м³,

V_1T = 0,06  120 = 7,2 м³,

V_2T = 0,01  3,14  300  0,01²  15 = 0,014 м³,

V_T = 7,2 + 0,014 = 7,214 м³,

m = ( 0,18 + 7,214)  0,0782 = 0,5782 кг.
4. Определение коэффициента Z участия водорода во взрыве проводим в соответствии с Приложением Д [1]:

4.1. Средняя концентрация водорода С_СР в помещении составит:

Z =  0,0782   250  0,218 = 0,97.

P = (730 - 101)  = 4,29 кПа.

1. 
   
   жүктеу/скачать 2.18 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: