Пример 6
1. Исходные данные.
1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находится два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения Lx Sx H = 32 x 10x 8 м. Объем помещения Vп = 2560 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8 2560 = 2048 м3. Площадь помещения F = 320 м2. Объем каждого бака Vап = 0,5 м3. Степень заполнения бака лаком = 0,9. Объем лака в баке Vа = Vап = 0,9 0,5 = 0,45 м3. Длина и диаметр подводящего (напорного) трубопровода между баком и насосом L1 = 10 м и d1 = 25 мм = 0,025 м соответственно. Длина и диаметр отводящего трубопровода между задвижкой и баком L2 = 10 м и d2 = 40 мм = 0,04 м соответственно. Производительность насоса q = 6,5 10-5 м3 с-1. Время отключения насоса Та = 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака Fемк = 1,54 м2. Общая поверхность 10 свежеокрашенных полюсных катушек Fсв.окр = 6,28 м2.
1.2. В лаке БТ-99 (ГОСТ 8017-74) в виде растворителей содержится 46 % (масс.) ксилола и 2 % (масс.) уайт-спирита. В общей массе растворителей содержится 1 = 95,83 % (масс.) ксилола и 2 = 4,17 % (масс.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 ж = 953 кг м-3. Молярная масса ксилола М = 106,17 кг кмоль-1, уайт-спирита 147,3 кг кмоль-1. Химическая формула ксилола С8 Н10, уайт-спирита С10,5 Н21,0. Плотность жидкости ксилола ж = 855 кг м-3, уайт-спирита 760 кг м-3. Температура вспышки ксилола tвсп = 29 С, уайт-спирита 33 С. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола СНКПР = 1,1 % (об.), уайт-спирита 0,7 % (об.). Теплота сгорания ксилола НТ =Qрн = 43154 кДж кг-1 = 43,15 МДж кг-1, уайт-спирита 43966 кДж кг-1 = 43,97 МДж кг-1. Константы уравнения Антуана для ксилола А = 6,17972; В = 1478,16; СА = 220,535; для уайт-спирита А = 7,13623; В = 2218,3; СА = 273,15.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного бака с лаком для покрытия полюсных катушек способом окунания и утечка лака из напорного и отводящего трубопроводов при работающем насосе с последующим разливом лака на пол помещения. Происходит испарение ксилола и уайт-спирита с поверхности разлившегося лака, а также с открытой поверхности второго бака и с поверхности выгружаемых покрытых лаком полюсных катушек (10 шт.). За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 tр = 37 С. Плотность паров при tр = 37 С:
ксилола  кг м-3;
уайт-спирита  кг м-3.
Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Та = 300 с, длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т = 3600 с.
3. Объем Vж, площадь разлива поступившего в помещение при расчетной аварии лака Fр и площадь испарения FИ определяются в соответствии с положениями п. 3.2 НПБ 105-95:
Vж = Va + q Ta + =
=0,45 + 6,5 10-5 300 + + 0,785 (0,0252 10 + 0,042 10) = 0,487 м3 = 487 л;
Fp = 0,5 487 = 243,5 м2;
FИ = FР + Fемк + Fсв.окр = 243,5 + 1,54 + 6,28 = 251,3 м2.
4. Определяем давление насыщенных паров ксилола и уайт-спирита РН при расчетной температуре tр = 37 С:
- для ксилола
lgPH = 6,17972 - 
PH = 2,755 кПа;
- для уайт-спирита
lgPH = 7,13623 - 
PH = 0,964 кПа.
5. Интенсивность испарения растворителя W составит:
- по ксилолу
W = 10-6 1,0  2,755 = 2,8387 10-5 кг м-2 c-1;
- по уайт-спириту
W = 10-6 1,0  0,964 = 1,1700 10-5 кг м-2 c-1.
6. В соответствии с положениями пп.1.4 и 3.1 НПБ 105-95 определяем массу паров, поступивших в помещение, m по наиболее опасному компоненту - ксилолу
m = 2,8387 10-5 251,3 3600 = 25,6812 кг.
7. Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с пп. 1 и 2 приложения НПБ 105-95, принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.
7.1. Средняя концентрация паров растворителя в помещении Сср составит
Сср =  = 0,30 % (об.).
Сср = 0,30 % (об.) < 0,5 СНКПР = 0,5 0,7 = 0,35 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента Z расчетным методом.
7.2. Значение СН будет равно
СН = 100 (2,755/101) = 2,73 % (об.).
7.3. Значение С0 будет равно
С0 = 2,73  = 1,105 % (об.).
7.4. Расстояния ХНКПР, УНКПР, ZНКПР составят:
ХНКПР = 1,1958 32  = 31,55 м;
УНКПР = 1,1958 10 = 9,86 м;
ZНКПР = 0,04714 8 = 0,31 м.
7.5. Коэффициент Z согласно формуле (2) приложения НПБ 105-95 составит
 .
8. Значение стехиометрической концентрации ССТ согласно формуле (3) НПБ 105-95 составит:
- для ксилола
ССТ =  = 1,93 % (об.),
- для уайт-спирита
ССТ =  = 1,29 % (об.).
9. Избыточное давление взрыва Р согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит
P = (900 - 101)  кПа.
10. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б.
11. Расчет избыточного давления взрыва Р в помещении сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха с учетом работы аварийной вентиляции (по п. 3.7 НПБ 105-95). Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции А = 6 ч-1.
11.1. При кратности воздухообмена А, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 6 ч-1 = 1,6667 10-3 с-1, согласно п. 3.9 Пособия скорость движения воздуха в помещении составит
U = A L = 1,6667 10-3 32 = 0,05 м с-1.
11.2. Интенсивность испарения растворителя W (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м с-1 (с некоторым запасом коэффициент = 1,6 в соответствии с табл. 3 НПБ 105-95) будет равна
W = 10-6 1,6 2,755 = 4,5420 10-5 кг м-2 с-1.
11.3. Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) mИ составит
mИ = 4,5420 10-5 251,3 3600 = 41,0906 кг.
11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции в соответствии с п. 3.7 НПБ 105-95 будет равна
 кг.
11.5. Средняя концентрация паров растворителя в помещении Сср составит
Сср = (об.).
Сср = 0,07 % (об.) < 0,5 СНКПР = 0,5 0,7 = 0,35 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.
11.6. Значение С0 будет равно
 = 0,502 % (об.).
11.7. Расстояния ХНКПР, УНКПР, ZНКПР составят:
ХНКПР = 1,1958 32  = 0 м;
УНКПР = 1,1958 10 = 0 м;
ZНКПР = 0,3536 8 = 0 м.
ХНКПР, УНКПР, ZНКПР согласно п. 3 приложения НПБ 105-95 принимаются равными 0, поскольку логарифмы указанных в формулах сомножителей дают отрицательные значения. Следовательно, исходя из формулы (1) приложения НПБ 105-95, коэффициент участия паров растворителя Z = 0. Подставляя в формулу (1) НПБ 105-95 значение коэффициента Z = 0 получим избыточное давление взрыва P = 0 кПа.
11.8. Расчетное избыточное давление взрыва меньше 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией кратностью воздухообмена А = 6 ч-1 (в соответствии с требованиями п. 3.7 НПБ 105-95) не относится к категориям А и Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.
11.9. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G= 2 Va ж = 2 0,45 855 = 769,5 кг;
Q = G Qрн = 769,5 43,97 = 33835 Мдж;
S = 2 Fемк = 1,54 2 = 3,08 м2 (согласно п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем S = 10 м2);
g = Q/S = 33835/10 = 3383,5 Мдж м-2.
11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж м-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = 6 ч-1 (в соответствии с требованиями п. 3.7 НПБ 105-95) согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.
6.3. Помещения с горючими пылями
|
