Приложение Б (обязательное). Метод расчета размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) газов и паров

Приложение Б

(обязательное)

Метод расчета размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) газов и паров

Б.1 Метод расчета зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство при неподвижной воздушной среде

Б.1.1 Расстояния , и , м, для ГГ и ЛВЖ, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, рассчитывают по формулам

для ГГ

, (Б.1)

, (Б.2)

для паров ЛВЖ

, (Б.3)

, (Б.4)

где - масса поступившего в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;

- плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, ;

- масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время испарения, но не более 3600 с, кг;

- плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, ;

- давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

К - коэффициент ( для ЛВЖ);

Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;

- нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.).

Б.1.2 Радиус , м, и высоту , м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений , и .

При этом , и для ГГ и для ЛВЖ (h - высота источника поступления газа от уровня земли, м).

Для ГГ геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом и высотой при и при , внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ.

Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом и высотой при высоте источника паров ЛВЖ и при .

За начало отсчета зоны, ограниченной НКПР газов и паров, принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п.

Б.1.3 Во всех случаях значения , и должны быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

Примеры

1 Определить размеры зоны, ограниченной НКПР паров, при аварийной разгерметизации трубопровода, транспортирующего ацетон.

Данные для расчета

Трубопровод, транспортирующий ацетон, проложен на открытом пространстве на высоте h = 0,5 м от поверхности земли. Трубопровод оснащен ручными задвижками.

Масса паров ацетона, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, определена в соответствии с приложением И и составляет = 240 кг при времени испарения Т = 3600 с. Максимально возможная температура для данной климатической зоны = 36°С. Плотность паров ацетона при равна 2,29 . Нижний концентрационный предел распространения пламени паров ацетона = 2,7% (об.). Давление насыщенных паров ацетона при равно 48,09 кПа.

Расчет

Расстояния , и для ацетона, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, составят

м,

м.

Таким образом, граница зоны, ограниченной НКПР паров, по горизонтали будет проходить на расстоянии 41,43 м от обечайки трубопровода, а по вертикали - на высоте м от поверхности земли.

2 Определить размеры зоны, ограниченной НКПР газов, при аварийной разгерметизации емкости с метаном на открытом пространстве.

Данные для расчета

При разгерметизации емкости в атмосферу поступит 20 кг метана. Емкость представляет собой цилиндр с основанием радиусом 1 м и высотой = 10 м. Максимально возможная температура для данной климатической зоны = 30°С. Плотность метана при равна 0,645 . Нижний концентрационный предел распространения пламени метана = 5,28% (об.)

Расчет

Расстояния , и для метана, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, составят

м,

м.

Таким образом, для расчетной аварии емкости с метаном геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом = 26,18 м и высотой м. За начало зоны, ограниченной НКПР газов, принимают внешние габаритные размеры емкости.

Б.2 Метод расчета размеров зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в помещение

Нижеприведенные расчетные формулы применяют для случая [ - нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа или пара, % (об.)] и помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5.

Б.2.1 Расстояния , и рассчитывают по формулам

, (Б.5)

, (Б.6)

, (Б.7)

где - коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для горючих газов и 1,1958 для легковоспламеняющихся жидкостей;

- коэффициент, равный 1 для горючих газов;

легковоспламеняющихся жидкостей;

- коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для горючих газов при отсутствии подвижности воздушной среды; 0,02828 для горючих газов при подвижности воздушной среды; 0,04714 для легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды и 0,3536 для легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды;

h - высота помещения, м.

, l, b и приведены в А.2.3.

При отрицательных значениях логарифмов расстояния , и принимают равными 0.

Б.2.2 Радиус и высоту , м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений , и для заданного уровня значимости Q.

При этом , и для ГГ и для ЛВЖ (h - высота источника поступления газа от пола помещения для ГГ тяжелее воздуха и от потолка помещения для ГГ легче воздуха, м).

Для ГГ геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом и высотой при и при , внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ. Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом и высотой при высоте источника паров ЛВЖ и при . За начало отсчета принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п.

Б.2.3 Во всех случаях значения расстояний , и должны быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

Примеры

1 Определить размеры зоны, ограниченной НКПР паров, образующейся при аварийной разгерметизации аппарата с ацетоном, при работающей и неработающей общеобменной вентиляции.

Данные для расчета

В центре помещения размером 40 х 40 м и высотой м установлен аппарат с ацетоном. Аппарат представляет собой цилиндр с основанием диаметром м и высотой м, в котором содержится 25 кг ацетона. Расчетная температура в помещении = 30°С. Плотность паров ацетона при равна 2,33 . Давление насыщенных паров ацетона при равно 37,73 кПа. Нижний концентрационный предел распространения пламени = 2,7% (об.). В результате разгерметизации аппарата в помещение поступит 25 кг паров ацетона за время испарения Т = 208 с. При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной среды в помещении = 0,1 м/с.

Расчет

Допустимые значения отклонений концентраций при уровне значимости Q = 0,05 будут равны: 1,27 - при работающей вентиляции; 1,25 - при неработающей вентиляции ( = 0).

Предэкспоненциальный множитель будет равен:

при работающей вентиляции

% (об.),

% (об.),

;

при неработающей вентиляции

% (об.).

Расстояния , и составят:

при работающей вентиляции

м,

м,

м;

при неработающей вентиляции

м,

м,

м.

Таким образом, для ацетона геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять собой цилиндр с основанием радиусом и высотой , так как ;

при работающей вентиляции

м, м;

при неработающей вентиляции

м, м.

За начало отсчета принимают внешние габаритные размеры аппарата.

2 Определить размеры зоны, ограниченной НКПР газов, образующейся при аварийной разгерметизации газового баллона с метаном, при работающей и неработающей вентиляции.

Данные для расчета

На полу помещения размером 13 х 13 м и высотой м находится баллон с 0,28 кг метана. Газовый баллон имеет высоту м. Расчетная температура в помещении = 30°С. Плотность метана при равна 0,645 . Нижний концентрационный предел распространения пламени метана = 5,28% (об.). При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной среды в помещении = 0,1 м/с.

Расчет

Допустимые отклонения концентраций при уровне значимости Q = 0,05 будут равны: 1,37 при работающей вентиляции; 1,38 при неработающей вентиляции ( = 0).

Предэкспоненциальный множитель будет равен:

при работающей вентиляции

% (oб.);

при неработающей вентиляции

% (oб.);

Расстояния , и составят:

при работающей вентиляции

,

,

,

следовательно ;

при неработающей вентиляции

м,

м,

м.

Таким образом, для метана при неработающей вентиляции геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять собой цилиндр с основанием радиусом м и высотой м. Ввиду того, что расчетное больше высоты помещения м, за высоту зоны, ограниченной НКПР газов, принимаем высоту помещения м.