Метод расчета избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении.

А.1 Выбор и обоснование расчетного варианта.

А.1.1. При расчете значений критериев пожарной опасности при сгорании газопаровоздушных смесей в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант развития пожара (в период пуска, остановки, загрузки, выгрузки, складирования, ремонта, нормальной работы, аварии аппаратов или технологического процесса), при котором в помещение поступает (или постоянно находится) максимальное количество наиболее опасных в отношении последствий сгорания газопаровоздушных смесей и пожара веществ и материалов.

А.1.2. Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие газовоздушные или паровоздушные смеси, определяют, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно А.1.1;

б) все содержимое аппарата поступает в помещение;

в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяют в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и оно должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с);

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с при ручном отключении.

Не допускается использование технических средств для отключения трубопроводов, для которых время отключения превышает вышеприведенные значения.

Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу газа или жидкости при нарушении электроснабжения;

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости. Площадь испарения при разливе на пол определяют (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на 1 м²пола помещения;

д) происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;

е) длительность испарения жидкости принимают, равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

А.1.3. Свободный объем помещения определяют как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно равным 80 % геометрического объема помещения.

А.1.4. Определение пожароопасных свойств веществ и материалов проводят на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давление, температура и т. д.)

Допускается использование справочных данных, опубликованных головными научно-исследовательскими организациями в области пожарной безопасности или выданных Государственной службой стандартных справочных данных.

Допускается использование показателей пожарной опасности для смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.

А.2. Расчет избыточного давления для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

А.2.1. Избыточное давлениеp,кПа, для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О,N,Cl, Вг,I,F, рассчитывают по формуле

, (А.1).

где p_max- максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиямиА.1.4. При отсутствии данных допускается приниматьp_maxравным 900 кПа;

p₀- начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

т- масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ поформуле (А.14), а для паров ЛВЖ и ГЖ поформуле (А.19), кг;

Z- коэффициент участия горючего при сгорании газопаровоздушной смеси, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласноА.2.3иА.2.4. Допускается приниматьZпотаблице А.1;

V_св- свободный объем помещения, м³;

_г,.п- плотность газа или пара при расчетной температуреt_ркг/м³, вычисляемая по формуле

, (А.2)

где М -молярная масса, кг/кмоль;

V₀- мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р- расчетная температура, °С.

В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_рпо каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С;

С_ст- стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле

, (А.3)

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_c,n_H,n_O,n_X- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н-коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается приниматьК_нравным трем.

ТаблицаА.1

А.2.2. Расчет p,кПа, для индивидуальных веществ, кроме упомянутых вА.2.1, а также для смесей может быть выполнен по формуле

, (А.4)

где H_T- теплота сгорания, Дж/кг;

_в- плотность воздуха при начальной температуреТ₀, кг/м³;

С_р -теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) [допускается принимать равной 1,01·10³Дж/кг·К)];

Т₀- начальная температура воздуха, К.

А.2.3. Приведенные в А.2.3 иА.2.4расчетные формулы применяются для случая[С_НКПР- нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа или пара, % (об.)] и помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более пяти.

Коэффициент участия Zгорючих газов и паров не нагретых выше температуры окружающей среды легковоспламеняющихся жидкостей при сгорании газопаровоздушной смеси для заданного уровня значимости(уровень значимости - вероятность того, что значение концентрацииСпревысит значение математического ожидания этой случайной величины) рассчитывают по формулам:

при и

, (А.5)

при X_НКПР> 0,5lиY_НКПР> 0,5b

, (А.6)

где m- масса газа или паров ЛВЖ, поступающих в помещение в соответствии сА.2.6иА.2.7, кг;

 - допустимые отклонения концентраций при задаваемом уровне значимости , приведенные втаблице А.2;

X_НКПР,Y_НКПР,Z_НКПР- расстояния по осямX, Y, Zот источника поступления газа или пара, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, соответственно, м; рассчитываются по формулам (Б.5-Б.7);

l,b- -шина и ширина помещения, соответственно, м;

F- площадь пола помещения, м²;

С₀- предэкспоненциальный множитель, % (об.), равный:

при отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов

, (А.7)

при подвижности воздушной среды для горючих газов

, (А.8)

где U- подвижность воздушной среды, м/с;

при отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

, (А.9)

где С_н-концентрация насыщенных паров при расчетной температуреt_р, °С, воздуха в помещении, % (об.). КонцентрацияС_нможет быть найдена по формуле

, (А.10)

где р_н- давление насыщенных паров при расчетной температуре (находится по справочной литературе), кПа;

р₀- атмосферное давление, равное 101 кПа;

_п- плотность паров, кг/м³;

при подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

. (А.11)

Таблица А.2