Результаты расчета значений e, b, Еi, и Su для некоторых стехиометрических газопаровых смесей при начальном давлении 0,1 мПа и температуре 298,15 к.

В таблице Т.2 приведены рассчитанные на компьютере значения термодинамических параметров для некоторых стехиометрических газопаровых смесей в предположении, что продукты сгорания состоят из следующих 19 компонентов в газовой фазе: Н₂, Н₂О, СО₂,N₂, Аг, С, Н, О, N, СО, СН₄, НСN, О₂, О₃, ОН,NО,NО₂,NH₃,HNO₃. Стехиометрическая концентрация горючего_ств воздухе средней влажности определялась по известной формуле

(Т.9)

где - стехиометрический коэффициент, равный количеству молекул кислорода, необходимых для сгорания одной молекулы горючего.

Для многокомпонентных смесей и смесей, проведение расчетов по которым по тем или иным причинам вызывает трудности, определение максимального относительного давления _e, а следовательно, и коэффициента расширенияЕ_iпоформуле (Т.8)проводят по соответствующей методике ГОСТ 12.1.044.

Т.6. Формулы для расчета безопасной площади разгерметизации оборудования и помещений, в которых обращается горючая пыль.

Т.6.1. Расчет безопасной площади разгерметизации низкопрочных замкнутых оболочек, не выдерживающих избыточное давление свыше 10 кПа, производится по формуле

(Т.10)

где F- безопасная площадь разгерметизации (суммарная площадь легкосбрасываемых покрытий), м²;

С - константа, определяемая по таблице Т.3;

F_s- площадь внутренней поверхности замкнутой оболочки, м²;

P_{max u}- максимально допустимое избыточное давление взрыва пыли в защищаемом объеме при наличии истечения через сбросные отверстия, кПа.

Уровень взрывопожароопасности пыли зависит от индекса взрывопожароопасности К_stи определяется потаблице Т.4.

Таблица Т.3

Таблица Т.4

Удельная масса легкосбрасываемого покрытия, как правило, не должна превышать 4,0 кг/м².

Т.6.2. Расчет безопасной площади разгерметизации высокопрочных замкнутых оболочек, находящихся под давлением, близким к атмосферному, выдерживающих избыточное давление свыше 10 кПа, производится по формуле

(Т.11)

где а= 0,000571 ехр(0,0197P_{s, u});

b = 0,978 ехр(-0,001037 P_{s, u});

с= -0,687 ехр(0,00223P_{s, u});

K_st - индекс взрывопожароопасности пыли, Мпа·м/с;

P_s,u- избыточное давление вскрытия сбросного сечения, кПа;

V- объем защищаемой емкости, м³.

Область применения расчета по формуле (Т. 11)

L/D< 5;

1 < V<l000;

10 < P_{max u} < 200;

5 < K_st < 60;

P_s,u > 5;

P_{max u} - P_s,u > 5;

95 < Р_i< 120,

где L,D- соответственно линейный и поперечный размеры оболочки, м;

Р_i- абсолютное начальное давление горючей смеси в аппарате, при котором происходит инициирование горения, кПа.

Удельная масса запорного элемента, как правило, не должна превосходить 12,0 кг/м².

При необходимости установки сбросных каналов их диаметр должен быть не менее диаметра сбросного отверстия при минимальной длине и количестве изгибов. Установка сбросного канала приводит к существенному росту требуемой величины P_{max u}.

Т.7. Формулы для расчета безопасной площади разгерметизации оборудования помещений, в которых обращаются гибридные смеси.

Для гибридной взрывоопасной смеси (горючего газа с горючей пылью) расчет ведут по более опасной компоненте (обычно газу).

Пример.

Данные для расчета.

Технологический аппарат объемом 12 м³рассчитан на максимальное избыточное давление 0,2 МПа (абсолютное давление 0,3 МПа) и предназначен для работы при атмосферном давлении с содержащей ацетон реакционной массой. Аппарат имеет рубашку обогрева (80 °С). Необходимо определить безопасную площадь разгерметизации. Нормальная скорость распространения пламени наиболее опасной стехиометрической ацетоно-воздушной смеси при атмосферном давлении и температуре (298 К) составляет 0,32 м/с. Следовательно, при температуре в аппарате 80 °С (353 К) максимальная нормальная скорость распространения пламени в соответствии с (Т.6)

Для стехиометрической ацетоно-воздушной смеси _е= 9,28:Е_i =7,96;М_i =58 · 0,05 + 28 · 0,95 = 29,5 кг/моль. Так как_m= 0,3/0,1 = 3 превышает значение 2, то для вычисления безопасной площади разгерметизации воспользуемся критериальным соотношением(Т.2). Выражение для комплекса подобияWв соответствии с(Т.3)и определенными значениямииМ_iможет быть записано в виде

где F- площадь разгерметизации, м².

Следовательно, критериальное соотношение (Т.2)относительноFможно записать в виде

С увеличением степени негерметичности сосуда объемом около 10 м³F/V^0,667от 0,025 до 0,25 значение фактора турбулентности возрастает от 2,5 до 5. Предположим, что = 2,5 при= 1. При этом минимальная площадь разгерметизацииF= 0,175 м², а значитF/V^0,667= 0,03. Последнее подтверждает, что значение фактора турбулентности выбрано правильно. Действительно, если бы мы предположили, что= 5, то получили бы слишком низкое для такой степени турбулентности значениеF/V^0,667= 0,06 (вместо 0,25). Итак, безопасная площадь разгерметизации составляет в данном случае 0,175 м², что равнозначно сбросному отверстию диаметром 0,47 м.