Методичні вказівки до виконання практичної роботи № 38 з дисципліни Охорона праці в галузі, Визначення категорії вибухової і пожежної небезпечності приміщень, НУ ЛП

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА“

Інститут енергетики та систем керування

Кафедра «Охорони праці»

ВИЗНАЧЕННЯ КАТЕГОРІЇ ВИБУХОВОЇ І ПОЖЕЖНОЇ НЕБЕЗПЕЧНОСТІ ПРИМІЩЕНЬ, БУДІВЕЛЬ І СПОРУД 

Методичні вказівки до виконання практичної роботи № 38 з дисципліни "Охорона праці в галузі" для студентів всіх спеціальностей інженерного рівня підготовки

Рег. № 3808 від 17.11.11.р 

ЗАТВЕРДЖЕНО

на засіданні кафедри охорони праці Протокол N 2 від "11" жовтня 2011р.

ЛЬВІВ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" 2011 р.

Визначення категорії вибухової і пожежної небезпечності приміщень, будівель, споруд: Методичні вказівки до практичної роботи № 38 з дисципліни "Охорона праці в галузі" для студентів всіх спеціальностей інженерного рівня підготовки. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка“, 2011. – 24 с.

В методичних настановах наведено послідовність вибору категорії вибухової і пожежної небезпечності приміщень, будівель, споруд та розрахунку надлишкового тиску вибуху горючих рідин та газів.

Призначено для студентів денної та заочної форми навчання інженерно-технічних спеціальностей. 

Укладачі    Левуш С.С.,  докт. хім. наук, професор

Скачко В.П., канд. хім. наук, ст. викладач

Відповідальний за випуск Кіт Ю.В. канд. хім. наук, доцент

Рецензенти:  Почапська І.Я.,канд. техн. наук, доцент

Яцюк Р.А., канд. техн. наук, доцент 

ВСТУП

У промисловості використовується велика кількість горючих речовин, які мають підвищену вибухову і пожежну небезпеку. Це можуть бути гази (метан, водень), легкозаймисті рідини (ЛЗР, ацетон, бензин, спирти і т. ін.), горючі рідини (ГР) – мінеральні масла, мастила і т.п., горючі пили (ГП) - цукровий, тютюновий, вугільний, зерновий і т.д.

При порушенні технологічного процесу, нехтуванні правилами техніки безпеки, в аварійній ситуації ці речовини, попадаючи в приміщення у вигляді газів, парів чи аерозолів, можуть утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші і, при наявності джерела займання, вибухати. Наслідки руйнівної сили вибуху залежать під якісного та кількісного складу горючих речовин, котрі знаходяться у суміші з повітрям.

Вибухи та пожежі наносять значні матеріальні збитки, призводять до травмування та загибелі людей. З метою вирішення питань вибухової та пожежної безпеки вже на стадії проектування і будівництва, всі виробничі приміщення, будівлі, споруди ділять на 5 категорій. Три перших із них відносяться до вибухопожежонебезпечних.

1. Класифікація примішень і будівель по вибухопожежонебезпеці

Оцінка вибухопожежонебезпеки різних об'єктів полягає у визначенні можливих наслідків руйнівної дії вибухів чи пожеж, а також небезпечних факторів цих явиш, для людей. В залежності від категорії визначаються нормативні вимоги до планування забудови, кількості поверхів, вибору будівель­них конструкцій та інженерного обладнання, їх вогнестійкості та вибухостійкості приміщень та будівель в цілому, інші заходи пожежної профілактики. Нормативним документом для визначення категорії приміщень є НАПБ Б.03.002-2007 «Норми визначення категорій приміщень, будівель та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою», скорочено - НАПБ Б.03.002-2007.

Згідно НАПБ Б.03.002-2007, якісним показником категорування є агрегатний стан горючих речовин, які вивільняються при аварії та здатні утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям, а також (для рідин) температура спалаху (t_сп). Визначальною також є маса речовини, яка здатна приймати участь у вибуху.

НАПБ Б.03.002-2007 ділять всі виробничі приміщення, споруди, будівлі на 5 категорій (А, Б, В, Г та Д), а зовнішні установки – на категорії А_з, Б_з, В_з, Г_з та Д_з:

Примітка 1. Площа окремих ділянок для твердих і рідких важкогорючих, горючих та легкозаймистих речовин, що утворюють пожежну навантагу, визначають за розмірами проекції їх площі розміщення (складу­вання), а також площі розливу під час розрахункових аварій на горизонтальну поверхню підлоги.

Примітка 2. Приміщення відноситься до категорії В, якщо його площа менше або дорівнює 10 м²  і в ньому знаходяться (обертаються) горючі матеріали і речовини, що утворюють пожежну навантагу, за умови, що приміщення не відноситься до категорії А і Б

Будинок в цілому відноситься до категорії - А, Б, В в залежності від сумарної площі всіх приміщень відповідних категорій. Наприклад, якщо площа всіх приміщень будівлі, віднесених до категорії А, перевищує 5% від площі будівлі, то і вся будівля відноситься до категорії А.

Категорії приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою визначають для найбільш несприятливого щодо виникнення пожежі або вибуху періоду, виходячи з виду горючих речовин і матеріалів, які знаходяться (обертаються) в апаратах, приміщеннях та зовнішніх установках, їх кількості,  пожежонебезпечних властивостей, особливостей технологічних процесів

В залежності від категорії приміщень і будівель в проекті передбачаються такі заходи вибухопожежної профілактики: вогнестійкість будівельних конструкцій, поверховість будівель, вибухостійкість приміщень, обмеження площі розповсюдження пожежі, наявність установок автоматичного пожежогасіння, протипожежне водопостачання, норми розходу води на гасіння пожеж і ін.

2. Методика розрахункового обгрунтування категорій приміщень по вибухопожежонебезпеці

Визначення категорії приміщень проводиться шляхом аналізу вибухоножежонебезпечних показників наявних в приміщенні речовин та їх маси, яка може приймати участь у вибуху, тобто знаходиться у вигляді газів (парів) або пилу (волокон), перемішаних з повітрям. При цьому враховується не тільки та речовина, що знаходиться в конкретному апараті (ємності), який може розгерметизуватися при аварії, а й поступлення її по трубопроводах, по яких підводиться і відводиться ця речовина з цього апарату до їх відключення.

А. Розрахунковий час відключення трубопроводів приймають:

1) рівним часові, за який спрацьовує система автоматичного відключення трубопроводів згідно з паспортними даними (але не більше 120 с);

2) 300с - при ручному відключенні. Не допускається використання технічних засобів відключення трубопроводів, для яких час відключення є більшим, ніж ці значення.

Б. При розливі горючих рідин або зріджених газів враховується випаровування з певної площі. При вільному розливі рідини на підлогу площу випаровування (при відсутності довідкових даних), приймають: 1 л пролитої рідини займає площу S=1 м². При вільному розливі 1 л сумішей та розчинів, які містять 70% і менше (по масі) розчинників, площу розливу приймають S=0,5 м² . Враховується також площа дзеркала рідин, що містяться у відкритих ємкостях, а також поверхонь, на які за технологічним процесом нанесена горюча рідина, що на час аварії знаходиться у стадії висихання.

Тривалість випаровування рідини приймається рівною часові її випаровування (або час, вказаний в умові задачі) , але не більше 3600 с.

В. Вільний об'єм приміщення V_пр визначають, як різницю між об'ємом приміщення і об'ємом, яке займає технологічне обладнання. Якщо вільний об'єм приміщення визначити неможливо, то його дозволяється приймати умовно рівним 80% геометричного об'єму приміщення.

2.1. Розрахунок надлишкового тиску вибуху

Кількісним показником категорування є максимально можливий надлишковий тиск ΔР, який може розвинутися при згоранні (вибуху) вибухонебезпечної суміші в приміщенні.

Для індивідуальних горючих  речовин, які складаються з атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F надлишковий тиск вибуху ΔР для визначається за формулою:

де P_max - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші у замкнутому об’ємі, який визначається дослідним шляхом або приймається за довідниковими даними. У разі відсутності даних про показники пожежної небезпеки горючих сумішей речовин і матеріалів допускається приймати показники пожежної небезпеки вказаних речовин і матеріалів за найбільш небезпечним компонентом. У випадку відсутності таких даних, допускається приймати P_max таким, що дорівнює 900 кПа;

Р_о - початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

m - маса ГГ або парів ЛЗР та ГР, що потрапили в результаті розрахункової аварії до приміщення, яку визначають для ГГ за формулою (5), а для парів ЛЗР та ГР за формулою (11), кг;

Z - коефіцієнт участі ГГ або парів ЛЗР (ГР) у вибуху, який може бути розрахований на підставі характеру розподілу газів і парів в об’ємі приміщення. Допускається приймати значення Z за таблицею 1;

Таблиця 1

Значення коефіцієнта Z

V_вільну формулі 1- вільний об’єм приміщення, м³;

ρ_г,п - густина газу або пари при розрахунковій температурі Т_пр, кг/ּм³, що визначається за формулою:

в якій Р₀– нормальний атмосферний тиск (101,3 кПа)

Р_пр – початковий тиск в приміщенні, кПа

Т_пр – розрахункова температура в приміщенні, К

М_г – маса 1 кіломоля горючого газу, кг

ρ₀ – густина газу при нормальних умовах (при 273 К і101,3 кПа)

22,4136м³– об’єм 1 кіломоля горючого газу при н. у.

С_ст у формулі 1- стехіометрична концентрація ГГ або парів ЛЗР та ГР, % (об.), що визначається за формулою:

де - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння (при розрахунку β атоми азоту не враховуються);

n_c, n_н, n_o, n_x – число атомів С, Н, О та галогенів у молекулі ГГ або парів ГР;

К_ну формулі 1- коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення й неадіабатичність процесу горіння. Допускається приймати К_н рівним 3.

Негерметичність приміщення обумовлена постійно відкритими прорізами в огороджувальних конструкціях приміщення.

Як розрахункову температуру слід приймати максимально можливу температуру повітря в даному приміщенні у відповідній кліматичній зоні або максимально можливу температуру повітря за технологічним регламентом з урахуванням можливого підвищення температури у разі аварійної ситуації.

Для сумішей горючих речовин розрахунок ΔР проводять по формулі: (ця формула справедлива також для деяких індивідуальних речовин)

,кПа

де Н -теплота згорання, (кДж/кг) вибирається із довідника (або Додатку 1).

Для вуглеводнів приймається Н= 46000кДж/кг.

Р₀ - початковий тиск (кПа), нормально рівний 101 кПа.

V_св   - вільний об'єм приміщення, м³ (див п. В),

ρ₀ – густина повітря (кг/м³) до вибуху при початковій температурі Т₀ , яку приймають за таблицею Додатка 2 (при 20°С    ρ_пов = 1.2047 кг/м³).

С - теплоємність повітря, кДж/(кг×К) (дозволяється приймати 1.01 кДж/кг.К).

Т₀ - початкова температура повітря, К (звичайно рівна 300 К).

К_н - коефіцієнт, котрий враховує негерметичність приміщення і недіабатичність процесу горіння (дозволяється приймати К_н =3)

Z - коефіцієнт, що характеризує міру участі у вибуху речовини. Значення Z дозволяється приймати по таблиці 1.

m - маса горючих газів (ГГ) або парів Л3P чи ГР чи пилу, які проникли в приміщення в результаті розрахункової аварії (формули 5 або 11), кг.

2.2. Розрахунок маси горючих речовин, що потрапляють в приміщення в результаті прогнозованої аварії

В результаті прогнозованої аварії горючі речовини можуть проникати в приміщення з розгерметизованих апаратів, трубопроводів, внаслідок випаровування вивільнених рідин. Розрахунок маси цього горючого матеріалу має свої особливості в залежності від його агрегатного стану

2.2.1. Масу m (кг) горючого газу, що може потрапити до приміщення під час розрахункової аварії, визначають як суму газу, що поступить з розгерметизованого апарата та газу, що поступить із трубопроводів за формулою:

де  m₁- маса горючих газів, які при аварії можуть поступити з апарата, кг.

m₂-маса ГГ, які при аварії можуть поступити із трубопроводів, кг

При розрахунку маси горючих газів, які поступають з апарата m₁ враховуються об’єм апарата, тиск і температура в апараті та густина горючих газів при нормальних умовах:

де  V_aп - об'єм апарата, з якого вийшов газ, м³.

r_г, - густина газу при розрахунковій температурі Т_а, кгּм^-3, що

визначається за формулою  .

в якій Р₀– атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа

Р_а – тиск газу в апараті, кПа

Т_а – температура газу  в апараті, К

М_г – маса 1 кіломоля горючого газу

22,4136±0,0030 м³–об’єм 1 кіломоля горючого газу при н. у.

При розрахунку маси горючих газів, які поступають із трубопроводів m₂ в приміщення враховуються тиск і температура в трубопроводах, густина горючих газів при нормальних умовах та час від початку витоку до перекривання трубопроводів:

де V_т  - об'єм газу, що вийшов із трубопроводів, м³.

Р₀– атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа

Р_Т – тиск газу в трубопроводах, кПа

Т_Т – температура газу  в трубопроводах, К

М_г – маса 1 кіломоля горючого газу

Об’єм газу, що поступає із трубопроводів (м³) V_т , складається з двох частин: газу, який поступає за час до перекривання, та газу, який міститься у трубопроводах після їх перекривання:

де V_1т – об’єм газу, що вийшов з трубопроводу до його перекривання, м³;

V_2т– об’єм газу, що вийшов з трубопроводу після його перекривання, м³;

де q - витрата газу, яку визначають згідно з технологічним регламентом залежно від тиску у трубопроводі, його діаметру, температури газового середовища тощо, м³/с ;  

τ - розрахунковий час відключення в кожному конкретному випадку, виходячи з реальної ситуації, який має бути мінімальним із врахуванням паспортних даних на запірні пристрої, характеру технологічного процесу (але не більший 300 с)

V_2т = p(r²₁L₁+r²₂L₂+...+r²_nL_n)= 0,01p∙Р₂(r²₁L₁+r²₂L₂+...+r²_nL_n),

де Р₂ – максимальний тиск у трубопроводі за технологічним регламентом, кПа;

r– внутрішній радіус трубопроводів, м;

L– довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м;

Р₀ – атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа.

Визначену за формулами (5-10) масу горючих газів використовують для розрахунку максимально можливого надлишкового тиску вибуху ΔР за формулами (1,2) 

2.2.2. Розрахунок маси парів ЛЗР та ГР здійснюється сумуванням всіх джерел випаровування (вільні проливи рідин на підлогу, відкриті ємкості, випаровування з поверхонь, на які за технологічним процесом нанесена горюча рідина, і яка на час аварії перебуває у стадії висихання)

т = т_р + т_емн + т_св +….. + т_і                           (11)

т_р - маса рідини, що випарувалась з поверхні розливу, кг.

т_емн- маса рідини, що випарувалась з поверхні відкритих ємностей, кг.

т_св- маса рідини, що випарувалась з поверхонь, на які за технологічним процесом нанесена горюча рідина, що на час аварії перебуває у стадії висихання, кг. 

При цьому кожна величина т , визначається по формулі:

т_і =W*F_n*t                                                       (12)

W - інтенсивність випаровування, кг/с*м².

F_n - площа випаровування, м², яка визначається по вищевказаній методі (п.Б, ст.6) в залежності від об’єму  рідини, що проникла в приміщення.

t - час випаровування (див. п.А, Б)

При відсутності експериментальних даних інтенсивність випаровування для Л3P дозволяється розрахувати за формулою:

W = 10^-6*U**P_п 

де: U - коефіцієнт, що залежить від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (табл.2).

M - молекулярна маса, г/моль.

P_п - тиск насиченої пари при розрахунковій температурі, визначається з довідкових даних, кПа. (Додаток 3)

Таблиця 2

Значення коефіцієнта, U

2.3. Особливості випаровування перегрітих рідин

Легкозаймисті та горючі рідини можуть перебувати в ємкостях (апаратах) при температурах, нижчих від точки кипіння і при нормальному тиску, а також і при підвищеному тиску і температурах, вищих від точки кипіння. В останньому випадку такі рідини називають «перегрітими» і тиск їх насичених парів вищий від атмосферного, тобто тиск в апаратах надлишковий.

Якщо цей тиск перевищує 0,7 атм (70 кПа), то апарат вважається потенційно небезпечним щодо реалізації сценарію фізичного вибуху. Тепло перегріву рідини (різниця між внутрішньою енергією перегрітої рідини Q_пта внутрішньою енергією цієї ж рідини в стані кипіння Q_к ) миттєво вивільняється при розгерметизації ємкості і зумовленому цим падінні тиску над поверхнею рідини до атмосферного. Вивільнена надлишкова енергія перегрітої рідини реалізується на її часткове випаровування.

Оскільки цей процес пароутворення перебігає за короткий час (< 0,1 сек), то в приміщенні з розгерметизованим апаратом миттєво зростає тиск, що призводить до руйнування будівлі, тобто до аварії.

Приклад: В приміщенні об’ємом V= 100 м³ у ємкості міститься 1 м³ (1 тн) перегрітої до 350⁰С води під тиском 4,0 МПа (40 атм). При аварійній розгерметизації ємкості вся вода за рахунок тепла перегріву перетворюється в пару з температурою ~ 225⁰С. За умови постійності тиску (Р=101,3 кПа) утворена пара займе об’єм V_пар

V_пар = м³

Оскільки розгерметизація апарата відбулась у закритому приміщенні об’ємом 100 м³ (тобто аварія відбулась при V=const), то тиск у цьому приміщенні миттєво зросте до 23,7 атм. Це, безумовно, призведе до повного руйнування приміщення з розльотом його фрагментів (уламків) в радіусі 100-200 м і можливим травмуванням людей, які можуть перебувати у цій зоні.

Таким чином, посудини під надлишковим тиском з перегрітою рідиною складають велику потенційну загрозу (небезпеку) незалежно від фізичних чи токсикологічних властивостей рідини. Для випадку наведеного прикладу (в якості рідини – вода) існує лише небезпека фізичного вибуху.

Однак, в багатьох технологічних процесах нерідко в перегрітому стані (при температурі вищій від температури кипіння при нормальному тиску) перебувають горючі рідини. В цьому випадку небезпека експлуатації ємкостей з перегрітими рідинами суттєво зростає внаслідок великої імовірності одночасної реалізації фізичного вибуху разом з тепловим.

Для прикладу, при розгерметизації побутового балону зі зрідженим пропан-бутаном (температура кипіння цієї газової суміші при нормальних умовах Т_к ≈ -32⁰С) відбувається швидке випаровування зрідженого газу. Внаслідок цього рідина, що міститься в балоні (20 кг) займе в газовому стані об’єм приблизно 20 м³, що співрозмірно з розмірами приміщення.

За рахунок цього в приміщенні утвориться надлишковий тиск, як у прикладі з перегрітою водою. Одночасно горючий газ утворить вибухову суміш з киснем повітря і за наявності в приміщенні джерела запалення відбудеться тепловий хімічний вибух. І якщо для руйнування приміщення тиск фізичного вибуху виявився недостатнім, то надлишкового тиску теплового вибуху від енергії окиснення вуглеводнів буде більш ніж достатньо.

Оцінка надлишкової енергії перегрітої рідини, яка може зумовити фізичний вибух, здійснюється за формулою

Q_п=m_p ×c_p×(T_п-T_к),   кДж                                          (14)

де m_p– маса перегрітої рідини у ємкості, кг

c_p – теплоємність перегрітої рідини, кДж/(кг град)

T_п і T_к – температури перегрітої рідини та температура її кипіння при нормальному тиску, град

Оскільки, як вже зазначалося, випаровування після розгерметизації ємкості з перегрітою рідиною відбувається за короткий час (< 0,1 с), то можна прийняти, що процес перебігає адіабатично, тобто практично вся (≈100%) теплота перегрітої рідини витрачається на її випаровування. На основі цього постулату можна оцінити масу пари m_пар горючої рідини, яка утвориться за рахунок тепла перегріву:

m_пар = Q_п/λ , кг                                                          (15)

де    λ – питома теплота випаровування, кДж/кг, яка наводиться в довідниках або в таблиці додатку 4.

Визначена за формулою (15) маса парів ГР враховується при знаходженні загальної маси парів ГР (ЛЗР) за формулою (11).

Розрахунок маси пари горючої рідини у вибуховій суміші (m) проводиться за формулами (11-13) для пролитих рідин та рідин, вивільнених при температурі, нижчій від температури кипіння. Для перегрітих рідин розрахунок mслідпроводити за формулами (14-15)

У випадках, коли частина рідини випаровується миттєво, а частина – протягом певного проміжку (вказаного в умові задачі або прийнятого з умови τ_max= 3600 c), - маса ГР визначається так:

m = m_миттєв + m_τ                                              (16)

де m_миттєв – маса рідини, випаровується миттєво, розраховується з (15)

m_τ – маса ГР, яка виходить з апарата і випаровується впродовж часу τ. Визначається за формулами 11-13)

Якщо маса пари ГР, розрахована за (15) на базі надлишкового тепла перегрітої рідини, перевищує масу рідини, задану умовами завдання, то робиться висновок, що енергія перегріву рідини перевищує енергію, необхідну для повного випаровування ГР;

Якщо маса пари ГР, розрахована за (11-13), перевищує масу рідини, задану умовами задачі, то робиться висновок, що максимальний час, прийнятий для розрахунку (τ_max= 3600 c) перевищує реально необхідний час для випаровування всієї маси горючої рідини.

В обох випадках приймається , що випаровувана маса ГР рівна фактичній масі, зазначеній в умовах завдання (варіанту). 

2.4. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючого пилу та вибір категорії приміщення

Розрахунок надлишкового тиску вибуху DР, кПа, проводять за формулою (4), де коефіцієнт Z участі пилу у завислому стані (аерозоль) у вибуху розраховується за формулою:

де F - масова частка частинок пилу розміром менше критичного. З перевищенням критичного розміру частинок пилу аерозольстає вибухобезпечним, тобто такою, що нездатним поширювати полум'я. У разі відсутності можливості отримання даних щодо масової частки пилу розміром частинок менше критичного допускається приймати Z = 0,5.

Розрахункову масу пилу, що знаходиться у стані аерозолю в об’ємі приміщення в результаті аварійної ситуації m, кг, визначають за формулою:

т = т_зв + т_ав,                                                        (18)

де т_зв - розрахункова маса частини відкладеного у приміщенні пилу, що перейшов у стан аерозолю, кг;

т_ав - розрахункова маса пилу, що надійшов до приміщення в результаті аварійної ситуації з апаратів та технологічного обладнання, кг.

Розрахункову масу пилу, що перейшов у стан аерозолю т_зв ,визначають за формулою:

де К_зв - частка пилу, що відклався у приміщенні, яка здатна перейти у стан аерозолю результаті аварійної ситуації. У разі відсутності експериментальних даних, допускається приймати К_зв = 0,9;

т_п - маса пилу, що відклалась у приміщенні до моменту аварії, кг.

Розрахункову масу пилу, що потрапила до приміщення з апарата або технологічного обладнання в результаті аварійної ситуації, т_ав, визначають за формулою:

т_ав = (т_ап + q∙τ)∙К_п,                                               (20)

де т_ап - маса горючого пилу, що викидається до приміщення з апарата, кг;

q - витрата, з якою продовжують надходити пилоподібні речовини до аварійного апарата по трубопроводах до моменту їх перекривання, кг×с^-1;

τ - час перекривання  трубопроводів, с;

К_п - коефіцієнт пилення, що представляє собою відношення маси пилу у стані аерозолю до усієї маси пилу, який надійшов з апарата до приміщення. У разі  відсутності експериментальних даних щодо значення К_п, допускається приймати:

для пилу з дисперсністю не менше ніж 350 мкм  К_п = 0,5;

для пилу з дисперсністю менше ніж 350 мкм  К_п = 1,0.

Кількість пилу, який може утворювати вибухонебезпечну суміш, визначають, виходячи з таких передумов:

а) розрахунковій аварії передує накопичення пилу у виробничому приміщенні, яке відбувається в умовах нормального режиму роботи (наприклад, внаслідок виділення пилу з негерметичного виробничого обладнання);

б) у момент розрахункової аварії сталась планова (ремонтні роботи) або позапланова розгерметизація одного з технологічних апаратів, в результаті якої відбувся аварійний викид у приміщення усього пилу, що знаходився в апараті.

Виходячи з цих передумов, приймають, відповідно, значення т_ап.

Масу пилу, що відклався у приміщенні до моменту аварії, визначають за формулою:

де К_г - частка горючого пилу в загальній масі відкладень пилу;

т₁ - маса пилу, що осідає на важкодоступних для прибирання поверхнях у приміщенні за період часу між генеральними прибираннями, кг;

т₂ - маса пилу, що осідає на доступних для прибирання поверхнях у приміщенні за період часу між поточними прибираннями, кг;

К_пр - коефіцієнт ефективності прибирання пилу, який приймається у разі прибирання пилу вручну:

у разі сухого прибирання - 0,6;

у разі вологого прибирання - 0,7.

У разі застосування автоматичних засобів прибирання пилу коефіцієнт ефективності прибирання пилу складає:

для  рівної підлоги - 0,9;

для підлоги з вибоїнами (до 5 % площі) - 0,7.

Під важкодоступними для прибирання площами розуміють поверхні у виробничих приміщеннях, очищення яких здійснюють тільки під час генеральних прибирань пилу. Під доступними для прибирання площами розуміють поверхні у виробничих приміщеннях, пил з яких видаляють у процесі поточних прибирань (кожної зміни, щодоби тощо).

Маса пилу m_i (i = 1 (важкодоступні місця); і= 2 (доступні місця)), що осідає на різних поверхнях у приміщенні за період між прибираннями, визначають за формулою:

                                  m_i = М_i∙(1 - a)b_i,         (i = 1,2)                         (22)

де - маса пилу, що потрапляє до об’єму приміщення за період часу між генеральними прибираннями пилу, кг;

М_1j - маса пилу, що виділяється одиницею обладнання, яке пилить, за вказаний період, кг;

М₂=  - маса пилу, що потрапляє до об’єму приміщення за період часу між поточними прибираннями пилу, кг;

М_2j - маса пилу, що виділяється одиницею обладнання за вказаний період, кг;

a - частка пилу, що потрапляє до об’єму приміщення і який видаляється витяжними вентиляційними системами. У разі відсутності експериментальних даних щодо значення a,  приймають a = 0;

b₁, b₂ - частки пилу, який потрапляє до об’єму приміщення та осідає відповідно на важкодоступних і доступних для прибирання поверхнях приміщення (b₁+ b₂ = 1).

У разі відсутності даних щодо значень коефіцієнтів b₁ та b₂, допускається приймати b₁ = 1, b₂=0.

Значення М_i (i = 1,2) може бути також визначено експериментально (або за аналогією з діючими зразками виробництв) у період максимального завантаження обладнання за формулою:

                                            М_i = ,  (i = 1,2)              (23)

де G_1j, G_2j - інтенсивність відкладення пилу відповідно на важкодоступних F_1j (м²) і доступних F_2j (м²) площах, кг×м^-2с^-1;

t₁, t₂ - проміжки часу відповідно між генеральними і поточними прибираннями пилу, с.

За умови відсутності даних про масу горючого пилу і волокон, що виділяються в об’ємі приміщення між прибираннями, про масу пилу, що осідає на важкодоступних для прибирання місцях, і, як наслідок, неможливість виконання розрахунків, для ГП приймається категорія приміщення – Б.

3. Порядок виконання роботи

Завдання: Змоделювавши ситуацію, яку задає викладач згідно варіанту, провести необхідні розрахунки і, прийнявши, що ця ситуація є найбільш небезпечною і визначальною визначити категорію приміщень по вибухопожежній небезпеці.

Приклад І: в приміщенні заданих розмірів проходить розгерметизація ємності з горючою рідиною (газом). Визначити категорію приміщення при умові, що ця ситуація є найбільш небезпечною.

Розрахувати по формулі 1 чи 2 максимально можливий надлишковий тиск, який може розвинутися в даній ситуації. Варіанти завдань приведені в табл.3 і 4.

Таблиця 3

Таблиця 3. продовження

Таблиця 4

Вивільнення горючих рідин з ємкості в об’єм приміщення

а, б, в – відповідно,  ширина, довжина, висота приміщень, м.

ЛІТЕРАТУРА 

1. НАПБ Б.03.002-2007 «Норми визначення категорій приміщень, будівель та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою».

2. Охрана труда в химической промышленности. Под ред. докт. техн. наук Г.В.Макарова.- М.: "Химия", 1986 - 495с..

3. ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывобезопасность веществ и   материалов. Номенклатура показателей и методы их определения;

4. ДБН В.1.1-7-2002 Пожежна безпека об’єктів будівництва.- К.: Держархітектурбуд, 2002, 62с.

5. Стэлл Д.Р. Таблицы давления паров индивидуальных веществ. – М.: Изд. Иностранной литературы, 1949, - 71 с

6. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, - Seventh Edition,- New York: McGraw-Hill, 1999, - 2582 pp.

7. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и гидкостей. Изд 2-е, - М.: «Наука», 1972.-721 с.

Додаток 1

Теплота згорання деяких речовин

Додаток 2

Густина повітря при різних температурах і тисках

Додаток 3

Тиск насиченої пари деяких рідин

Примітка: І мм.рт.ст. = 133,322 Па

Додаток 4

Питома теплота випаровування деяких рідин

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!