тгв госы ответы. Классификация источников энергии первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые, органические и искусственные. Характеристика выбросов, поступающих в атмосферный воздух от теплогенерирующих установок
 Скачать 322.16 Kb.
|
1 2 Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам.
Нижний и верхний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) - соответственно, минимальное и максимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Обозначается НКПР (jн) и ВКПР (jв). КПР применяют при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров, пылей в воздухе рабочей зоны, внутри технологическо-го оборудования, трубопроводов, при проектировании вентиляционных систем. Область концентраций горючего, заключенная между КПР, называется областью распространения пламени или областью воспламенения. Концентрационные пределы распространения пламени (область воспламенения) для газо- и паровоздушных смесей могут быть рассчитаны по следующей формуле  , %, гдеj Н(В) - нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени ( НКПР и ВКПР ), %; b - число молекул кислорода ( коэффициент перед кислородом в уравнении реакции горения вещества ); a и b – константы. Температурный предел воспламенения – температура вещества, при которой его насыщенные пары, смешанные с воздухом, образуют концентрацию, соответствующую пределам воспламенения. Взрываемость нефти и нефтепродуктов характеризуется величинами нижнего и верхнего пределов взрываемости. Нижний предел взрываемости – минимальная концентрация газа и паров топлива в воздухе, при которой возможен взрыв. Ниже данного предела из-за избытка воздуха и недостатка паров нефтепродукта не происходит вспышка смеси. Верхний предел взрываемости – концентрация газа и паров топлива в воздухе, выше которой смесь не взрывается, а горит (взрыва не происходит). В условиях производства в аппаратах и емкостях газо-воздушные смеси могут находиться не только в статическом, но и в турбулентном состоянии. С увеличением турбулентности, характеризующейся скоростью движения газового потока Vт, создаваемого в емкости, при постоянной энергии источника зажигания концентрационные пределы воспламенения сужаются. Введение в смесь горючего газа с воздухом различных негорючих паров и газов, так называемых присадок (азота, аргона, гелия, паров воды и др.) не одинаково изменяет свойства смеси. Влияние азота впервые было исследовано на метано-воздушной смеси, в которой кислород замещали азотом. Было установлено сильное смещение верхнего концентрационного предела воспламенения влево. Характер влияния всех примесей, кроме диоксида углерода, одинаков — малое повышение нижнего концентрационного предела и большое смещение верхнего концентрационного предела воспламенения. Нижний предел воспламенения незначительно изменяется по мере уменьшения концентрации кислорода при введении негорючих примесей, так как в смеси имеется избыток кислорода воздуха. Верхний концентрационный предел значительно уменьшается, поскольку смесь содержит мало кислорода. Начальная температура горючей смеси влияет на пределы воспламенения. С повышением температуры увеличивается скорость химической реакции, и область воспламенения расширяется. Наиболее сильное влияние температура оказывает на верхний концентрационный предел воспламенения. С повышением начальной температуры смеси увеличивается скорость горения при предельных концентрациях смесей; смеси, сильно разбавленные горючим или воздухом и не способные при низкой температуре гореть, становятся горючими. Начальное давление горючей смеси влияет на пределы ее воспламенения. Концентрационные пределы воспламенения изменяются вследствие изменения скорости распространения пламени под давлением. Горючие смеси различных веществ при повышении давления ведут себя неодинаково, что объясняется физико-химическими свойствами горючей смеси. При уменьшении объема и диаметра сосуда увеличивается поверхность теплоотдачи, приходящейся на единицу объема смеси. Для каждой газовой системы существуют минимальный объем и диаметр, ниже которых при любом составе смеси зажигание и распространение пламени становится невозможным.
Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле:  , (7.4)где Pmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое по справочным данным [3]; при их отсутствии принимается равным 900 кПа; Р0 - начальное давление, принимаемое равным 101 кПа; т - масса горючего газа, паров ЛВЖ или горючих жидкостей, вышедших при расчете в помещение, кг; Z - коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 -для других горючих газов, 0,3 - для ЛВЖ и горючих жидкостей, 0,5 - для горючих пылей; Vcв - свободный объем помещения, м, принимаемый равным 80 % объема помещения; ρг - плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м3; Сст - стехиометрическая концентрация горючего, % об., вычисляемая по формуле:  , (7.5)где  - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания (пС, пН, п0, пх- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего); Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, принимаемый равным 3.Расчет избыточного давления взрыва (кПа) для остальных горючих веществ и для их смесей может быть выполнен по формуле:  , (7.6)где Нт - теплота сгорания, кДж/кг; ρв - плотность воздуха до взрыва при температуре Т; Ср - теплоемкость воздуха, принимается равной 1,01кДж/(кг·К); Т0 - начальная температура воздуха, К. Если в помещении ведется работа с использованием горючих газов, то производится расчет избыточного давления по формуле (7.4) или (7.6), причем масса (кг) поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле: т = (Vа + Vт) ρг, (7.7) где Vа - объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Vт - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3. При этом: Vа = 0,01Р1V, (7.8) где Р1 - давление в аппарате, кПа; V- объем аппарата, м3; Vт = V1т + V2т, (7.9) где V1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3: V1т = qt, (7.10) где q - расход газа в трубопроводе, м3/с; t - время отключения трубопровода; V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3: V2т = 0,01πР2 r2L, (7.11) где Р2 - давление в трубопроводе, кПа; r - внутренний диаметр трубопровода, м; L - длина трубопровода от аварийного аппарата до вентиля или задвижки, м. Время отключения трубопровода t принимается равным 120 с, если имеется система автоматического отключения, и равным 300 с при ручном отключении. При проведении работ с ЛВЖ и горючими жидкостями избыточное давление взрыва в помещении также определяется по формуле (7.4) или (7.6). Масса (кг) паров жидкости, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом при окраске, промывке или покрытии, поверхность открытых емкостей), определяется по формуле: т = тр + тот + тс , (7.12) где тр - масса паров, поступивших с поверхности разлива, кг; тот - масса паров, поступивших с открытых поверхностей, кг; тс - масса паров, поступивших с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг. При этом каждое из слагаемых в формуле (7.12) определяется по формуле: m = WFjt, (7.13) где W — интенсивность испарения, кг/(с·м2); Fj - площадь испарения, м2; t - время испарения, с. Интенсивность испарения W, кг/(с·м2) определяется по справочным или экспериментальным данным. Для ЛВЖ при комнатной температуре расчет производится по формуле:  , (7.14)где η - коэффициент, принимаемый по табл. 7.4 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Рн - давление насыщенного пара жидкости при расчетной температуре, кПа, определяемое по уравнению Антуана; М- молекулярная масса, г/моль. Таблица 7.4 Значения коэффициентов для расчета интенсивности испарения ЛВЖ
Площадь испарения F в случае пролива ЛВЖ и горючих жидкостей определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих по массе 70 % и менее растворителей, разливается по площади 0,5 м2, а остальных жидкостей - на 1 м2 пола помещения. Длительность испарения жидкости t принимается равной времени полного испарения, но не более 3600 с. Как правило, количество дисперсных горючих материалов, которые имеются в лаборатории и могут перейти в ее объем с образованием взрывоопасных аэровзвесей при авариях, недостаточно для развития избыточного давления более 5 кПа. Чтобы убедиться в этом, достаточно произвести обратный расчет по уравнению (7.5), решив его относительно m - массы материала, участвующего во взрыве, и сопоставив полученное значение этой массы, необходимое для создания избыточного давления в 5 кПа, с реальным количеством материала, который может принять участие во взрыве. Если первая величина заведомо больше второй, то помещение относят к категории В. Расчет избыточного давления (кг) при взрыве горючих порошков и пылей производится по формуле: , (7.15)где Нт - теплота сгорания материала, Дж/кг; ρв - плотность воздуха до взрыва, кг/м3, при начальной температуре Т0 ; Ср - теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) (допускается принимать равной 1,01 кДж/(кг·К); Z - коэффициент участия взвешенной горючей пыли во взрыве, следует принимать равным 1 для порошков металлов и сплавов (в том числе и порошков кремния, употребляемого в полупроводниковом производстве); Кн следует принимать равным 3, если рассчитывается избыточное давление в большом помещении (например, здании мастерской или цеха, имеющем большую площадь проемов), и равным 2, если расчет ведется для относительно небольшого помещения (камеры вентиляционных установок, помещение для установки фильтров или циклонов и т.п.); m - расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли при аварийной ситуации, кг, определяемая по формуле: т = твз + тав , (7.16) где твз - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг: твз = Квз тп , (7.17) где Квз - доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации (при отсутствии экспериментальных сведений, допускается принимать Квз = 0,9), тп - масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг; тав - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг: тав = (тап + qτ)Кп , (7.18) где тап - масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг; q - количество пылевидных веществ, поступающих в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг/с; τ - время отключения, равное 120 с при автоматическом отключении и 300 с при отключении вручную; Кп - коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение (при отсутствии экспериментальных сведений о величине Кп допускается принимать для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм Кп = 0,5, для пылей с дисперсностью менее 350 мкм Кп = 1,0); тп - масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг: тп = Кг (т1 + т2) / Ку, (7.19) тi = Мi (1 - α) βi , (7.20) где тi (i = 1,2) - масса пыли, оседающей на различных поверхностях в помещении за межуборочный период; т1 - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях помещения в период между генеральными уборками, кг; т2 - масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между текущими уборками, кг; М1 - масса пыли, выделяющейся в объем помещения за период времени между генеральными уборками, кг; М2 - масса пыли, выделяющейся в объем помещения за период времени между текущими уборками, кг; β1, β2 - доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей соответственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения (β1 + β2 = 1; допускается принимать β1 = 1, β2 = 0); Ку - коэффициент эффективности пылеуборки (принимается при сухой пылеуборке равным 0,6); Кг -доля горючей пыли в общей массе отложений пыли. 1 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||