Задачник: Пожарная и промышленная безопасность (часть 1). Удилов Т.В. – Иркутск: ФГКОУ ВО ВСИ МВД России, 2016

Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования

«Восточно-Сибирский институт Министерства внутренних дел Российской Федерации»

ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Задачник Часть 1

Иркутск

Восточно-Сибирский институт МВД России 2016

УДК 614.84

ББК 38.96

Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГКОУ ВО «Восточно-Сибирский институт МВД России»

Рецензенты:

С.М. Колотушкин, профессор кафедры технико-криминалистического обеспечения экспертных исследований Московского университета МВД им. В.Я. Кикотя, доктор юридических наук, профессор

А.Г. Уланов, заместитель начальника отдела экспертизы материалов, веществ и изделий ЭКЦ ГУВД по Иркутской области

Пожарная и промышленная безопасность: задачник. В 2 ч. – ч. 1 / авт.-сост. Т.В. Удилов. – Иркутск: ФГКОУ ВО ВСИ МВД России, 2016. – 28 с.

Задачник разработан в соответствии с рабочей программой дисциплины «Пожарная и промышленная безопасность» по специальности 031003.65 Судебная экспертиза (специализация – инженерно-технические экспертизы). В работе представлены основные теоретические положения учебного материала, а также контрольные задания

Издано в авторской редакции

УДК 614.84

ББК 38.96

© Удилов Т.В., 2016

© ФГКОУ ВО «Восточно-Сибирский институт МВД России», 2016

Оглавление

Введение 4

Количественная оценка пожаровзрывоопасности среды в аппаратах

с горючими жидкостями 5

Количественная оценка пожаровзрывоопасности среды в аппаратах

с горючими газами 7

Количественная оценка пожаровзрывоопасности среды в аппаратах

с горючими пылями 8

Количественная оценка размеров зон взрывоопасных концентраций при испарении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в

неподвижную среду 9

Количественная оценка размеров зон взрывоопасных концентраций при испарении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в

подвижную среду 9

Оценка количества выходящих горючих паров и размеров зон взрывоопасных концентраций при «большом» и «малом» дыханиях 10

Методики определения количества горючих веществ и площади растекания горючих жидкостей 12

Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров ЛВЖ

и ГЖ 14

Задачи 17

Список рекомендуемой литературы 24

ВВЕДЕНИЕ

Целью дисциплины «Пожарная и промышленная безопасность» является изучение принципов и способов обеспечения промышленной и пожарной безопасности на объектах промышленности, строительства и на транспорте, а также причин возникновения, закономерностей проявления и развития природных и техногенных аварий и катастроф.

Основными задачами дисциплины «Пожарная и промышленная безопасность» являются:

изучение и освоение методик оценки пожаровзрывоопасности технологических процессов, зданий, сооружений и электрооборудования;

изучение пожаровзрывоопасности среды внутри и снаружи технологического оборудования;

изучение причин и закономерностей появления потенциальных источников зажигания при протекании технологических процессов;

изучение способов и средств обеспечения пожаро- взрывобезопасности технологических процессов, зданий, сооружений и электрооборудования.

Дисциплина «Пожарная и промышленная безопасность» является дисциплиной базовой части С.3.1. профессионального цикла.

Для изучения дисциплины «Пожарная и промышленная безопасность» необходимы знания, умения и компетенции обучающегося, полученные при изучении «Органическая химия» (ОК-15, ПК-3, ПК-20),

«Методысудебно-экспертныхисследований»(ОК-15,ПК-3),

«Термодинамика и теплопередача» (ОК-9, ПК-2, ПК-3, ПК-20), «Теория судебных инженерно-технических экспертиз» (ПК-1, ПСК-2.1).

В издании представлены учебные задачи, способствующие усвоению и закреплению пройденного материала по дисциплине «Пожарная и промышленная безопасность», а также даны методики количественной оценки пожарной опасности технологических аппаратов.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ В АППАРАТАХ С ГОРЮЧИМИ ЖИДКОСТЯМИ

н

Возможность образования взрывоопасных концентраций оценивают по условию пожаровзрывобезопасности, которое имеет следующий вид:



г ,без

 0,9

 0,7R,

R  0,3

(1)

г ,безв

 1,1  0,7R,

R  0,6

(2)

где: н – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; в – верхний концентрационный предел распространения пламени, %; R – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.

Исходя из условия пожаровзрывобезопасности, можно определить безопасные концентрации горючего (соответственно для нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени):

н

нг ,без  0,9  0,7R;(3)

в

вг ,без  1,1  0,7R.

(4)

Если рабочая температура в технологическом аппарате не равна 25оС, то значения нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени следует пересчитывать по следующим зависимостям:





н,t

н, 2981

Tр  298 

;

(5)

1250





в ,t



в, 2981

Tр  298 

.

(6)

800

где: н,298 – величина нижнего концентрационного предела распространения пламени, определяемая по справочным данным, %;

в,298 – величина верхнего концентрационного предела распространения пламени, определяемая по справочным данным, %; Tр – рабочая температура, К.

После определения безопасных концентраций горючего, они сравниваются с рабочей концентрацией горючего в технологическом оборудовании.

В случае однокомпонентной жидкости при длительном хранении горючей жидкости в паровоздушном объёме рабочая концентрация (р) равна концентрации насыщенного пара (s).

Рабочую концентрацию паров определяют по формуле:

  Ps

100,

(7)

P

р

p

где: Ps – давление насыщенных паров, кПа; Pp – рабочее давление в аппарате, кПа.

Давление насыщенных паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей определяют по уравнению Антуана:

A B

Ps  10

Ct ,

(8)

где: А, В, С – константы Антуана; t – расчетная температура, оС.

Для оценки пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов с нефтепродуктамидавлениенасыщенныхпароврассчитываютпо

p

уравнению В.П. Сучкова:

Ps 

exp6,908  0,0443t

 0,924t

всп 2,055

,

(9)

1047  7,48tвспгде: tвсп – температура вспышки нефтепродукта, оС; tp – расчетная температура нефтепродукта, оС.

Длямногокомпонентныхгорючихжидкостейрабочую концентрацию определяют по уравнению:

n

*

 Ps ,i

P

p

  i1100,

p

(10)

где: P*s,i – парциальное давление насыщенных паров i-го компонента, кПа; Pp – рабочее давление в аппарате, кПа.

Парциальноедавлениенасыщенныхпаровi-гокомпонента определяют по закону Рауля:

*

Ps,i  Ps,i  xi ,

(11)

где: Ps,i – давление насыщенных паров над поверхностью i-го компонента, (определяют по уравнению Антуана) кПа; xi – мольная доля i- го компонента.

Мольную долю i-го компонента определяют по формуле:

mi

xi 

Mi,

n m

(12)

 i i1 Mi

где: mi – масса i-го компонента в растворе, кг; Mi – молярная масса i- го компонента.

Для смесей горючих веществ также следует рассчитывать значения нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени по формуле:

n

k

 k 1,

(13)

н ( в )n

 k k 1 н ( в )к

где: k – концентрация k-го компонента, %; н(в)k – величина нижнего (верхнего) концентрационного предела распространения пламени, %.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ В АППАРАТАХ С ГОРЮЧИМИ ГАЗАМИ

н

Условие пожаровзрывобезопасности аппаратов с горючими газами аналогично условию пожаровзрывобезопасности аппаратов с горючими жидкостями:



г ,без

 0,9

 0,7R,

R  0,3

(14)

г ,безв

 1,1  0,7R,

R  0,6

(15)

где: н – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; в – верхний концентрационный предел распространения пламени, %; R – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.

Рабочую концентрацию горючего газа в смеси с окислителем можно определить, исходя из материального баланса аппарата, по формулам:





Vг

p

Vг  Vок100,

(16)

где: Vг – количество горючего газа в аппарате, м3; Vок – количество окислителя в аппарате, м3,





Gг

p

Gг  Gок100,

(17)

где:Gг – расходгорючегогаза,м3с-1;Gок – расходокислителя в аппарате, м3с-1.

Для практических расчетов возникает необходимость определение массовой концентрации горючих паров или газов, которую можно определять по формуле:

*    M ,

Vt

(18)

где: – объемнаяконцентрация,об.доля;M – молярнаямасса, кг·кмоль-1; Vt=22,413 м3 кмоль-1 – мольный объем паров или газов.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ В АППАРАТАХ С ГОРЮЧИМИ ПЫЛЯМИ

Горючая пыль может находиться в двух состояниях:

аэровзвесь (во взвешенном состоянии в объёме воздуха);

аэрогель.

Критерием перехода пыли во взвешенное состояние является скорость витания. Скорость витания – минимальная скорость воздушного потока, воздействующего на частичку пыли, при которой эта частичка пыли не будет оседать.

Силу тяжести определяют по формуле:

  d 3

T

T

G    g , 6

(19)

где:ρT – плотностьтвердоговещества,кгм-3;g – ускорение

свободного падения; d – диаметр частички пыли, м.

Величину подъёмной силы определяют по формуле:

  d 3

Gп  г  g , 6

(20)

где: ρг – плотность газа (воздуха), кг·м-3. Гидравлическое сопротивление:



2

г

R    F  ,

2

(21)

где:  – коэффициент гидравлического сопротивления;  – скорость воздушного потока, м·с-1; F – площадь сечения частички пыли по диаметру, м2.

Площадь сечения:

исходя из условия:

  d 2

F ,

4

(22)

GT  Gп  R,

(23)

получаем формулу для определения скорости витания:

Tг

4   d  g

3    

г

 .(24)

н

Условиепожаровзрывобезопасностидляаппаратовсгорючими пылями имеет следующий вид:



г ,без

 0,9

 0,7R,

R  59

(25)

где:н – нижнийконцентрационныйпределраспространения пламени, %.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ ЗОН ВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ ИСПАРЕНИИ

ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ В НЕПОДВИЖНУЮ СРЕДУ

D 

31  

s



Количество испарившихся паров:

s

m  2 

 F  ,

(26)

где: m – количество испарившихся паров, кг; s – концентрация насыщенных паров при рабочей температуре, об.доля; F – площадь испарения, м2; ρ – плотность паров жидкости, кг·м-3; D – коэффициент диффузии, м2·с-1; τ – время испарения, с.

Плотность пара можно определять по следующей зависимости:

  12,15 M ,

T

(27)

где:ρ – плотностьпара,кг·м-3;M – молярнаямасса,кг·кмоль-1;

T – температура, К.

Dt

1   

s

Интенсивностьиспарениясоткрытойповерхностижидкостив неподвижную среду определяют по формуле:

Wин

 1,155     F,

(28)

s

t

где: ρt – плотность паров испаряющейся жидкости при рабочей температуре, кг·м-3; F – поверхность испарения, м2; Dt – коэффициент диффузии паров при температуре паровоздушной смеси, м2·с-1;

τ – продолжительность испарения, с.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ ЗОН ВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ ИСПАРЕНИИ

ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ В ПОДВИЖНУЮ СРЕДУ

Массу испарившихся паров можно также определить по известной формуле:

m  W  F  ,(29)

где:m – массаиспарившихсяпаров,кг;W – интенсивность испарения, кгс-1м-2; F – площадь испарения, м2; τ – время испарения, с.

Всвоюочередь,интенсивностьиспаренияопределяютпо зависимости:

Wип 106  

M  Ps ,

(30)

где: W – интенсивность испарения, кгс-1м-2; η – коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения, определяется по табл. 1. (при отсутствии воздушного потока коэффициент равен 1); M – молярная масса, кг·кмоль-1; Ps – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа.

Значения коэффициента 

Таблица 1

Скорость воздушного потока в помещении, мс-1 Значение коэффициента  при температуре t, С, воздуха в помещении

10 15 20 30 35

0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

0,1 3,0 2,6 2,4 1,8 1,6

0,2 4,6 3,8 3,5 2,4 2,3

0,5 6,6 5,7 5,4 3,6 3,2

1,0 10,0 8,7 7,7 5,6 4,6

ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВА ВЫХОДЯЩИХ ГОРЮЧИХ ПАРОВ И РАЗМЕРОВ ЗОН ВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ

«БОЛЬШОМ» И «МАЛОМ» ДЫХАНИЯХ

Расчет потерь при «большом» дыхании

При «большом» дыхании: P1=P2; T1=T2; 1=2; V1≠V2.

Количество выходящих паров при «большом дыхании» определяют по формуле:

P

б

G  Vp 

Tp

M,

s 8314,31

(31)

где:Gб – массагорючихпаров,вышедшихиземкости,кг;

∆V – изменениеобъема,м3;Pp – рабочеедавление,Па;Tp – рабочая

температура,К;s – концентрациянасыщенныхпаровприрабочей температуре, об. доли; M – молярная масса горючей жидкости, кг·кмоль-1.

Объем взрывоопасной зоны определяют по уравнению:

VвзGб,

 н*

(32)

г ,без

г,безгде: н* – массовая безопасная концентрация паров, кг·м3.

Безопаснуюконцентрациюгорючихпаровопределяемпо уравнению:



н*

г ,без

н M



г ,без,

V

(33)

где:

н

г,безt

– безопаснаяконцентрацияпаров,об.доля;

Vt=22,413 м3·кмоль-1 – мольный объем.

н

Безопаснуюконцентрациюгорючихпаровопределяемпо уравнению:

 н

г ,без

 0,9

 0,7R,

(34)

где: н – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; R=0,3 % – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.

Расчет потерь при «малом» дыхании

При «малом» дыхании: P1=P2; T1≠T2; 1≠2; V1=V2.

При “малом” дыхании количество выходящих паров определяют по следующей формуле:

     

2

Gм  Vсв1

Pp 

1  1

M

 ср,

(35)

T1

T21  ср8314,31

где: Gм – масса горючих паров, вышедших из емкости, кг; Vсв – величина свободного объема, м3; Pp – рабочее давление, Па; T1 – начальная температура, К; T2 – конечная температура, К;

1 – начальная концентрация насыщенных паров, об. доля; 1 – конечная концентрация насыщенных паров, об. доля; ср – средняя концентрация насыщенных паров, об. доля; M – молярная масса, кг·кмоль-1.

Всвоюочередьсреднююконцентрациюнасыщенныхпаров определяют:



 1  2 ,

ср2

(36)

Объем взрывоопасной зоны определяют по уравнению:

VвзGб





,

н г ,без

(37)

где: нг,без* – массовая безопасная концентрация паров, кг·м3.

МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ И ПЛОЩАДИ РАСТЕКАНИЯ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

Количество горючих веществ, вышедших из технологического оборудования при полном повреждении

Количествогорючихвеществ,вышедшихизтехнологического оборудования при полном повреждении определяют по формуле:

Gп  Gап Gтр G тр ,

(38)

где: Gп – количество веществ, вышедших из технологического оборудования при полном разрушении, кг; Gап – количество веществ, вышедших из разрушенного аппарата, кг; Gтр – количество веществ, вышедших из трубопроводов до их отключения, кг; Gтр – количество веществ, вышедших из трубопроводов после их отключения, кг.

Количество веществ, выходящих из разрушенного аппарата (кг) определяют по формуле:

Gап

  V

 ,

(39)

ап

где: ε – степень заполнения аппарата, об. доля; Vап – объем аппарата, м3; ρ – плотность вещества, кг м-3.

Количествовеществ,выходящихизтрубопроводовдоих отключения определяют по формуле:

G

тр q    ,(40)

где: q – интенсивность поступления веществ по трубопроводам, м3·с-1; ρ – плотность вещества, кг·м-3; τ – время поступления веществ по трубопроводам до их отключения, с.

Количество веществ, выходящих из трубопроводов после их отключения определяют по формуле:

GтрV,

(41)

тргде: Vтр – объем трубопроводов, м3; ρ – плотность вещества, кг м-3.

Количество горючих веществ, вышедших из технологического оборудования при локальном повреждении

Количествогорючихвеществ,вышедшихизтехнологического оборудования при локальном повреждении определяют по формуле:

Gлок   w  f    ,

(42)

где: Gлок – количество веществ, вышедших из технологического оборудования при локальном разрушении, кг; μ – коэффициент расхода (допускается принимать равным 0,7); f – площадь отверстия, через которое происходит истечение, м2; w – скорость истечения вещества, м·с-1; ρ – плотность вещества, кг·м-3; τ – время до ликвидации аварии, с.

Скорость истечения для горючих жидкостей определяют по формуле:

2g  Hпрw ,(43)

где:g – ускорениесвободногопадения,g=9,81 м·с-2;

Hпр – приведенный напор жидкости, м.

При истечении самотеком Hпр=H (H – высота столба жидкости, м). При работе аппарата под давлением:

P

Hпр 

p,иt

  g

H ,

(44)

где: Pp,и – избыточное рабочее давление среды в аппарате, Па; ρt – плотность жидкости при рабочей температуре, кг·м-3; H – высота столба жидкости, м.

Скорость истечения для горючих газов зависит от режима истечения.

Режим истечения определяют исходя из соотношения:

К

Pкр P

2 К 1





 К 1

,(45)

где:Pкр – критическоедавление,Па;K – показательадиабаты;

P – рабочее давление в технологическом аппарате, Па.

Если P0>Pкр, то истечение будет происходить с докритическом скоростью, определяемой по формуле:

wдокр 

2  К

К 1

P  1 













о

P

К 1 

К



P







,(46)

где: wдокр – скорость истечения в докритическом режиме, м·с-1; K – показатель адиабаты; υ – удельный объем, м3·кг-1; P – рабочее давление в технологическом аппарате, Па; Po – атмосферное давление, Па.

2  K P  ,

K 1

Если P0<Pкр, то истечение будет происходить с критическом скоростью, определяемой по формуле:

wкр 

(47)

где: wкр – скорость истечения в критическом режиме, м·с-1; K – показатель адиабаты;  – удельный объем, м3·кг-1; P – рабочее давление в технологическом аппарате, Па.

РАСЧЕТ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ВЗРЫВА ДЛЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, ПАРОВ ЛВЖ И ГЖ

Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле:

maxP  P P 

m  Z Vсв  гп 100  1 ,

СстKн

(48)

где:Рmax – максимальноедавлениевзрывастехиометрической

газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать Рmax равным 900 кПа; Р0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); т – масса паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг; Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно табл. 2; Vсв – свободный объем помещения, м3 (допускается принимать равным 80% от геометрического объема помещения); г.п – плотность газа или пара при расчетной температуре,

кг·м-3; Сст – стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, % (об.);

Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн=3.

Таблица 2

Значения Z

Вид горючего вещества Значение Z

Водород 1,0

Горючие газы (кроме водорода) 0,5

Легковоспламеняющиесяигорючиежидкости, нагретые до температуры вспышки и выше 0,3

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля 0,3

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля 0

Плотность газа или пара при расчетной температуре tp, вычисляют по формуле:

M,

p

г ,пV 1 0,00367  t 

(49)

где:М – молярная масса, кгкмоль-1; V0 – мольный объем, равный 22,413 м3кмоль-1; tp – расчетная температура, С.

СтехиометрическуюконцентрациюГГилипаровЛВЖиГЖ вычисляют по уравнению:

Cст 100, 1  4,84

(50)

где:β – стехиометрическийкоэффициенткислородавреакции сгорания, который определяют как:

c

  n

nc  nx

4

 n0 , 2

(51)

где: nc, nh, no, nx – число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле горючего.

Расчет Р для других индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей может быть выполнен по формуле:

P 

m H тP0  Z Vсв  в  Сp T 0

 1 ,

Kн

(52)

где: Нт – теплота сгорания, Джкг-1; в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0, кгм-3; Ср – теплоемкость воздуха, Джкг-1К-1 (допускается принимать равной 1,01103 Дж кг-1К-1); P0 – начальное давление, кПа (допускается принимать 101 кПа); m – масса горючих веществ, вышедших в помещение при аварии, кг; Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения; Vсв – свободный объем помещения, м3 (допускается принимать равным 80% от геометрического объема помещения); Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3. Т0 – начальная температура воздуха, К.

г

Масса горючего газа, поступившего в помещение при расчетной аварии определяется по формуле:

а

m  V

 Vт

  ,

(53)

где: Vа – объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Vт – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м; ρг – плотность горючего газа, кгм-3.

При этом:

Vа = 0,01Р1V,(54)

где: P1 – давление в аппарате, кПа; V – объем аппарата, м3;

Vт = V1т + V2т,(55)

где: V1т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; V2т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;

V1т = qT(56)

где: q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3с-1; Т – время, до отключения трубопровода, с;

1 12 2n nV2т = 0,01  Р2(r2 L + r2 L + ... + r2 L ),(57)

где: P2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r – внутренний радиус трубопроводов, м; L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Масса паров жидкости, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения:

m  mp  mемк  mсв.окр ,

(58)

где: mр – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; темк – масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг; тсв.окр – масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.

При этом каждое из слагаемых определяют по формуле:

m  W  Fи

 ,

(59)

где: m – масса испарившейся жидкости, кг; W – интенсивность испарения, кгс-1м-2; Fи – площадь испарения, м2; τ – время испарения, с.

M

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W no формуле:

W  106  

 Pн ,

(60)

где:  – коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; М – молярная масса, кгкмоль-1; Рн – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр.

ЗАДАЧИ

Задача 1. При окраске методом окунания изделия погружают в ванну с лакокрасочным материалом (ЛКМ). Площадь поверхности испарения ванны 4 м2. Определить количество испарившегося с поверхности ЛКМ растворителя за час работы при отсутствии движения воздуха над ней. Вид растворителя – ацетон (С3Н6О), температура воздуха в помещении to=20оС, температура растворителя tp=15оС. Пожароопасные свойства ЛКМ

принять по растворителю. Коэффициент диффузии пара в воздух D=0,109 см2·с-1. Постоянные Антуана для ацетона: А=6,37551; В=1281,721; С=237,088. Нижний конц. предел распр. пл. 2,7 %.

Задача 2. При окраске методом окунания изделия погружают в ванну с лакокрасочным материалом (ЛКМ). Площадь поверхности испарения ванны 4 м2. Определить количество испарившегося с поверхности ЛКМ растворителя за час работы при отсутствии движения воздуха над ней. Вид растворителя – этанол (С2Н6О), температура воздуха в помещении t0=20оС, температура растворителя tp=10оС. Пожароопасные свойства ЛКМ принять по растворителю. Коэффициент диффузии пара в воздух D=0,132 см2·с-1. Постоянные Антуана для этанола: А=7,81158; В=1918,508; С=252,125.

Нижний конц. предел распр. пл. 3,6 %.

Задача 3. При окраске методом окунания изделия погружают в ванну с лакокрасочным материалом (ЛКМ). Площадь поверхности испарения ванны 4 м2. Определить количество испарившегося с поверхности ЛКМ растворителя за час работы при отсутствии движения воздуха над ней. Вид растворителя – метанол (СН4О), температура воздуха в помещении

to=22оС, температура растворителя tp=15оС. Пожароопасные свойства ЛКМ

принять по растворителю. Коэффициент диффузии пара в воздух D=0,162 см2·с-1. Постоянные Антуана для метанола: А=7,3527; В=1660,454; С=245,818. Нижний конц. предел распр. пл. 6,98 %.

Задача 4. При окраске методом окунания изделия погружают в ванну с лакокрасочным материалом (ЛКМ). Площадь поверхности испарения ванны 4 м2. Определить количество испарившегося с поверхности ЛКМ растворителя за час работы при отсутствии движения воздуха над ней. Вид растворителя – толуол (С7Н8), температура воздуха в помещении to=20оС, температура растворителя tp=5оС. Пожароопасные свойства ЛКМ принять по растворителю. Коэффициент диффузии пара в воздух D=0,0753 см2·с-1. Постоянные Антуана для толуола: А=6,0507; В=1328,171; С=217,713.

Нижний конц. предел распр. пл. 1,27 %.

Задача 5. При окраске методом окунания изделия погружают в ванну с лакокрасочным материалом (ЛКМ). Площадь поверхности испарения ванны 4 м2. Определить количество испарившегося с поверхности ЛКМ растворителя за час работы при отсутствии движения воздуха над ней. Вид растворителя – этилацетат (С4Н8О2), температура воздуха в помещении

to=24оС, температура растворителя tp=20оС. Пожароопасные свойства ЛКМ

принять по растворителю. Коэффициент диффузии пара в воздух D=0,082 см2·с-1. Постоянные Антуана для этилацетата: А=6,22672; В=1244,951; С=217,881. Нижний конц. предел распр. пл. 2,0 %.

Задача 6. При повреждении аппарата в объем, ограниченный бортиками, площадью 5 м2 вылилось 50 кг ацетона (С3Н6О). Определить количество испарившейся с открытой поверхности жидкости в подвижную среду воздуха. Температура ЛВЖ tp=15оС, равна температуре воздуха в помещении. Принять, что испарение жидкости происходит в течение часа при работающей вентиляции, скорость движения воздуха над поверхностью испарения 0,5 м·с-1. Значение коэффициента  принять равным 5,7. Постоянные Антуана для ацетона: А=6,37551; В=1281,721; С=237,088. Нижний конц. предел распр. пл. 2,7 %.

Задача 7. При повреждении аппарата в объем, ограниченный бортиками, площадью 12 м2 вылилось 50 кг этанола (С2Н6О). Определить количество испарившейся с открытой поверхности жидкости в подвижную среду воздуха. Температура ЛВЖ tp=15оС, равна температуре воздуха в помещении. Принять, что испарение жидкости происходит в течение часа при работающей вентиляции, скорость движения воздуха над поверхностью испарения 0,5 м·с-1. Значение коэффициента  принять равным 5,7. Постоянные Антуана для этанола: А=7,81158; В=1918,508; С=252,125. Нижний конц. предел распр. пл. 3,6 %.

Задача 8. При повреждении аппарата в объем, ограниченный бортиками, площадью 8 м2 вылилось 50 кг метанола (СН4О). Определить количество испарившейся с открытой поверхности жидкости в подвижную среду воздуха. Температура ЛВЖ tp=15оС, равна температуре воздуха в помещении. Принять, что испарение жидкости происходит в течение часа при работающей вентиляции, скорость движения воздуха над поверхностью испарения 0,5 м·с-1. Значение коэффициента  принять равным 5,7. Постоянные Антуана для метанола: А=7,3527; В=1660,454; С=245,818. Нижний конц. предел распр. пл. 6,98 %.

Задача 9. При повреждении аппарата в объем, ограниченный бортиками, площадью 5 м2 вылилось 50 кг толуола (С7Н8). Определить количество испарившейся с открытой поверхности жидкости в подвижную среду воздуха. Температура ЛВЖ tp=10оС. Испарение жидкости происходит в течение часа, скорость движения воздуха над поверхностью испарения 0,5 м·с-1. Значение коэффициента  принять равным 6,6. Постоянные Антуана для толуола: А=6,0507; В=1328,171; С=217,713. Нижний конц. предел распр. пл. 1,27 %.

Задача 10. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с бензолом (С6Н6), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=1000 м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=10оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для бензола: А=5,61391; В=902,275; С=178,09. Нижний конц. предел распр. пл. 1,43 %.

Задача 11. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с ацетоном (С3Н6О), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=800 м3, степень его заполнения 0,9, температура жидкости tp=20оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для ацетона: А=6,37551; В=1281,721;

С=237,088. Нижний конц. предел распр. пл. 2,7 %.

Задача 12. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с этиловым спиртом (С2Н6О), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара 1000 м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=10оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для этанола: А=7,81158; В=1918,508;

С=252,125. Нижний конц. предел распр. пл. 3,6 %.

Задача 13. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с гептаном (С7Н16), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=500 м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=15оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для гептана: А=6,07647; В=1295,405;

С=219,819. Нижний конц. предел распр. пл. 1,07 %.

Задача 14. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с октаном (С8Н18), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=500 м3, степень его заполнения ε=0,5, температура жидкости tp=15оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для октана: А=6,09396; В=1379,556;

С=211,896. Нижний конц. предел распр. пл. 0,9 %.

Задача 15. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с гептаном (С7Н16), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=700 м3, степень его заполнения ε=0,85, температура жидкости tp=20оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для гептана: А=6,07647; В=1295,405;

С=219,819. Нижний конц. предел распр. пл. 1,07 %.

Задача 16. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с метиловым спиртом (СН4О), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=1000 м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=10оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для метанола: А=7,3527; В=1660,454; С=245,818. Нижний конц. предел распр. пл. 6,98%.

Задача 17. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с этиловым спиртом (С2Н6О), если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V=1500 м3, степень его заполнения ε=0,85, температура жидкости tp=20оС, рабочее давление

Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для этанола: А=7,81158; В=1918,508; С=252,125. Нижний конц. предел распр. пл. 3,6%.

Задача 18. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с бензолом (С6Н6), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10 оС. Объем резервуара V=1000 м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=10оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для бензола: А=5,61391; В=902,275; С=178,09. Нижний конц. предел распр. пл. 1,43%.

Задача 19. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства с аппарата ацетоном (С3Н6О), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10оС. Объем резервуара V=800 м3, степень его заполнения ε=0,9, температура жидкости tp=20оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для ацетона: А=6,37551; В=1281,721; С=237,088. Нижний конц. предел распр. пл. 2,7 %.

Задача 20. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с этиловым спиртом (С2Н6О), если в течение часа

произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре

на 10оС. Объем резервуара V=1000м3, степень его заполнения  =0,75, температура жидкости tp=10оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные

Антуана для этанола: А=7,81158; В=1918,508; С=252,125. Нижний конц. предел распр. пл. 3,6 %.

Задача 21. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с гептаном (С7Н16), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10 оС. Объем резервуара V=500 м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=15оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для гептана: А=6,07647; В=1295,405; С=219,819. Нижний конц. предел распр. пл. 1,07 %.

Задача 22. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с октаном (С8Н18), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10 оС. Объем резервуара V=500 м3, степень его заполнения ε=0,5, температура жидкости tp=15оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для октана: А=6,09396; В=1379,556; С=211,896. Нижний конц. предел распр. пл. 0,9 %.

Задача 23. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с гептаном (С7Н16), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10 оС. Объем резервуара V=700 м3, степень его заполнения ε=0,85, температура жидкости tp=20оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для гептана: А=6,07647; В=1295,405; С=219,819. Нижний конц. предел распр. пл. 1,07 %.

Задача 24. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с метиловым спиртом (СН4О), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10оС. Объем резервуара V=1000м3, степень его заполнения ε=0,75, температура жидкости tp=10оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для метанола: А=7,3527; В=1660,454; С=245,818. Нижний конц. предел распр. пл. 6,98%.

Задача 25. Оценить объем взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства аппарата с этиловым спиртом (С2Н6О), если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10оС. Объем резервуара V=1500м3, степень его заполнения ε=0,85, температура жидкости tp=20оС, рабочее давление Pp=1·105 Па. Постоянные Антуана для этанола: А=7,81158; В=1918,508; С=252,125. Нижний конц. предел распр. пл. 3,6 %.

Задача 26. Определить общее количество этилацетата (С4Н8О2), выходящего при полном разрушении аппарата, в который жидкость подавалась по двум трубопроводам. Объем аппарата Vап=0,6 м3, его степень заполнения ε=0,85. Температура ЛВЖ tp=10оС, диаметр трубопроводов Dтр=0,12 м. Расход насосов q1=1,4 м3·ч-1 и q2=2,2 м3·ч-1. Плотность ρ=902 кг·м-3. Время отключения трубопроводов принять

равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 7 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м2. Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.

Задача 27. Определить общее количество этанола (С2Н6О), выходящего при полном разрушении аппарата, в который жидкость подавалась по двум трубопроводам. Объем аппарата Vап=0,9 м3, его степень заполнения ε=0,75. Температура ЛВЖ tp=20оС, диаметр трубопроводов Dтр=0,085 м. Расход насосов q1=1,3 м3·ч-1 и q2=1,6 м3·ч-1. Плотность ρ=785 кг·м-3.Время отключения трубопроводов принять равным

120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 5 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м2. Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.

Задача 28. Определить общее количество метанола (СН4О), выходящего при полном разрушении аппарата, в который жидкость подавалась по двум трубопроводам. Объем аппарата Vап=0,85 м3, его степень заполнения ε=0,75. Температура ЛВЖ tp=15оС, диаметр трубопроводов Dтр =0,1 м. Расход насосов q1=1,5 м3·ч-1 и q2=1,2 м3·ч-1. Плотность ρ=786,9 кг·м-3. Время отключения трубопроводов принять

равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 12 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м2. Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.

Задача 29. Определить общее количество толуола (С7Н8), выходящего при полном разрушении аппарата, в который жидкость подавалась по двум трубопроводам. Объем аппарата Vап=0,7 м3, его степень заполнения ε=0,75. Температура ЛВЖ tp=10оС, диаметр трубопроводов Dтр=0,125 м. Расход насосов q1=1,2 м3·ч-1 и q2=2,0 м3·ч-1. Плотность ρ=866,94 кг·м-3. Время отключения трубопроводов принять

равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 10 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м2. Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.

Задача 30. Определить общее количество ацетона (С3Н6О), выходящего при полном разрушении аппарата, в который жидкость подавалась по двум трубопроводам. Объем аппарата Vап=0,8 м3, его степень заполнения ε =0,75. Температура ЛВЖ tp=10оС, диаметр трубопроводов Dтр=0,1 м. Расход насосов q1=1,5 м3·ч-1 и q2=2,5 м3·ч-1. Плотность ρ=790,8 кг·м-3. Время отключения трубопроводов принять

равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 10 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м2. Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.

Задача 31. При повреждении аппарата в объем, ограниченный бортиками, площадью 12 м2 вылилось 50 кг этилацетата (С4Н8О2). Определить количество испарившейся с открытой поверхности жидкости в подвижную среду воздуха. Температура ЛВЖ tp=10оС, равна температуре воздуха в помещении. Принять, что испарение жидкости происходит в течение часа при работающей вентиляции, скорость движения воздуха над поверхностью испарения 0,5 м с-1. Значение коэффициента  принять равным 6,6. Постоянные Антуана для этилацетата: А=6,22672; В=1244,951; С=217,881. Нижний конц. предел распр. пл. 2,0 %.

Задача 32. Определить общее количество гептана (С7Н16), выходящего при полном разрушении аппарата, в который жидкость подавалась по двум трубопроводам. Объем аппарата Vап=1 м3, степень его заполнения ε=0,75. Температура ЛВЖ tp=10оС, диаметр трубопроводов Dтр=0,12 м. Расход насосов q1=1,0 м3·ч-1 и q2=1,5 м3·ч-1. Плотность ρ=683,76 кг·м-3. Время отключения трубопроводов принять равным 120 с,

время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 10 м; принять, что 1 л горючей жидкости разливается на 1 м2. Жидкость находится в аппарате при атмосферном давлении.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность. Общие требования. М.: Государственный стандарт, 1992. – 78 с.

ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. М.: Издательство стандартов, 1989.

СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

Корольченко, А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения [Текст]: справочник: в 2 ч. / А. Я. Корольченко. – М.: Пожнаука, 2000. – Ч. 1. – 709 с.

Корольченко, А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения [Текст]: справочник: в 2 ч. / А. Я. Корольченко. – М.: Пожнаука, 2000. – Ч. 2. – 757 с.

Учебное издание

ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Часть 1

Автор-составитель

Удилов Тимофей Васильевич

Подписано в печатьФормат 60х84/16

Усл.печ.л.Тираж 30 экз. Заказ №

НИиРИО ФГКОУ ВО «Восточно-Сибирский институт МВД России», ул. Лермонтова, 110