Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

12 страниц

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

 Скачать PDF

 
Дата введения01.01.1995
Добавлен в базу01.10.2014
Актуализация01.01.2019
ОпубликованИУС 1-1995
Дополняет:ГОСТ 12.1.004-91

Организации:

21.10.1993УтвержденМежгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации4
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12

Т. ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ

СТАНДАРТЫ

Группа Т58

Изменение № 1 ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

Принято Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 4 от 21.10.93)

Дата введения 1995—01—01

Вводную часть изложить в новой редакции: «Настоящий стандарт устанавливает общие требования пожарной безопасности к объектам защиты различного назначения на всех стадиях их жизненного цикла: исследование, разработка нормативных документов, конструирование, проектирование, изготовление, строительство, выполнение услуг (работ), испытание, закупка продукции по импорту, продажа продукции (в том числе на экспорт), хранение, транспортирование, установка, монтаж, наладка, техническое обслуживание, ремонт (реконструкция), эксплуатация (применение) и утилизация. Для объектов, не соответствующих действующим нормам, стандарт устанавливает требования к разработке проектов компенсирующих средств и систем обеспечения пожарной безопасности на стадиях строительства, реконструкции и эксплуатации объектов.

Требования стандарта являются обязательными.

Термины, применяемые в стандарте, и их пояснения приведены в приложении 1».

Пункт 2.4 дополнить абзацем (после третьего): «устройством на технологическом оборудовании систем противовзрывной защиты метод определения безопасной площади разгерметизации оборудования приведен в приложении 8);».

Приложение 1. Таблица 1. Термин «Объект (объект защиты)» и его пояснение изложить в новой редакции: «Объект защиты» и «Здание, сооружение, помещение, процесс, технологическая установка, вещество, материал, транспортное средство, изделия, а также их элементы и совокупности. В состав объекта защиты входит и человек».

Стандарт дополнить приложением — 8:

(Продолжение см. с. 18) 17

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-91)

€ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Метод определения безопасной площади разгерметизации оборудования

Настоящий метод предназначен для определения безопасной площади разгерметизации (такая площадь сбросного сечения предохранительного устройства, вскрытие которой в процессе сгорания смеси внутри оборудования, например, аппарата, позволяет сохранить последний от разрушения или деформации) технологического оборудования, в котором обращаются, перерабатываются или получаются горючие газы, жидкости, способные создавать с воздухом или друг с другом взрывоопасные смеси, сгорающие ламинарио или турбулентно во фронтальном режиме. Разгерметизация — наиболее распространенный способ пожа-ровзрывозащиты технологического оборудования, заключающийся в оснащении его предохранительными мембранами и (или) другими разгерметизирующими устройствами с такой площадью сбросного сечения, которая достаточна для того, чтобы предотвратить разрушение оборудования от взрыва и исключить последующее поступление всей массы горючего вещества в окружающее пространство, т. е. вторичный пожар.

Метод не распространяется на системы, склонные к детонации или объемному самовоспламенению.

1. Сущность метода

Безопасную площадь разгерметизации определяют по расчетным формулам на основе данных о параметрах технологического оборудования, условиях ведения процесса и показателях ложаровзрывоопасности веществ.

Метод устанавливает зависимость безопасной площади разгерметизации от объема и максимально допустимого давления внутри него, давления и температуры технологической среды, термодинамических и термокинетнческих параметров горючей смеси, условий истечения, степени турбулизации.

2. Формулы для расчета безопасной площади разгерметизации

2.1. Безопасную площадь разгерметизации технологического оборудования с газопаровыми смесями определяют по следующим безразмерным критериальным соотношениям:

(156)

(Продолжение см. с. 19}

18

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004—91)


да х—Так как лт = 0.2 МПа/0^1- МПа = 2, то расчет площади разгерметизации проводим по критериальному соотношению (1о8). Выбрав в качестве значения коэффициента расхода ц=0,4, получаем выражение


до ( 29,35    у/2


F>


(36X3,14)1 3 Х4*° \зз 1298 J Х0,36    4(7,99—1)


0,4


У 7,99(2—1)


=0,37 м».


т. е. диаметр сбросного трубопровода должен составлять около 0,7 м, что слиткам много для сосуда, эквивалентный диаметр которого (диаметр сферы объемом 4 м3) 1,97 м.

Поэтому система сброса давления, включая трубопровод, должна быть снабжена системой орошения. При этом может быть принято х= 1.5, а значит, как нетрудно вычислить, диаметр сбросного трубопровода будет равен 0,4 м, что вполне приемлемо для данного сосуда, рассчитанного на достаточно низкое давление.

Пример 3. Реактор вместимостью 6 м3, в котором возможно образование изопропаноло-воздушной стехиометрической смеси при давлении 0,2 МПа, содержит сложные вращающиеся детали. Требуется определить безопасную площадь разгерметизации при условии, что реактор рассчитан на избыточное давление 0.4 МПа (абсолютное давление 0,5 МПа).

Так как Пт=0,5 МПа/9,2 МПа=2,5 больше 2, то расчет ведем по формуле (159). Для стехнаметрической изопропаноло-воздушной смеси Af<=(60X XJ0.044+28X0.956)    кг'К.моль-, = 29,4    кг-кмоль-1; SUi — 0,295(0,2/0,1 )-°-5 =

= 0,2|1 м-с-1; ле = 9,3; £,=8,0. Поскольку влияние встроенных деталей на тур-булизацию однозначно неизвестно и объем реактора относительно невелик, выбираем значение х=5. При значении коэффициента расхода ц=1 имеем


£>•


. ~    •/    29,4    \12

(35X3.14)1'3 Х62'3 ( 8з,4: 29Н )    Х0,21


ХО ,9Х


6(9,3—-2,5) V8


= 0,2 м*.


(Продолжение см. с. 28)


27


(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-91)


Отсюда нетрудно вычислить, что диаметр предохранительной мембраны должен быть равен 0,5 м.

Пример 4 (обратная задача). В лабораторном сосуде объемом 0,01 м3, рассчитанном на давление 2,0 МПа и имеющем сбросное отверстие для установки предохранительной мембраны диаметром 2*5 см, проводят исследования по определению нормальных скоростей распространения пламени для стехиометрических метано-воздушных смесей при различных давлениях. Требуется определить, до какого максимального начального давления можно подавать в сосуд горючую смесь, чтобы после ее воспламенения в центре сосуда давление взрыва не превысило допустимого давления 2,0 МПа.

Так как с ростом давления нормальная скорость падает, то с некоторым запасом в качестве выбираем значение 0,305 м-с-1, полученное для атмосферного давления. Для стехиометрической метано-воздушной смеси Л1< = = (16X0,094+20X0,906) кг*кмоль-' = 26,9 кг-кмоль-1; £<=7,4; я,=8,7. Значения фактора турбулизации и коэффициента расхода могут быть приняты соответственно х=1 и

Искомое значение начального давления взрыва в сосуде входит в значение itm—PmlPi, причем Ят —2,0 МПа в соответствии с условиями задачи. Записан-.ное относительно Пт критериальное соотношение (169) принимает вид


W\^E{


т>*е    о,9 у


а следовательно, максимально допустимое начальное давление горючей смеси в сосуде

т. е. не должно превышать 0,6 МПа».

(ИУС № 1 1995 г.)


28


(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004—91)

для оборудования, рассчитанного на максимальное относительное давление взрыва 1<Ят^2 (при одновременном выполнении условия Рт^2р' в знаменателе формулы (158) сомножитель (пт—1) отсутствует), и

№>0,9 - /Ц—т)    (159)

у Ei

для оборудования, выдерживающего давление взрыва в диапазоне относительных значений 2<Лт<я*.

I iif (RTul у* i (36Г,)1/3 I'2'3 I Mi ) Sui


W=


(160)


В формулах (15S) и (159) приняты следующие обозначения (индексы /, и, <*, т относятся соответственно к начальным параметрам, параметрам горючей смеси, характеристикам горения в замкнутом сосуде, максимальным допустимым значениям). Комплекс подобия

т. e. представляет собой с точностью до постоянного множителя произведение двух отношений — эффективной площади разгерметизации к внутренней поверхности сферического сосуда равного объема и скорости звука в исходной смеси к начальной нормальной скорости пламени. В выражении для комплекса подобия W (160):

яо — число «пи»;

,ц —коэффициент расхода при истечении свежей смеси и (или) продуктов сгорания через устройство взрыворазрежения (предохранительная мембрана, клапан, разгерметизатор и т. п.);

F — площадь разгерметизации (сбросного сечения), м2;

V — максимальный внутренний объем сосуда, в котором возможно образование горючей газапаровой смеси, м3;

R = 8314 Дж-кмоль-^/С-* — универсальная газовая постоянная;

TUi—температура горючей смеси, К;

М{ — молекулярная масса горючей смеси, кг-кмоль-*1;

ьи( — нормальная скорость распространения пламени при начальных значениях давления и температуры горючей смеси, м^с^1.

Другие обозначения в формулах (158) и (159):

Pm

Пт = ~~рГ.— —относительное максимально допустимое давление в аппарате,

которое не приводит к его деформации и (или) разрушению;

Рт — абсолютное максимально допустимое давление внутри аппарата, которое не приводит к его деформации и (или) разрушению, Па;

Pi — абсолютное начальное давление горючей смеси в аппарате, при котором происходит инициирование горения, Па;

Р' — абсолютное давление в пространстве, в котором происходит истечение, в момент достижения максимального давления взрыва внутри аппарата (атмосфера, буферная емкость и т. п.), Па;

Рг

zie——р:— — относительное максимальное давление взрыва данной горючей

смеси в замкнутом сосуде;

Ре — абсолютное максимальное давление взрыва данной горючей смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси Р{, Па;

Ei — коэффициент расширения продуктов сгорания смеси при начальных значениях давления и температуры;

X — фактор турбулизации, представляющий собой в соответствии с принципом Гун-Михельсона отношенпе действительной поверхности фронта

19

(Продолжение см. с. 20)

"3 Зак. 2455

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-91)

пламени в аппарате к поверхности сферы, в которую можно собрать продукты сгорания, находящиеся в данный момент времени внутри сосуда.

2J2 Формулы (158) и (169) могут быть использованы как для определения безопасной площади разгерметизации при проектировании оборудования по максимально допустимому относительному давлению взрыва в аппарате пт (прямая задача), так и для определения максимально допустимого начального давления горючей смеси Pi в аппарате, рассчитанном на максимальное давление Рт, с уже имеющимся сбросным люком площадью F, например при анализе аварий (обратная задача).

2.3.    Формулы (158) и (159) охватывают весь диапазон возможных давлений взрыва в оборудовании с различной степенью негерметичности (1<Ят^я*).

2.4. Формулы (138) и (159) записаны в безразмерных независимых переменных, вытекающих из условия автомодельности процесса развития взрыва в негерметичном сосуде, что делает их более универсальными и наглядными. Максимальное давление взрыва в негерметичном сосуде является инвариантом решения системы уравнений динамики развития взрыва при постоянном отношении фактора турбулизации % к комплексу подобия W.

Погрешность определения диаметра сбросного сечения по инженерным формулам (158), (159) в сравнении с точным компьютерным решением системы дифференциальных уравнений динамики развития взрыва составляет около 10%..

3.    Степень влияния различных параметров на безопасную площадь

разгерметизацнн

3.1.    В настоящем методе реализован единый подход к расчету площади сбросного сечения, заключающийся в учете влияния различных параметров и условий на величину безопасной площади разгерметизации посредством соответствующего изменения значения фактора турбулизации.

3.2.    Фактор турбулизации — основной параметр, оказывающий определяющее влияние на величину безопасной площади разгерметизации.

Погрешность определения термодинамических параметров —    £,.    л*,    уь,

где уь — показатель адиабаты продуктов сгорания смеси, входящих в расчетные формулы (158) и (159), составляет проценты, погрешность определения коэффициента расхода р. молекулярной массы горючей смеси и нормальной скорости распространения пламени составляет десятки процентов. Ошибка в выборе значений объема аппарата, температуры и давления смеси также не превышает процентов или десятков процентов. Погрешность же в определении значения фактора турбулизации может составлять сотни процентов.

8.3.    Расчет безопасной площади разгерметизации проводят для наиболее взрывоопасных (околостехиометрических) смесей, если не доказана невозможность их образования внутри аппарата.

4.    Зависимость фактора турбулизации от условий развития взрыва

4.1. Зависимость фактора турбулизации от условий развития горения может быть представлена формулой

в которой эмпирические коэффициенты а\, а2. аз, о* определяют по табл. 15.

(Продолжение см. с. 21)

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-91)

Таблица 15

Эмпирические коэффициенты для расчета фактора турбулизацни*

Эмпирические коэффициента

Условия развития горения ••

а«

<h

а»

а*

Объем сосуда V до 10 м8; степень негерметичности F/V2^3 до 0.25

0.15

4

1

0

Объем сосуда V до 200 м8, К я™ <2: начально открытые сбросные сечения

0

0

2

С

начально закрытые сбросные сечения

0

0

в

0

Объем сосуда V до 200 м3 2<ят<я*: начально открытые сбросные сечения

0

0

0.8

начально закрытые сбросные сечения

0

0

2

б

Объем сосуда V до 10 м3; степень негерметичности F/V2/3 до 0.04; наличие сбросного трубопровода, 1<Ят»<2: без орошения истекающих газов

0

0

4

0

с орошением истекающих газов

0,15

4

1

0

* Для отсутствующих в таблице условий развития горения, например для оборудования объемом более 200 м*. значение фактора турбулиэации определяют экспертно.

•• Если в условиях развития горения значение какого-либо параметра не оговорено, то оно может быть любым в допустимом диапазоне.

4.2.    Влияние объема аппарата

Для полых аппаратов объемом менее 1 м3 значение фактора турбулизацни Х=1-2.

С ростом объема аппарата значение фактора турбулизацни увеличивается и для полых аппаратов объемом около 40 м* х = 2ц5ч-5 в зависимости от степени негерметичности (отношение F/V2/i) аппарата.

Для сосудов объемом до 200 м3 различной формы с незначительными встроенными внутрь элементами значение фактора турбулизацни не превышает х=8.

4.3.    Влияние формы аппарата

Для технологического оборудования с отношением длины к диаметру до 5:1 можно считать, что форма аппарата не влияет на значение фактора турбу-лизации, так как увеличение поверхности пламени из-за его вытягивания по форме аппарата компенсируется уменьшением поверхности в результате более раннего касания пламенем стенок сосуда.

4-4. Влияние начальной герметизации аппарата

Для полых аппаратов объемом до 2Р0 м* с начально открытыми сбросными сечениями, например люками, значение фактора турбулизацни не превышает Х=2. для аппаратов с начально закрытыми сбросными сечениями (мембраны, разгермстизаторы и т. д.) не превышает х=&.

4.5. Влияние степени негерметичности аппарата F/V2'*

Увеличение степени негерметичности F/V2'3 в 10 раз (от 0,026 до 0,25), что равнозначно увеличению площади разгерметизации в ДО раз для одного и того же аппарата, приводит к возрастанию фактора турбулизацни в 2 раза (для аппаратов объемом около 10 м3 с х=$.5 до х=5).

(Продолжение см. с. 22) 21

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-9/>

4.6.    Влияние максимально допустимого давленая взрыва в аппарате ((коррелирует с влиянием давления разгерметизации)

При увеличении относительного максимально допустимого давления взрыва внутри оборудования (прочности оборудования) в диапазоне 1<Лт<2 значение фактора турбулизации не изменяется. С ростом относительного максимально допустимого давления взрыва выше Лт>2 (до лт==п,) для начально открытых сбросных сечений значение фактора турбулизации снижается с 2 до ОД для начально закрытых — с 8 до 2. Этот результат согласуется с физическими представлениями о том, что при большем значении давления взрыва, которое выдерживает аппарат, меньше площадь сброоного сечения, а следовательно, фронт пламени подвергается меньшему возмущающему воздействию.

4.7.    Влияние условий истечения

Если истечение горючей смеси и продуктов сгорания осуществляется через сбрссный трубопровод, расположенный за разгерметизирующим элементом н имеющий диаметр, приблизительно равный диаметру сбросного отверстия, то значение фактора турбулизации вне зависимости от объема сосуда (до 1о м3) принимают х=4 (для сосудов со степенью негерметнчности F/V2/i около 0,015--0,035; когда оснащение сосудов сбросным трубопроводом оправдано по соображениям разумного соотношения характерных размеров сосуда и трубопровода) при условии Ятп<2.

При оснащении системы разгерметизации оросителем или другим аналогичным устройством, установленным в трубопроводе непосредственно за разгерме-т!гзатором для подачи хладагента в истекающую из аппарата смесь, значение фактора турбулизации принимают таким же. как при истечении непосредственно из аппарата в атмосферу. Эффект интенсификации горения в сосуде при сбросе газов через трубопровод исчезает при увеличении давления разгерметизации до 0.2 МПа при начальном давлении 0.1. МПа.

4.S. Влияние условий разгерметизации

^Мгновенное» вскрытие сбросного сечения повышает вероятность возникновения вибрационного горения внутри аппарата. Амплитуда в акустической волне вибрационного горения может достигать значений ±0.1 МПа. Перемешивание смеси, например вентилятором, в процессе развития взрыва приводит к уменьшению амплитуды колебаний давления.

Плавное вскрытие сбросного отверстия, например с помощью малоинерпион-иых крышек, снижает значение фактора турбулизации. В тех случаях, когда время срабатывания разгерметизирующего устройства соизмеримо с временем горения смеси в сосуде, при определении безопасной площади разгерметизации необходимо учитывать динамику вскрытия сбросного отверстия.

4.9. Влияние препятствий и турбулизаторов

Вопрос о влиянии различных препятствий на пути распространения пламени и турбулентности в смеси перед фронтом пламени является одним из определяющих в выборе значения фактора турбулизации. Наиболее правильным методом определения значения фактора турбулизации при наличии внутри аппарата сложных препятствий и турбулизованной смеси можно считать метод, основанный на сравнении расчетной и экспериментальной динамики (зависимость давление — время) взрыва.

Уокорение пламени на специальных препятствиях достигает значений х®*!^ и более уже в сосудах объемом около Ш м3.

Для углеводородовоздушных смесей турбулентное распространение пламени с автономной генерацией турбулентности внутри зоны горения характеризуется максимальным значением фактора турбулизации х—ЗН-4.

(Продолжение см. с. 23)

(Продолжение изменения М 1 к ГОСТ 12.1.004-91)

При искусственно создаваемой изотропной турбулентности максимальное значение фактора турбулизации при точечном зажигании не превышает х=4-т-6. Дальнейшее увеличение степени изотропной турбулентности приводит к гашению пламени.

Для сосудов со встроенными и подвижными элементами, влияние которых на значение фактора турбулизации не может быть в настоящее время оценено, например с использованием литературных данных или экспертным методом, выбор фактора турбулизации должен быть ограничен снизу значением Х=8.

4Л0. Коэффициент расхода ц

Коэффициент расхода р является эмпирическим коэффициентом, учитывающим влияние реальных условий истечения на величину расхода газа, определенную по известным теоретическим модельным соотношениям.

Для предохранительных мембран и разгерметизирующих устройств с непосредственным сбросом продуктов взрыва в атмосферу, как правило, р=0,6--1. При наличии сбросных трубопроводов р=0,4ч-1 (включая случай с подачей хладагента в трубопровод непосредственно за мембраной).

Значение коэффициента расхода возрастает в указанном диапазоне с увеличением скорости истечения и температуры истекающего газа, с ростом фактора турбулизации.

Произведение коэффициента расхода на площадь разгерметизации pF представляет собой эффективную площадь разгерметизации.

4:Ы. Аналог принципа Ле Шатель е-Б р а у н а

Согласно критериальному соотношению (158) относительное избыточное давление взрыва

Теоретические и экспериментальные исследования процесса сгорания газа в-негерметичном сосуде позволили установить аналог принципа Ле Шателье-Брау-на: газодинамика горения газа в негерметичном сосуде реагирует на внешнее изменение условий протекания процесса в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Так, увеличение с целью снизить давление взрыва площади разгерметизации F в 10 раз в сосуде объемом порядка 10 м1 сопровождается увеличением фактора турбулизации X в 2 раза. Физическое объяснение наблюдаемого явления достаточно простое: с увеличением площади разгерметизации возрастает возмущающее воздействие на фронт пламени.

Избыточное давление взрыва коррелирует согласно критериальному соотношению (162) с отношением (х/р)2. а не просто X- Уменьшение размера ячейки турбулнзирующей решетки, приводящее к возрастанию фактора турбулизации в 1,75 раза (с 8 до 14), сопровождается существенно меньшим увеличением отношения х/р — лишь в Ul 1 раза. Сказанное необходимо учитывать при значениях фактора турбулизации х^Ь.

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004—91)


и температуре, соответствующих началу развития взрыва, может быть определено экспериментально на аттестованном оборудовании или взято из научно-технической литературы, прошедшей оценку достоверности приведенных в ней данных. Если данные о нормальной скорости при характерных для технологического процесса давлении Р и температуре Т отсутствуют, то в ограниченном диапазоне экстраполяции можно воспользоваться для оценки формулой

где Suо — известное значение нормальной скорости при давлении Ро и температуре Т0;

п и m — соответственно барический и температурный показатели.

В диапазоне давлений ОД)4-г>1#00 МПа и температур 2934-590 К для стехиометрических смесей метана, пропана, гексана, гептана, ацетона, изопропанола и бензола с воздухом значение барического показателя с ростом давления и температуры свежей смеси увеличивается и лежит в интервале —С^И-ОД а значение температурного показателя уменьшается и находится в диапазоне 3*1-5-0,6. При значениях давления и температуры, близких к атмосферным, значения барического и температурного показателя для горючих газопаровоздушных смесей могут быть приняты в первом приближении соответственно п=—0„5 и т=2,0.

S.2. Термодинамические параметры Е{, п*,уь определяют путем термодинамического расчета, например на компьютерах, по известным методикам. Значение коэффициента расширения по определению

Р _ MiTbi Li~ MbtTui

где Ты и Мы — соответственно температура и молекулярная масса продуктов сгорания горючей смеси при начальных давлении и температуре. Молекулярную

массу смеси идеальных газов определяют по формуле

М — 2 Мл i ,    (    1G4)

/

где Mj и rij — соответственно молекулярная масса и молярная доля /-го компонента смеси.

Значения коэффициента расширения могут быть также определены из приближенного уравнения

£(=1+ ——- .    (    165)

В табл. 16 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. Н20, 002, N2, Аг, С, Н. О, Ne СО, СН4. HCN, 02, 03, ОН. NO, N02, NH3, HN03. Стехиометрическую концентрацию горючего <рст в воздухе средней влажности определяли по известной формуле

(166)

100

ФсГ- 4,8445|Ц-1    ’

где р — стехиометрический коэффициент, равный количеству молекул кислорода, необходимых для сгорания молекулы горючего.

(Продолокение см. с. 25)

24

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-91)

Таблица 15

Результаты расчета значений пс. \ь, Ei, Ты и экспериментальные значения нормальной скорости Su для некоторых стехиометрических газопаровых смесей

при начальном давлении 0,1 МПа и температуре 298,15 К

Горючее

Формула

фст. % Об.

л.

Уь

ТЬ i

Su. н-с”1

Метан

сн4

9.355

8.71

1.25

7,44

2234

(\ЗС5

Пропан

С3Нв

3.9-54

9.23

1.25

7.93

2245

0,32

н-Гексан

С6Нм

2.126

9,38

1.25

8.03

2252

Ci.29

н-Гептан

С7Н,6

1.842

9.40

1.25

8.05

2253

(Х295

Ацетон

СзНвО

4.9С7

9,28

1.25

7.95

2242

9,315

Изопропанол

счн8о

4,386

9.34

1.24

8.С0

2220

9.295

Бензол

СбНб

2,679

ЭЛЗС

1.25

7.99

2321

•0.35.

Для многокомпонентных смесей и смесей, проведение расчетов по которым по тем или ннььм причинам вызывает трудности, определение максимального относительного давления взрыва я*, а следовательно, и коэффициента расширения £,• по формуле (165.) проводят по соответствующей методике ГОСТ 12.1.044.

6. Влияние сбросных трубопроводов

6.1. Сбросные трубопроводы используются для отвода продуктов горения в безопасное место, например в приемную буферную емкость или за территорию цеха, что позволяет существенно снизить вероятность возникновения внутри производственных помещений вторичных пожаров и взрывов, ущерб от которых значительно выше, чем потери от первичных взрывов.

6X Наличие сбросного трубопровода может приводить к значительному (на порядок) увеличению избыточного давления взрыва в сравнении со случаем разгерметизации аппарата непосредственно в атмосферу. Характерное значение фактора турбулизаци и при использовании сбросного трубопровода с диаметром, равным диаметру предохранительной мембраны, и без орошения истекающих газов, хладагентом х=4 вне зависимости от объема защищаемого полого оборудовав ния с нстурбулизованной смесью.

Прочностные характеристики сбросного трубопровода должны быть не ниже соответствующих характеристик защищаемого аппарата.

6.3l При проектировании систем сброса газообразных продуктов в случае взрыва газопаровых смесей внутри технологического оборудования необходимо' принимать во внимание возможность интенсивного догорания эвакуируемой смеси в сбросном трубопроводе, являющегося причиной турбулизации горения внутри защищаемого объема.

Наилучший способ ликвидировать эффект увеличения давления взрыва прж наличии в системе протнвовзрывной защиты технологического оборудования методом разгерметизации сбросного трубопровода — подача хладагента с интенсивностью 0,«1ч-0,5) 10~2 м3<м“2-с~| в поперечное сечение трубопровода непосредственно за мембраной до ее срабатывания или одновременно с ним. При наличии орошения в трубопроводе и использовании приемной емкости, находящейся под разрежением, длина трубопровода (по результатам экспериментов, до 30 м) не оказывает заметного влияния на максимальное давление взрыва.

Увеличение давления разгерметизации до ~0,2 МПа (при начальном дав-

(Продолжение см. с. 25) 25

(Продолжение изменения № 1 к ГОСТ 12.1.004-91)

лении технологической среды 0,1 МПа) также приводит к исчезновению эффекта интенсификации взрыва.

Увеличение диаметра сбросного трубопровода относительно диаметра сбросного сечения способствует снижению воздействия данного эффекта интенсификации взрыва.

7. Примеры расчетов

Пример 1. Полый технологический аппарат объемом 12 м3 рассчитан 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 около-стехиометричеокой ацетоно-воздушной смеси при атмосферном давлении и температуре (298 К) составляет 0,3(2 м-с-1. Следовательно, при температуре в аппарате 80 °С (353 К) максимальное значение нормальной скорости распространения пламени в соответствии с формулой (163)

Sut=0,32(353/298)" м-с”1 =*0,45 м с”1 .

Для стехиометрической ацетоно-воздушной смеси    я* = 9,28; £<=7,96;

Mi= (58X0,05+28ХД95) кг*кмоль-* = 29,5 кг-кмоль”1. Поскольку jim = =0,3 МПа/0,1 МПа=3 превышает значение 2, то для вычисления безопасной площади разгерметизации воспользуемся критериальным соотношением (159). Выражение для комплекса подобия W в соответствии с формулой (160) и определенными значениями $„< и М( может быть записано в виде

_I_ . J>r /J3I4X353 Г . Л__28цF

(35ХЗ,14)1/3    122'3    {    29,5    )    0,45    =Z^    *

гае F измеряют в м2.

0^9

28


9,28—3


г


£>


Следовательно, критериальное соотношение (159) относительно F можно записать в виде

С увеличением степени пегерметичности сосуда объемом около 10 м3 £/V2/3 от 0,025 до 0.25 значение фактора турбулизации возрастает от 2,5 до 5. Предположим, что х=2,5 при р= 1. При этом минимальная площадь разгерметизации £ = 0,175 м2, а значит F/V2/3 =0,03. Последнее подтверждает, что значение фактора турбулизации выбрано правильно. Действительно, если бы мы предположили, что х=5, то получили бы слишком низкое для такой степени турбулизации значение £/У2>'3=0,06 (вместо 0,25). Итак, безопасная площадь разгерметизации составляет в данном случае 0/175 м2, что равнозначно сбросному отверстию диаметром 6,47 м.

Пример 21 Сосуд объемам 4 м3 без встроенных внутрь элементов для хранения бензола, рассчитанный на максимальное абсолютное давление 6,2 МПа, необходимо оснастить надежной системой сброса давления взрыва с отводом продуктов взрыва по трубопроводу в безопасное место.

Для бензоло-воздушной смеси стехиометрического состава при атмосферных условиях 0,36 м-с-1; £<=7,99; М<= (78X0/027+28X0,973) кг-кмоль“> = = 29.35 кг-кмоль !. Для систем разгерметизации со сбросным трубопроводом без орошения истекающих продуктов хладагентом вне зависимости от объема сосу-

(Продолжение см. с. 27)

26

1

Определение нормальной скорости распространения пламени и термодинамических параметров

5.1. Нормальная окорость характеризует реакционную способность горючих газовых смесей при фронтальных режимах горения. Наиболее перспективным является экспериментально-расчетный метод оптимизации, позволяющий определять нормальную скорость в бомбе постоянного объема в широком диапазоне температур и давлений. Метод изложен в ГОСТ 12.'1..044.

Входящее в критериальные соотношения (158) и (И59) в составе комплекса W значение нормальной скорости распространения пламени Su< при давлении

(Продолжение см. с. 24)

23