А.2 Расчет избыточного давления для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

А.2.1 Избыточное давление DР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Сl, Вr, I, F, определяется по формуле

(А.1)

где Рmax — максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями 4.3. При отсутствии данных допускается принимать Рmax равным 900 кПа;
Р0 — начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
m — масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (А.6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (А.11), кг;
Z — коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению Д. Допускается принимать значение Z по таблице А.1;
Vсв — свободный объем помещения, м3;
rг,п — плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кг × м–3, вычисляемая по формуле

(А.2)

где М — молярная масса, м3 × кмоль–1;
V0 — мольный объем, равный 22,413 м3 × кмоль–1;
tр— расчетная температура, °С.
  В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры tр по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С;
Сст — стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (объемных), вычисляемая по формуле

(А.3)

где— стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;
nС, nH, nО, nX — число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;
Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным трем.

Таблица А.1 — Значение коэффициента Z участия горючих газов и паров в горении

Вид горючего вещества Значение Z
Водород 1,0
Горючие газы (кроме водорода) 0,5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, 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

А.2.2 Расчет DР для индивидуальных веществ, кроме упомянутых в А.2.1, а также для смесей может быть выполнен по формуле

(А.4)

где Нт — теплота сгорания, Дж × кг–1;

rв — плотность воздуха при начальной температуре Т0, кг × м–3;

Сp — теплоемкость воздуха, Дж × кг–1 × К–1 (допускается принимать равной 1,01 × 103, Дж × кг–1 × К–1);

Т0— начальная температура воздуха, К.

А.2.3 В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении массы m, входящей в формулы (А.1) и (А.4), допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.

Допускается учитывать постоянно работающую общеобменную вентиляцию, обеспечивающую концентрацию горючих газов и паров в помещении, не превышающую предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию, рассчитанную для аварийной вентиляции. Указанная общеобменная вентиляция должна быть оборудована резервными вентиляторами, включающимися автоматически при остановке основных. Электроснабжение указанной вентиляции должно осуществляться не ниже чем по первой категории надежности по ПУЭ.

При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле

, (А.5)

где А — кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с–1;

Т — продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, с (принимается по А.1.2).

А.2.4 Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

(А.6)

где Vа — объем газа, вышедшего из аппарата, м3;

Vт — объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3.

При этом

(А.7)

где P1 — давление в аппарате, кПа;

V — объем аппарата, м3;

, (А.8)

где V1т — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;

V2т — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;

, (А.9)

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, определяемое по А.1.2, с;

, (А.10)

где P2— максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r1, 2,…, n — внутренний радиус трубопроводов, м;

L1, 2,…, n — длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

А.2.5 Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т. п.), определяется из выражения:

(А.11)

где mр — масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

mемк — масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;

mсв.окр — масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.

При этом каждое из слагаемых в формуле (А.11) определяется по формуле

(А.12)

где W — интенсивность испарения, кг × с–1 × м–2;

Fи — площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с А.1.2 в зависимости от массы жидкости mп, вышедшей в помещение.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (А.11) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работ.

А.2.6 Массу mп, кг, вышедшей в помещение жидкости, определяют в соответствии с А.1.2.

А.2.7 Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

(А.13)

где h — коэффициент, принимаемый по таблице А.2 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

Рн— давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр, определяемое по справочным данным, кПа.

Таблица А.2 — Значение коэффициента h в зависимости от скорости и температуры воздушного потока

Скорость воздушного потока в помещении, м × с–1 Значение коэффициента h при температуре t, °С, воздуха в помещении
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

А.2.8 Масса паров m, кг, при испарении жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры кипения жидкости, определяется по соотношению

, (А.14)

где Cж — удельная теплоемкость жидкости при начальной температуре испарения, Дж × кг–1 × К–1;

Lисп — удельная теплота испарения жидкости при начальной температуре испарения, определяемая по справочным данным, Дж ∙ кг–1.

При отсутствии справочных данных допускается рассчитывать Lисп по формуле

, (А.15)

где В, Са — константы уравнения Антуана, определяемые по справочным данным для давления насыщенных паров, измеряемого в кПа;

Та — начальная температура нагретой жидкости, К;

М — молярная масса жидкости, кг ∙ кмоль–1.

Формулы (А.14) и (А.15) справедливы для жидкостей, нагретых от температуры вспышки и выше при условии, что температура вспышки жидкости превышает значение расчетной температуры.