Расчетные методы определения количества горючих паров, поступающих наружу из нормально работающего технологического оборудования

1.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Занятие № 3.2
«Расчетные
методы
определения
количества горючих паров, поступающих
наружу из нормально работающего
технологического оборудования»
1

2.

Учебные вопросы:
•1. Определение массы горючих паров,
поступающих в помещение из аппаратов с
открытой поверхностью испарения.
•2. Определение массы горючих паров, выходящих
наружу при “малом дыхании” аппаратов.
•3. Определение массы горючих паров, выходящих
наружу при “большом дыхании” аппаратов.
2

3.

Литература
Основная:
1.Пожарная безопасность технологических процессов.
Учебник/ С.А.Горячев, С.В.Молчанов, В.П.Назаров и др.; Под
общ. ред.В.П.Назарова и В.В.Рубцова. – М.: Академия ГПС МЧС
России, 2007.- 221с.
Дополнительная:
1. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и
средств их тушения: Справ. изд.: в 2 книгах / А.Н. Баратов, А.Я.
Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. – М.: Химия, 1990.
2. О.А Хорошилов, М.Т. Пелех, Г.В. Бушнев, А.В. Иванов.
Пожарная безопасность технологических процессов: Учебное
пособие/ под общей редакцией В.С. Артамонова – СПб: СанктПетербургский университет ГПС МЧС России, 2012. -300с.
Нормативные правовые акты:
1. Федеральный закон РФ от 22.07.2008г. №123-ФЗ
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности
2. ГОСТ Р 12.3.047 – 2012. Пожарная безопасность
технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

4.

Вопрос № 1. Определение массы горючих
паров, поступающих в помещение из
аппаратов
с
открытой
поверхностью
испарения
Условие задачи:
Рассчитать массу паров поступающих в
помещение
из
аппарата
с
открытой
поверхностью, спустя 10 мин после его
наполнения ацетоном (С3Н6О).
Объем аппарата составляет V = 4 м3, площадь
открытой поверхности испарения равна F=4м2.
Температура воздуха в помещении составляет t=
20 0С. Скорость воздушного потока в помещении
равна ν = 0,1 м/с.
4

5.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Определить величины, необходимые
для расчета интенсивности испарения
ацетона
• молярную массу М,
• давление насыщенных паров РS,
• коэффициент η
5

6.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Из справочника :
молярная масса для ацетона М = 58 кг/кмоль
константы уравнения Антуана для ацетона:
А = 6,37551
В = 1281,721
СА = 237,088
В
lg Ps А
С t
6

7.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Давление насыщенных паров ацетона при
расчетной температуре t = 20 0С будет равно:
1281,721
lg PS 6,37551
1,4
237,088 20
РS 10
1, 4
25,1
7

8.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Из таблицы И.1 ГОСТа [1] в
зависимости от температуры воздуха в
помещении и скорости воздушного
потока определяется
величина коэффициента η
Температура воздуха в помещении
составляет t= 20 0С. Скорость
воздушного потока в помещении равна
ν = 0,1 м/с.
8

9.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Рассчитать интенсивность
испарения жидкости
W 10 М РН
6
кг/(м2·с)
9

10.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Рассчитать интенсивность испарения жидкости :
W 10 М РН
6
6
10 2,4 58 25,1
4,6 10
4
кг/(м2·с)
10

11.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Слайд 6
Определить массу жидкости,
испарившейся спустя 10 минут после
наполнения аппарата ацетоном:
m W F
11

12.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Определить массу жидкости,
испарившейся спустя 10 минут после
наполнения аппарата ацетоном:
m W F 4,6 10 4 10 60 1,1
4
Заключение:
масса горючих паров ацетона,
поступающих в помещение из аппаратов
с открытой поверхностью испарения
равна 1,1 кг.
12

13.

Меры профилактики
1. Замена ЛВЖ на негорючие и
трудно горючие жидкости.
2. Необходимо предусматривать
форму технологического аппарата с
min открытой поверхностью.
3. Устройство систем
аспирации.
4. Предусматривать аварийный
слив и автоматическую систему
пожаротушения.
13

14.

Вопрос № 2. Определение массы горючих
паров, выходящих наружу при “малом
дыхании” аппаратов.
«Малое дыхание» аппаратов – выход горючих
паров наружу при изменении температуры
окружающей среды.
Условие задачи:
Сколько паров пентана С5Н12 выбрасывается в
атмосферу при одном «малом дыхании»
резервуара объемом V = 300 м3, заполненном
на 1/8, если
ночная температура составляет tН = 2 0С,
дневная температура tД =15 0С,
атмосферное давление Р = 790 мм рт. ст.?
14

15.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
1. Рассчитать молярный объем паров в
резервуаре при tД = 15 0С и Р = 790 мм рт.
ст.:
Р0 V Т
Vм
Т0
Рм /кмоль
0
м
3
15

16.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Р0 V Т
Vм
Т0
Р
0
м
760 22,4 273 15
22,73
273
790
16

17.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
2. Рассчитать давление насыщенных
паров пентана при ночной и дневной
температуре окружающей среды по
уравнению Антуана.
В
lg Ps А
С t
17

18.

lg Рs , 2
1062,555
5,97208
1,43
213,805 2
Рs , 2 10
1, 43
lg Рs ,15
26,75
1062,555
5,97208
1,67
213,805 15
Рs ,15 10
1, 67
46,43
18

19.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
3. Определить перепад давления
насыщенных паров за счет изменения
температуры окружающей среды
РПАР Рs ,15 Рs , 2
РПАР РH ,15 РH , 2
46,43 26,75 19,68
19

20.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
4. Определить разность массовых
концентраций паров пентана ночью и
днем.
мас
Рпар М
Р Vм
20

21.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Молярная масса пентана составляет
М = 72 кг/кмоль
Для определения величины атмосферного
давления (в кПа) используется
переводной коэффициент:
Р РММHg 0,133 790 0,133 105,1
мас
Рпар М
Р Vм
19,68 72
0,59
105,1 22,73
21

22.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
5. Определить величину
свободного объема резервуара над
зеркалом горючей жидкости:
VСВ V 1
22

23.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
VСВ V 1
300 1 1 / 8 262,5
23

24.

Слайд №10
Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
6. Количество паров пентана,
выбрасываемых в атмосферу при одном
“малом дыхании” резервуара будет
составлять:
m VСВ МАС
24

25.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
m VСВ МАС
262,5 0,59 154,8
Заключение:
при отсутствии технических средств
защиты потери пентана за одно “малое
дыхание” резервуара составят 154,8 кг.
25

26.

Вопрос № 3. Определение массы горючих
паров, выходящих наружу при “большом
дыхании” аппаратов.
Условие задачи:
Какая масса паров может выйти наружу при
одном “большом дыхании” резервуара с
пентаном?
Объем резервуара составляет 300 м3.
Температура воздуха t = 200 С,
атмосферное давление составляет 790 мм рт. ст.
26

27.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
1. Рассчитать давление насыщенных
паров пентана по уравнению Антуана
В
lg PH А
Са t
значения констант уравнения Антуана:
А = 5,97208,
В = 1062,555,
СА = 231,805.
27

28.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
1. Рассчитать давление насыщенных
паров пентана по уравнению
Антуана
lg Рs , 20
1062,555
5,97208
1,75
231,805 20
Рs 20 10
1, 75
56,54
28

29.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
2. Рассчитать объемную
концентрацию паров пентана
внутри резервуара.
РН
об
100%
Р
29

30.

Для определения величины атмосферного
давления (в кПа) используется переводной
коэффициент:
Р Р ммНg 0,133 790 0,133 105,1
Концентрация насыщенных паров внутри
резервуара с пентаном будет составлять:
РН
56,54
S
100%
100% 53,8%
Р
105,1
Это означает, что в газовом пространстве
резервуара 53,8 % занимают пары пентана,
а остальные 46,2 % занимает воздух.

31.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
3. Определить объем паров
пентана, которые будут
вытеснены из резервуара при его
заполнении:
Vn
V рез об
100
31

32.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Vn
V рез S
100
300 53,8
161,4
100
32

33.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
4. Рассчитать молярный объем паров
пентана в резервуаре при t = 20 0С и Р
= 790 мм рт. ст.:
Р0 Vм , 0 Т
Vм
Т0
Р
33

34.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Р0 Vм ,0 Т
Vм
Т0
Р
760 22,4 273 20
23,1
273
790
34

35.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
5. Масса паров пентана,
выбрасываемых в атмосферу при
одном “большом дыхании”
резервуара будет составлять:
Vn M
mn
Vм
35

36.

Кафедра пожарной безопасности
технологических процессов и производств
Vn M 161,4 72
mn
503
Vм
23,1
Заключение:
при
отсутствии
технических средств защиты потери
пентана за одно “большое дыхание”
резервуара составят 503 кг.
36

37.

Технические решения для сокращения
потерь от дыханий
1. Ликвидировать паровоздушное
пространство (понтон, плавающая
крыша).
2. Обеспечить постоянство объема
газового пространства
(газоуравнительная обвязка).
3. Теплоизоляция резервуара.
4. Окраска резервуара светлыми красками.
5. Герметизация газового пространства 37
резервуара дыхательными клапанами.