Определение безопасных условий использования баллона с горючим газом

Анализируемая ситуация

Произошла разгерметизация баллона с горючим газом (пропаном), в результате чего весь газ поступил в помещение. Необходимо определить размеры помещения, полностью исключающие взрыв газа.

Исходные данные

Для определения размеров помещения, исключающих его полное разрушение в результате взрыва газа, использовать данные, приведенные в табл.5.1. Сетка колонн здания составляет 6 м. Вариант задания соответствует № студента в списке по журналу кафедры ПЭ и БТ.

Таблица 5.1 – Исходные данные для определения размеров помещения, полностью исключающих взрыв газа

№	Объем горючего газа, вышедшего из баллона V_б, м³	Температура воздуха в помещении t_t, °С	Атмосферное давление P_t, мм рт. ст.	Нижний концентрационный предел распространения пламени при заданных условиях С_н, % (об.)	Высота помещения Н, м	Ширина помещения В, м
1.	8	18	750	2,3	4,0	6
2.	19	19	755	2,4	2,5	12
3.	25	20	760	2,5	2,75	18
4.	38	21	765	2,3	3,0	6
5.	25	22	750	2,4	3,5	12
6.	19	23	755	2,5	3,75	18
7.	8	24	760	2,3	4,0	6
8.	19	25	765	2,4	6,0	12
9.	8	18	750	2,5	2,8	18
10.	19	19	755	2,3	3,2	6
11.	25	20	760	2,4	3,5	12
12.	38	21	765	2,5	3,4	18
13.	19	22	750	2,3	4,2	6
14.	19	23	755	2,4	4,0	12
15.	8	24	760	2,5	3,6	18
16.	8	25	765	2,3	8	6
17.	8	18	750	2,4	10	12
18.	19	19	755	2,5	12	18
19.	25	20	760	2,3	10	6
20.	19	21	765	2,4	8	12
21.	19	22	750	2,5	6	18
22.	25	23	755	2,3	7,2	6
23.	38	24	760	2,4	8	12
24.	38	25	765	2,5	10	18
25.	19	18	750	2,3	12	6
26.	19	19	755	2,4	4,0	12
27.	25	20	760	2,5	4,2	18
28.	19	21	765	2,3	3,8	6
29.	8	22	750	2,4	3,6	12
30.	8	23	755	2,5	3,5	18

Примечание: Объем вышедшего из баллона газа связан с объемом баллона следующим соотношением: 5л баллон – 8 м³ газа, 12 л – 19 м³, 16 л – 25 м³, 24 л – 38 м³

Методика расчета

Зная, что свободный объем помещения (V_{п св}, м³) соответствует 80% геометрического, тогда геометрический объем помещения (V_п, м³) составит:

V_п = V_{п св} / 0,8 (5.1)

Свободный объем помещения (V_{п св}, м³), полностью исключающий взрыв газа, можно определить по формуле:

V_{п св} = m / С (5.2)

где m – масса горючего газа, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение, и равномерно распределенная в нем, кг; вычисляется по формуле:

m = V_б r _г (5.3)

где V_б – объем газа, вышедшего из баллона, м³ (табл.5.1);

r_г – плотность газа при расчетной температуре t_t, кг/м³; определяется по формуле:

r _г = М / [V₀ (1 + 0,00367 t _t )] (5.4)

где М – молекулярная масса вещества, кг/кмоль;

V₀ – мольный объем газа, м³/кмоль; V₀ = 22,413 м³/кмоль;

t_t – расчетная температура, °С; в данном случае соответствует температуре воздуха в помещении (табл.5.1);

Для определения массовой концентрации (С, кг/м³) используют формулу:

С = ПДВК ¢ M / 100 V_t (5.5)

где ПДВК¢ – предельно допустимая взрывобезопасная концентрация вещества, % (об.); определяется по формуле:

ПДВК ¢ = С_н / К ¢ _б (5.6)

где С_н – нижний концентрационный предел распространения пламени при заданных условиях, % (об.) (табл.5.1);

К¢_б – коэффициент безопасности со степенью надёжности 0,999; для пропана К¢б = 1,24.

V_t – мольный объем газа при заданных условиях, л/моль; определяется из формулы:

P ₀ V ₀ / T ₀ = P_t V_t / T_t (5.7)

где P₀, V₀, T₀ – давление, мольный объем и температура воздуха при начальных условиях соответственно; принимаются равными P₀ = 760 мм рт. ст., V₀ = 22,413 л/моль, T₀ = 273 К;

P_t, T_t – давление и температура воздуха при заданных условиях, мм рт. ст. и К соответственно (табл.5.1).

Формула для расчета геометрического объема помещения (V_п, м³) при подстановке всех значений примет вид:

(5.8)

Пример решения задачи

Зная, что объем горючего газа, вышедшего из полного (свежезаправленного) 5-и литрового баллона, составляет 8 м³, определить размеры помещения, полностью исключающие взрыв газа, находившегося в баллоне. При определении размеров помещений учесть, что свободный объем помещения соответствует 80% геометрического и сетка колонн здания составляет 6 м.

Примем для выполнения расчета:

V_б = 8 м³; T_t = 20+273 = 293 К; С_н = 1,87 % (об.); P_t = 760 мм рт. ст.; t_t = 20°С.

Решение:

1) определение геометрического объема помещения

Для определения геометрического объема помещения (V_п, м³) используем формулу (5.8):

V_п = 431,5*8*293 / [760*1,87 (1 + 0,00367*20)] = 663 (м³)

2) определение длины и ширины помещения

При высоте помещения 4 м, площадь составит 663/4 = 165,75 м², т.е. при ширине помещения 6 м его длина должна быть 27,6 м. С учетом расположения колонн длина помещения может быть 30 м (кратно 6). Таким образом, объем помещения полностью исключающий взрыв газа 30х6х4 = 720 м³.

Если принять высоту помещения 6 м, то 663/6 = 110,5 м², т.е. при ширине помещения 6 м его длина должна быть 18,4 м. С учетом расположения колонн длина помещения может быть 24 м. Таким образом, объем помещения полностью исключающий взрыв газа должен быть 24х6х6 = 864 м³.

Издание учебное

Хабарова Елена Ивановна

Роздин Игорь Анатольевич

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 125; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!