Значения коэффициента участия горючего во взрыве
И безопасности труда
«Охрана труда»
И
«Экологическая безопасность»
В дипломных проектах
для студентов факультета «Т»
(учебно-методическое пособие)
МОСКВА 2005
ББК 28.080 + 30.69 + 65.247
УДК 66.013.8+577.4
Хабарова Е.И., Роздин И.А., Вареник О.Н., Леонтьева С.В.
«Охрана труда» и «Экологическая безопасность» в дипломных проектах для студентов факультета «Т»
Учебно-методическое пособие
М.: МИТХТ, 2005. – 74 с., ил.
Утверждено Библиотечно-издательской комиссией МИТХТ в качестве учебно-методического пособия.
Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для разработки разделов «Охрана труда» и «Экологическая безопасность» в дипломных проектах студентами шестого курса дневного и вечернего отделения …… «Т» специальностей, получающими квалификацию ИНЖЕНЕР.
Рецензенты:
д.х.н., проф. Букин В.И. (МИТХТ, кафедра химии и технологии редких и рассеянных элементов им. К.А. Большакова)
другой………д.т.н., проф. Вольдман Г.М. (МИТХТ, кафедра порошковой металлургии)
ãМИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2005
СОДЕРЖАНИЕ
Общие положения......................................................................................................................................................................... 4
1. ОХРАНА ТРУДА....................................................................................................................................................................... 4
1.1. Характеристика проектируемого объекта по взрывопожароопасности. Пожарная безопасность.......... 4
1.2. Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемого объекта.............................................................. 5
1.2.1. Токсикологическая характеристика веществ........................................................................................................ 5
1.2.2. Микроклиматические условия................................................................................................................................... 6
1.2.3. Вентиляция...................................................................................................................................................................... 6
1.2.4. Освещение........................................................................................................................................................................ 6
1.3. Безопасность производственного процесса.............................................................................................................. 7
2. экологическая безопасность............................................................................................................................... 7
2.1. Воздействие проектируемого объекта на окружающую среду........................................................................... 7
2.2. Определение лимитов воздействия на окружающую среду проектируемого объекта................................. 8
Рекомендуемая литература........................................................................................................................................ 8
ПРИЛОЖЕНИЕ 1........................................................................................................................................................................... 9
Определение категорий помещений.................................................................................................................................... 9
1.1. Общие положения............................................................................................................................................................. 9
1.2. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности............................................................... 10
1.3. Методы расчета критериев взрывопожарной опасности помещений............................................................ 11
1.3.1. Выбор и обоснование расчетного варианта....................................................................................................... 11
1.3.2. Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей 12
1.3.3. Определение категорий В1-В4 помещений.......................................................................................................... 16
1.3.4. Определение теплоты сгорания веществ.............................................................................................................. 17
ПРИЛОЖЕНИЕ 2......................................................................................................................................................................... 19
Пожароопасные свойства веществ.................................................................................................................................... 19
ПРИЛОЖЕНИЕ 3......................................................................................................................................................................... 21
Определение уровня взрывоопасности технологических объектов (аппаратурно-технологических блоков), использующих газообразный водород.......................................................................................................................................................... 21
ПРИЛОЖЕНИЕ 4......................................................................................................................................................................... 25
Некоторые категории опасных производственных объектов, в соответствии с Федеральным законом №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».................................................................. 25
ПРИЛОЖЕНИЕ 5......................................................................................................................................................................... 27
Токсикологическая характеристика веществ................................................................................................................. 27
ПРИЛОЖЕНИЕ 6......................................................................................................................................................................... 28
Оптимальные величины показателей микроклимата и ожидаемые условия на рабочих местах производственных помещений...................................................................................................................................................................................................... 28
ПРИЛОЖЕНИЕ 7......................................................................................................................................................................... 29
Оптимальные и допустимые условия микроклимата................................................................................................... 29
ПРИЛОЖЕНИЕ 8......................................................................................................................................................................... 33
Классификация систем вентиляции................................................................................................................................... 33
ПРИЛОЖЕНИЕ 9......................................................................................................................................................................... 35
Определение кратности воздухообмена.......................................................................................................................... 35
ПРИЛОЖЕНИЕ 10...................................................................................................................................................................... 43
Виды и нормирование искусственного освещения....................................................................................................... 43
ПРИЛОЖЕНИЕ 11...................................................................................................................................................................... 47
11.1. Искусственные источники света. Светильники.................................................................................................... 47
11.2. Рекомендации по проектированию систем искусственного освещения в производственных помещениях 49
11.3. Расчет искусственного освещения производственных помещений по методу коэффициента использования светового потока........................................................................................................................................................................................ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ 12...................................................................................................................................................................... 57
Пожаровзрывоопасность электроустановок.................................................................................................................. 57
ПРИЛОЖЕНИЕ 13...................................................................................................................................................................... 65
Отнесение опасных отходов к классу опасности для окружающей среды расчетным методом................... 65
ПРИЛОЖЕНИЕ 14...................................................................................................................................................................... 71
Расчет предельно допустимых выбросов (ПДВ)........................................................................................................... 71
Общие положения
Отражение в дипломных проектах вопросов охраны труда и промышленной экологии – обязательное условие допуска дипломника к защите.
После получения темы дипломного проекта на специальной кафедре студент-дипломник не позднее чем через две недели должен получить на кафедре Прикладной экологии и безопасности труда (ПЭ и БТ) конкретное задание и разъяснения по составлению разделов «Охрана труда» и «Экологическая безопасность» в соответствии с данным учебно-методическим пособием.
В процессе консультаций студент-дипломник разрабатывает конкретные решения, уточняет и согласовывает отдельные вопросы, после чего оформляет разделы «Охрана труда» и «Экологическая безопасность».
Титульный лист подписывается консультантом (преподавателем кафедры ПЭ и БТ) только после полного оформления дипломного проекта и пояснительной записки до получения рецензии.
Переписка правил, инструкций и норм по охране труда, а также обязанностей административно-технического персонала, не допускается.
1. ОХРАНА ТРУДА
1.1. Характеристика проектируемого объекта по взрывопожароопасности. Пожарная безопасность
Характеристика проектируемого объекта[1] по взрывопожароопасности включает в себя, в первую очередь, категорирование производственного помещения (помещений или, в крайнем случае, здания) или наружной установки, где размещен объект, по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с действующими нормативными документами. В настоящее время таким документом являются нормы Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. НПБ 105-03». Полный текст документа НПБ 105-03 находится на кафедре ПЭ и БТ. Извлечение из документа, позволяющее категорировать производственные помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, дано в приложении 1.
Для того чтобы произвести категорирование производственного помещения или наружной установки в соответствии с документом НПБ 105-03, необходимо собрать данные о пожароопасности веществ, материалов и полуфабрикатов, используемых (обращающихся) на проектируемом объекте. Наиболее полно эти данные представлены в двухтомном справочнике «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения» [1], имеющейся в библиотеке МИТХТ. В пояснительной записке к дипломному проекту данные о пожароопасности используемых веществ, материалов и полуфабрикатов приводятся в таблице, форма которой дана в приложении 2.
В том случае, когда на проектируемом объекте используется водород, возможна оценка взрывоопасности этого объекта по приложению 3. Объекты, использующие водород, относятся к категории опасных.
Некоторые представления о том, какие объекты являются опасными дает приложение 4.
Пожарная безопасность проектируемого объекта однозначно связана с использованием взрывопожароопасных веществ и материалов, применением высоких температур и особенностями технологического оборудования (раздел 1.3). Такие вопросы как нарушение противопожарного режима производственным персоналом (применение открытого огня, курение, неисправная электропроводка и т.п.) в данном разделе не рассматриваются. В разделе 1.1 описываются стационарные системы тушения пожаров и перечисляются первичные средства пожаротушения (ручные огнетушители).
1.2. Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемого объекта
1.2.1. Токсикологическая характеристика веществ
Раздел начинается с описания токсических свойств применяемых и получаемых веществ и материалов. Эти сведения приводятся в табличной форме (приложение 5), если таких веществ не менее 3-5. Если таких веществ немного (не более трех), то их характеристика может быть приведена в произвольной форме (по тексту).
В настоящем пособии для установления токсичности веществ рекомендуются литературные источники [2] и [3]. Можно пользоваться и иной литературой, имеющейся в библиотеке МИТХТ или на кафедре ПЭ и БТ.
1.2.2. Микроклиматические условия
В табличной форме (приложение 6) указываются оптимальные и допустимые микроклиматические условия производственных помещений в зависимости от категории работ по уровню энергозатрат и периода года.
К микроклиматическим условиям в соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (приложение 7) относятся: температура воздуха, температура поверхностей, относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха и тепловая нагрузка среды (ТНС-индекс).
Затем необходимо указать ожидаемые условия на проектируемом производстве, а также методы, обеспечивающие нормальный микроклимат в производственном помещении (герметизация оборудования, работа под вакуумом, экранирование, теплоизоляция, отопление и вентиляция и др.), для чего можно использовать учебное пособие [4].
1.2.3. Вентиляция
В этом разделе указываются системы вентиляции, которые могут быть применены на проектируемом объекте (приложение 8). При наличии вредных веществ и избыточного тепла указываются места их образования.
По указанию консультанта в этом разделе может быть сделан расчет кратности воздухообмена, необходимой для обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне для успешной работы вентиляционных систем (а следовательно, тип и производительность вентиляторов) (приложение 9).
1.2.4. Освещение
В целях обеспечения гигиенических условий в помещениях проектируемого объекта должно быть естественное и искусственное освещение. Естественное освещение проектируемого объекта решается профессиональными строителями и в настоящем разделе не рассматривается.
Определяются нормы искусственной освещенности производственных помещений по Строительным нормам и правилам СНиП 23-05-95 «Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение» (приложение 10).
Производится приближенный расчет количества светильников при системе искусственного общего равномерного освещения (приложение 11).
1.3. Безопасность производственного процесса
Согласно действующим нормативным материалам (Система стандартов безопасности труда - ССБТ) безопасность производственных процессов в течение всего времени их функционирования должна быть обеспечена выбором применяемых технологических процессов, включая приемы, режимы работы и порядок обслуживания производственного оборудования. Существенными условиями, определяющими опасность производственных процессов являются свойства исходных веществ, материалов, заготовок, полуфабрикатов. готовой продукции и отходов производства, а также особенности применяемого оборудования и организация рабочих мест.
Свойства исходных веществ, представляющие интерес с точки зрения безопасности проектируемого объекта, описаны в разделах 1 и 2. В настоящем разделе основное внимание обращено на безопасность технологии. Здесь же следует рассмотреть возможные аварии и меры их предотвращения.
В этом разделе рассматриваются основные технологические параметры - температура (холод), давление (вакуум), обеспечивающие работу проектируемого объекта в заданном режиме, а также средства защиты персонала от поражения электрическим током. Приводится характеристика производственного помещения (наружной установки) по степени опасности поражения электрическим током. Если в технологическом процессе обращаются взрывопожароопасные вещества, следует рекомендовать исполнение электрооборудования в соответствии с ПУЭ (Приложение 12).
Общий подход к безопасности производственных процессов можно изучить по литературному источнику [4].
2. экологическая безопасность
2.1. Воздействие проектируемого объекта на окружающую среду
Используя методику, представленную в Приложении 13, классифицировать отходы проектируемого объекта по опасности в отношении окружающей среды.
2.2. Определение лимитов воздействия на окружающую среду проектируемого объекта
Рассчитать предельно допустимые выбросы (ПДВ) основных загрязняющих веществ в атмосферу по методике, представленной в Приложении 14.
Рекомендуемая литература
1. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 книгах. Кн.1 / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. - М.: Химия, 1990. - 496 с. Кн.2 / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. - М.: Химия, 1990. - 384 с.
2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV группы: Справ. изд. / А.Л. Бандман, Г.А. Гудзовский, Л.С. Дубейковская и др. – Л.: Химия, 1988. – 512 с.
3. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп: Справ. изд. / А.Л. Бандман, Н.В. Волкова, Т.Д. Грехова и др. – Л.: Химия, 1989. – 592 с.
4. Безопасность производства и труда на химических предприятиях / И.А. Роздин, Е.И. Хабарова, О.Н. Вареник. - М.: Химия, КолосС, 2005. - 254 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
Определение категорий помещений
1.1. Общие положения
Для определения категорий помещений, зданий и наружных установок используют Нормы Государственной противопожарной службы министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. НПБ 105-03».
Эти нормы устанавливают методику определения категорий помещений и зданий (или частей зданий между противопожарными стенами – пожарных отсеков)[2] производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности в зависимости от количества и пожаровзрывоопасных свойств находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов с учетом особенностей, технологических процессов размещенных в них производств, а также методику определения категорий наружных установок производственного и складского назначения[3] по пожарной опасности.
Под термином «Наружная установка» в настоящих нормах понимается комплекс аппаратов и технологического оборудования, расположенных вне зданий, с несущими и обслуживающими конструкциями.
По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г и Д, а здания – на категории А, Б, В, Г и Д. По пожарной опасности наружные установки подразделяются на категории Ан, Бн, Вн, Гн и Дн.
Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.
Категории пожарной опасности наружных установок определяются, исходя из вида находящихся в наружных установках горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.
Допускается использование показателей пожарной опасности для смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.
1.2. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с табл.1.1. Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в этой таблице, от высшей (А) к низшей (Д).
Таблица 1.1.
Категории помещений в зависимости от веществ и материалов,
находящихся (обращающихся) в помещении
| Категория помещения | Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
| А (взрывопожароопасная) | Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные паро-, газовоздушные смеси, при воспламенении Которых развивается расчетное избыточное давление взрыва я помещении, превышающее 5кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа |
| Б (взрывопожароопасная) | Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа |
| В1-В4 (пожароопасные) | Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б |
| Г | Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
| Д | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
Примечание:
Разделение помещений на категории В1-В4 регламентируется положениями, изложенными в п.1.3.3.
1.3. Методы расчета критериев взрывопожарной опасности помещений
1.3.1. Выбор и обоснование расчетного варианта
1. При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва.
2. Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать взрывоопасные газовоздушные или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок:
а) Происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно п.1.
б) Всё содержимое аппарата поступает в помещение.
в) Происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.
Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.
Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:
- времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;
- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
- 300 с при ручном отключении.
Не допускается использование технических средств для отключения трубопроводов, для которых времена отключения превышают приведенные выше значения.
Под «временем срабатывания» и «временем отключения» следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т.п.) до полного прекращения поступления газа или жидкости в помещение.
г) Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей – на 1 м2 пола помещения.
д) Происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей.
е) Длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
3. Количество пыли, которое может образовать взрывоопасную смесь, определяется из следующих предпосылок:
а) расчетной аварии предшествовало пыленакопление в производственном помещении, происходящее в условиях нормального режима работы (например, вследствие пылевыделения из негерметичного производственного оборудования);
б) в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в помещение всей находившейся в аппарате пыли.
4. Свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно равным 80% геометрического объема помещения.
1.3.2. Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
Избыточное давление взрыва DР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле:
DР = 100 (Рmax – Р0) m Z / Vсв rг Сст Кн (1.1)
где Рmax – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа; определяемое по справочным данным [1]; при отсутствии данных допускается принимать Рmax = 900 кПа;
Р0 – начальное давление, соответствующее атмосферному, кПа; допускается принимать Р0 = 101 кПа;
m – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг; для ГГ вычисляется по формулам 1.5-1.9, для паров ЛВЖ и ГЖ по формулам 1.10-1.12;
Z – коэффициент участия горючего во взрыве, допускается принимать его значение по табл.1.2;
Vсв – свободный объем помещения, м3; определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; допускается принимать его равным 80% геометрического объема помещения;
rг – плотность газа или пара при расчетной температуре tр, кг/м3, вычисляемая по формуле:
rг = М / [V0 (1 + 0,00367 tр)] (1.2)
где М – молярная масса, кг/кмоль;
V0 – мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
tр – расчетная температура, оС; в качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации; если такого значения расчетной температуры tp по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61°С;
Сст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:
Сст = 100 / (1 + 4,84 b) (1.3)
b = nС + [(nН – nХ) / 4] – nО / 2 (1.4)
где b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;
nС, nН, nХ, nО – число атомов углерода, водорода, галоидов и кислорода в молекуле горючего;
Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать Кн=3.
Таблица 1.2.
Значения коэффициента участия горючего во взрыве
| Вид горючего вещества | Z |
| Водород | 1,0 |
| Горючие газы (кроме водорода) | 0,5 |
| ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше | 0,3 |
| ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля | 0,3 |
| ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля | 0,0 |
Масса m (кг) поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле:
m = (Va + Vт) rг (1.5)
Va = 0,01 Р1 V (1.6)
Vт = V1т + V2т (1.7)
V1т = q T (1.8)
V2т = 0,01 π Р2 (r12 L1 + r22 L2 + … + rn2 Ln) (1.9)
где Va – объем газа, вышедшего из аппарата, м3;
Vт – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3;
Р1 – давление в аппарате, кПа;
V – объем аппарата, м3;
V1т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V2т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
q – рас ход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3/с;
Т – время, с; определяется по п.1.3.1 (п.2);
Р2 – 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 m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.) определяется из выражения:
m = mр + mемк + mсв. окр. (1.10)
где mр – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;
mемк – масса жидкости, испарившейся с поверхности открытых емкостей, кг;
mсв. окр. – масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.
При этом каждое из слагаемых в формуле (1.10) определяется по формуле:
m = W Fи T (1.11)
где W – интенсивность испарения, кг/с м2; определяется по формуле (1.12);
Fи – площадь испарения, м2; площадь испарения при разливе на пол принимается, исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей – на 1 м2 пола помещения;
Т – время испарения, с; длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 1 часа (3600 с).
Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:
W = 10– 6 h Рнас М1/2 (1.12)
где h – коэффициент, принимаемый по табл.1.3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения, которые определяются в соответствии с Санитарными нормами и правилами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (см. приложение 7);
Рнас – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tp, кПа; определяется по справочным данным [1] для индивидуальных веществ.
Давление насыщенного пара Pнас (мм рт. ст.) для жидких горючих веществ также можно определить по эмпирической формуле (погрешность расчета составляет ± 30-40%):
lg Pнас = 2,763 – 0,019 tкип + 0,024 tр (1.13)
где Pнас – давление насыщенного пара вещества при расчетной температуре tр, мм рт. ст. (формула пересчета давления: 760 мм рт. ст. = 101,3 кПа);
tкип – температура кипения вещества, °С.
Таблица 1.3.
Значения коэффициента h в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения
| Скорость воздушного потока в помещении, м/с | Значения коэффициента h при температуре t (оС) воздуха в помещении | ||||
| 0,0 | 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 |
Расчет ΔР (кПа) для индивидуальных горючих веществ, кроме упомянутых в п.1.3.2, а также для их смесей может быть выполнен по формуле:
DР = Р0 m Z Нт / Vсв rв Ср Т0 Кн (1.14)
где Р0 – начальное давление, соответствующее атмосферному, кПа; допускается принимать Р0 = 101 кПа; m – расчетная масса горючего вещества, кг; Z – коэффициент участия вещества во взрыве; принимается по табл.1.2; Нт – теплота сгорания, кДж/кг; Vсв – свободный объем помещения, м3; определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; допускается принимать его равным 80% геометрического объема помещения; ρв – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре То, кг/м3; Ср – теплоемкость воздуха, кДж/(кг К); допускается принимать равной 1,017 кДж/(кг К); То – начальная температура воздуха, К; Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать Кн = 3.
1.3.3. Определение категорий В1-В4 помещений
Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (далее по тексту – пожарная нагрузка) на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в табл.1.4.
Таблица 1.4.
Данные для определения помещений категорий В1-В4
| Категории | Удельная пожарная нагрузка g на участке, МДж/м2 |
| В1 | более 2200 |
| В2 | 1401 – 2200 |
| В3 | 181 – 1400 |
| В4 | 1 – 180 |
Пожарная нагрузка Q (МДж) определяется из соотношения:
р
Q = ∑ Gi Qн i (1.15)
i=1
где Gi – количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;
Qн i – низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг; определяется по справочным данным [1] или рассчитывается по формулам 1.18, 1.19 (см. приложение 1, п.1.3.4).
Удельная пожарная нагрузка g (МДж/м2) определяется из соотношения:
g = Q / S (1.16)
где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).
1.3.4. Определение теплоты сгорания веществ
Высшую Qв (ккал/кг) и низшую Qн (ккал/кг) теплоту сгорания твердых и жидких горючих веществ можно определить по формулам Д.И. Менделеева:
Qв = 81[C] + 300[H] – 26 ([O] – [S]) (1.17)
Qн = Qв – 6 (9[H] + W) (1.18)
где [C], [H], [O], [S], W – содержание в горючем веществе углерода, водорода, кислорода, горючей серы и влаги, %.
Пример. Определить низшую теплоту сгорания сернистого мазута, имеющего состав (в %): С – 82,5; Н – 10,65; S – 3,1; O – 0,5; A (зола) – 0,25; W – 3.
Решение. Используя уравнение 1.18, получим:
Qн = 81*82,5 + 300*10,65 – 26 (0,5 – 3,1) – 6 (9*10,65 + 3) = 9960 ккал/кг
Низшая теплота сгорания 1 м3 сухих газов Qнс (ккал/м3) может быть определена по уравнению:
Qнс = 30,2[CO] + 25,7[H2] + 85,5[CH4] + 141[C2H4] + 152[C2H6] +
+ 218[C3H8] + 283[C4H10] + 349[C5H12] + 56[H2S](1.19)
Низшие теплоты сгорания некоторых горючих веществ и материалов приведены в табл.1.5.
Таблица 1.5.