Определение возможности распространения пламени в помещении при наличии источника зажигания
Анализируемая ситуация: В одном из помещений квартиры хранилась стеклянная емкость с органическим растворителем. Ребенок, играя в этом помещении, разбил банку, но взрослым ничего не сказал. Необходимо определить, какая концентрация сформируется в помещении через определенное время и возможно ли распространение пламени в помещении при наличии источника зажигания (случайного (электрическая искра в выключателе) или постоянного, например горящая газовая горелка на кухне).
Исходные данные: Данные для расчета представлены в табл.6.1.
В табл.6.2 приведены некоторые данные органических растворителей, используемые в расчетах.
Таблица 6.1 – Исходные данные для решения ситуационной задачи
|
№ |
Характеристика помещения |
Растворитель | ||||
|
Назначение и размеры (объем), м (м3) |
Температура воздуха, С |
Скорость движения воздуха, м/с | Название |
Объем, л |
Время испарения, мин | |
|
1 |
Кухня, 4х4х2,75 |
30 |
0,1 |
Ацетон |
2,0 |
40 |
|
2 |
Ванная, 4х3х2,5 |
30 |
0,1 |
Бензол |
2,6 |
45 |
|
3 |
Подсобное, 14 |
15 |
0,2 |
Изопропанол |
3,0 |
50 |
|
4 |
Кухня, 4,5х4х2,8 |
28 |
0,2 |
н-Пропанол |
3,4 |
55 |
|
5 |
Ванная, 4х3,5х2,7 |
28 |
0,1 |
Толуол |
4,0 |
60 |
|
6 |
Подсобное, 15 |
16 |
0,2 |
Этанол |
2,0 |
35 |
|
7 |
Кухня, 4х4,5х2,6 |
26 |
0,1 |
Ацетон |
2,6 |
40 |
|
8 |
Ванная, 4х3,5х2,5 |
26 |
0,1 |
Бензол |
3,0 |
45 |
|
9 |
Подсобное, 16 |
18 |
0,2 |
Изопропанол |
3,4 |
50 |
|
10 |
Кухня,4х4х2,75 |
26 |
0,2 |
н-Пропанол |
4,0 |
55 |
|
11 |
Ванная, 4х3х2,5 |
26 |
0,1 |
Толуол |
2,0 |
60 |
|
12 |
Подсобное, 16 |
20 |
0,2 |
Этанол |
2,6 |
35 |
|
13 |
Кухня, 4,5х4х2,8 |
24 |
0,1 |
Ацетон |
3,0 |
40 |
|
14 |
Ванная, 4х3,5х2,5 |
25 |
0,1 |
Бензол |
3,4 |
40 |
|
15 |
Подсобное, 14 |
22 |
0,2 |
Изопропанол |
4,0 |
45 |
|
16 |
Кухня, 4х4х2,75 |
25 |
0,2 |
н-Пропанол |
2,0 |
50 |
|
17 |
Ванная, 4,5х3х2,5 |
24 |
0,1 |
Толуол |
2,6 |
55 |
|
18 |
Подсобное,14 |
23 |
0,2 |
Этанол |
3,0 |
60 |
|
19 |
Кухня, 4,5х4х2,8 |
26 |
0,1 |
Ацетон |
3,4 |
35 |
|
20 |
Ванная, 4х3х2,5 |
27 |
0,1 |
Бензол |
4,0 |
40 |
|
21 |
Подсобное, 15 |
22 |
0,2 |
Изопропанол |
2,0 |
40 |
|
22 |
Кухня, 4х4х2,75 |
27 |
0,2 |
н-Пропанол |
2,6 |
45 |
|
23 |
Ванная, 4,2х3х2,5 |
28 |
0,1 |
Толуол |
3,0 |
50 |
|
24 |
Подсобное,16 |
21 |
0,2 |
Этанол |
3,4 |
55 |
|
25 |
Кухня, 4,5х4х3 |
29 |
0,1 |
Ацетон |
4,0 |
60 |
|
26 |
Ванная, 4х3х2,5 |
32 |
0,1 |
Бензол |
2,0 |
35 |
|
27 |
Подсобное, 18 |
20 |
0,1 |
Изопропанол |
2,6 |
45 |
|
28 |
Кухня, 4х4х2,75 |
25 |
0,2 |
н-Пропанол |
3,0 |
50 |
|
29 |
Ванная, 4х3х2,5 |
30 |
0,2 |
Толуол |
3,4 |
55 |
|
30 |
Подсобное, 20 |
19 |
0,1 |
Этанол |
4,0 |
60 |
Таблица 6.2 – Некоторые данные по органическим растворителям
|
№ |
Наименование вещества |
М |
п |
НКПРП |
ВКПРП |
Формула для расчета давления насыщенного пара lg Р = |
| |
Ацетон |
58,08 |
1,4 |
2,7 |
13 |
6,37 – [1281,72 / (237,09 + t)] |
| |
Бензол |
78,11 |
2,77 |
1,43 |
8,0 |
5,61 – [902,275 / (178,10 + t)] |
| |
Изопропанол |
60,09 |
2,1 |
2,23 |
12,7 |
7,51 – 1733,00 / (232,38 + t) |
| |
н-Пропанол |
60,09 |
2,1 |
2,3 |
13,6 |
7,44 – 1751,98 / (225,13 + t) |
| |
Толуол |
92,14 |
3,1 |
1,27 |
6,8 |
6,05 – [1328,17 / (217,71 + t)] |
| |
Этанол |
46,07 |
2,06 |
3,6 |
17,7 |
7,81 – [1918,51 / (252,13 + t)] |
Примечание: М молярная масса, кг/кмоль; п плотность газа (пара) по воздуху; НКПРП и ВКПРП – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, % (об.)
Методика расчета
Для определения концентрации растворителя (Ср, % (об.)) в воздухе помещения, которая сформируется после его разлива, используется выражение:
(6.1)
где Vр – объем растворителя в воздухе помещения, м3; рассчитывается по формуле (6.3);
Vп св свободный объем помещения, м3; свободный объем помещения соответствует 80% геометрического и определяется по формуле:
Vп св = 0,8 Vп (6.2)
где 0,8 коэффициент перехода от геометрического объема помещения к свободному объему помещения, используемому в расчетах;
Vп геометрический объем помещения, м3 (табл.6.1);
Объем растворителя в воздухе помещения (Vр, м3) определяется по формуле:
Vр = m / п (6.3)
где m – масса растворителя в воздухе помещения, кг;
п плотность газа (пара), кг/м3; численно равная плотности газа (пара) по воздуху (табл.6.2);
Масса растворителя в воздухе помещения (m, кг) рассчитывается по формуле:
m = W Fи T (6.4)
где W – интенсивность испарения, кг/(с*м2);
Fи – площадь испарения, м2; при определении площади испарения необходимо учесть, что 1 л чистого растворителя разливается на площади в 1 м2 (табл.6.1);
Т – время испарения, с (табл.6.1).
Интенсивность испарения (W, кг/(с*м2)) определяется по формуле:
(6.5)
где коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока (табл.6.1) над поверхностью испаряющейся жидкости (табл.5.3 или рис.5.1, см. задачу 5);
Рнас давление насыщенного пара растворителя при заданной температуре воздуха (t, С) в помещении (табл.6.1), кПа; рассчитывается по формулам, приведенным в табл.6.2;
М – молярная масса вещества, кг/кмоль (табл.6.2).
Полученное значение Ср сравнивают с НКПРП и ВКПРП и делают заключение о возможности взрыва в помещении при наличии источника зажигания.