Аварийная разгерметизация трубопровода в производственном помещении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Через помещение, свободный объем которого V_св проходит трубопровод с проходным сечением диаметром d_mp, по которому транспортируется газ с расходом q при нормальных условиях и с максимальным давлением P_m. Трубопровод оснащен системой автоматического отключения со временем срабатывания t и с обеспечением резервирования ее элементов. Длина отсекаемого участка трубопровода L_mp. Максимальная возможная температура для данной климатической зоны t_p.

Рассчитать избыточное давление, температуру и состав продуктов сгорания при горении газовоздушной смеси, возникающем при аварийной разгерметизации трубопровода в производственном помещении.

Произвести оценку возможной степени поражения здания при необходимости обозначить меры по повышению безопасности сооружения.

Исходные данные:

Газ метан СН₄

1. Свободный объем помещения V_св=80м³;

2. Диаметр трубопровода d_mp=100мм;

3. Расход газа по трубопроводу q=0,10,2м³/м³

4. Максимальное давление в трубопроводе P_m =125кПа

5. Время срабатывания системы автоматического отключения t=50сек;

6. Длина отсекаемого участка трубопровода L_mp.=10м

7. Энтальпия -74,95

Последовательность расчета:

1. Теоретический объем сухого воздуха (м³/м³) необходимый для полного сгорания сухого газообразного топлива:

температура давление газовоздушный безопасность

;

2. Объем газа вступившего в помещение в результате аварийной ситуации:

при

при

3. Стехиометрический коэффициент метана:

Таким образом, для сжигания 16 кг метана требуется 64кг кислорода, а для сжигания 1кг метана 4 кг кислорода соответственно. Так как кислород составляет 23,2% воздуха можно рассчитать стехиометрический коэффициент для метана:

4. Коэффициент избытка воздуха образовавшейся в помещении газовоздушной смеси

При q=0,1 м³/с

При q=0,2 м³/с

5. Объемная концентрация газа в помещении

;

при q=0,1 м³/с

при q=0,2 м³/с

Полученные концентрации сравниваем с пределами воспламенения и видим что пределы для метана низший=5,3<5,90, а высший=13,9>11,12.

Так как полученные концентрации лежат в пределах, то смесь (взрывоопасная) воспламенится от случайной искры.

6.Объем газа в помещении при коэффициенте избытка воздуха равном 1.

7. Стехиометрическая концентрация газа

8. Масса газа поступившая в помещение при

9. Избыточное давление в помещении

(коэффициент не герметичности)

(для метана)

по данным таблицы №4 степень поражения по составляет140,75 > 100кПа - полное разрушение здания.

Меры по повышению безопасности объекта: уменьшить время срабатывания автоматического отключения.

10. Меры по организации безопасной работы объекта.

Необходимо понизить время срабатывания автоматики до 15 секунд. Увеличить проветривание помещений специальными вентиляторами.

Пересчет параметров с учетов измененного времени.

1) Объем газа вступившего в помещение в результате аварийной ситуации.

2) Коэффициент избытка воздуха образовавшейся в помещении газо-воздушной смеси.

При

При

3) Объемная концентрация газа в помещении.

Полученные концентрации сравниваем с пределами воспламенения и видим, что пределы для пропана низший=1,85<5,3, а высший=3,62<13,9.

Видно, что концентрация при q = 0,1м³/с при t = 15с не входит в пределы. Следовательно, она не взрывоопасна.

11. При помощи программы АСТРА выполняется расчет температуры горения и концентрации образовавшихся продуктов сгорания для полученного диапазона изменения коэффициента избытка воздуха с шагом 0,1. Строим зависимости T, C_p, СO и H₂O от б.

1) График зависимости б=f(T)

2)График зависимости б=f(Cp)

2) График зависимости б =f(СО)

3) График зависимости б=f(H₂O)

Вывод: В данной расчетной работе изучен метод расчета избыточного давления при сгорании газо-воздушной смеси в помещении. Определено, что при данном времени срабатывания автоматики, при взрыве метана произойдет полное разрушение здания. Рассчитаны различные параметры газа: масса, стехиометрическая концентрация, объем в помещении при б=1 и т.д. С помощью программы “Астра” построены зависимости температуры горения метана, объемных концентраций СО и H₂O от коэффициента избытка воздуха б. Определены перечни мер по организации безопасной работы объекта. При снижении времени с 50 секунд до 15 секунд, увеличиваетсякоэффициент избытка воздуха для газа СН₄ при q = 0,1м³/с объемная концентрация в помещении газа не лежит в пределе воспламенения. Следовательно, метан не взорвется от малой искры.

Размещено на Allbest.ru