ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Уральскийгосударственный университет путей сообщения
Кафедрабезопасности жизнедеятельности
КУРСОВОЙПРОЕКТ
на тему: «Определениекатегории здания по пожароопасности и взрывоопасноти»
подисциплине: Пожаровзрывобезопасность
Проверил: Выполнил:
преподавательстудент группы БП – 414
Чувирова А.В.Пьянкова Ж.А.
Екатеринбург
2007
Содержание
Введение……………………………………………………..…………………….3
1 Исходные данные …………………..…....................................................4
2 Определениекатегорий помещений и зданий по пожароопасности и взрывоопасности ………………..………………................................................5
3 Расчетизбыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей впомещении …………………………………….8
4 Решение задач….…………………..……………………………………10
Заключение …………………………………………………………………….13
Введение
Категории помещений,зданий и наружных установок определяются в соответствии с Нормами пожарнойбезопасности (НПБ) 105-03 «Определение категории помещений, зданий и наружныхустановок по взрывопожарной и пожарной опасности».
Дляопределения взрывоопасности помещения в курсовом проекте расчитано избыточноедавление, развиваемое при взрыве газопаровоздушной смеси, образующейся при аварийнойразгерметизации оборудования с последующим выходом горючих газов и жидкостей впомещение.
Категориипомещений и зданий предприятий и учреждений определяются на стадиипроектирования зданий и сооружений в соответствии с НПБ 105-03 и ведомственныминормами технологического проектирования, утвержденными в установленном порядке.
Исходные данные
Вариант 16
Расчетная температура tр = 40 °С;
Размеры здания: ширина –19м, длина – 27м, высота – 9м;
Размеры помещения, вкотором произошла авария: ширина – 5м, длина – 6м, высота – 2,8м;
Площади помещенийкатегорий: Б – 12 м2, В – 75 м2, Г – 190 м2, Д – 206 м2;
Расход жидкости q = 1,8 л/с;
Время испарения Тисп =2800с;
Время отключения Т =300с;
Объем аппарата, изкоторого вышла горючая жидкость Vа = 5,0 м3;
Диаметр трубопровода d = 0,040 м;
Длина трубопровода,ограниченная задвижками l = 23 м;
Давление в трубопроводеР2 = 130 кПа;
Давление в аппарате Р1 =190 кПа.
Вещество – н-бутиловыйспирт.
Стехиометрическиепараметры
Формула С4Н10О;
Молярная масса 74,122кг/моль;
Температура вспышки+35°С;
Температура самовоспламенения+340°С;
Константы уравненияАнтуана: А = 8,72232, Б = 2664,684, СА = 279,638;
Температурный интервалзначений констант уравнения Антуана -1/>+126°С;
Нижний концентрационныйпредел распространения пламени 1,8 %;
Характеристика вещества — легковоспламеняющаяся жидкость;
Теплота сгорания36 805 кДж/кг.
1 Определениекатегорий помещений и зданий по пожароопасности и взрывоопасности
Пожароопасностьи взрывоопасность здания и помещения характеризуются совокупностью условий,способствующих возникновению и развитию пожара или взрыва и определяющихвозможные их масштабы и последствия. Продолжительность пожара и еготемпературный режим обусловливаются количеством горючих материалов в помещении,их пожароопасными и взрывоопасными свойствами и особенностями технологическихпроцессов размещаемых в них производств.
Помещенияскладов в зависимости от находящихся в них веществ подразделяются на те жекатегории, что и производственные помещения. Жилые и общественные помещения издания по взрывопожарной опасности не категорируются.
Определениекатегорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверкипринадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 1, от высшей (А) книзшей (Д).
Таблица1Категория помещения Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А
взрывоопасная
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
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
взрывоопасная 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 лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. Д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
Определение пожароопаснойкатегории помещения В1 – В4 осуществляется путем сравнения максимальногозначения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величинойудельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 2.Категория Удельная пожарная нагрузка q, МДж/м2 В1 Более 2200 В2 1401-2200 В3 181-1400 В4 1-180
Проектирование систем,защищающих здания от пожара, производится на основании принадлежности зданий ккатегории по взрывопожарной и пожарной опасности. Определение категории зданийпо взрывопожарной и пожарной опасности осуществляется по категории помещений,находящихся в здании и их площади. Существует пять категорий зданий:
А – суммарнаяплощадь помещений категории А превышает 5% площади всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А вздании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (ноне более 1000 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматическогопожаротушения.
Б – здание неотносится к категории А; суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает5% площади всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание ккатегории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании непревышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
В – здание неотносится к категориям А или Б; суммарная площадь помещений категорий А, Б, Впревышает 5% (10%, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) площадивсех помещений. Допускается не относить здание к категории В, если суммарнаяплощадь помещений категорий А, Б, В в здании не превышает 25% суммарной площадивсех размещенных в нем помещений (но не более 3500 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Г – здание неотносится к категориям А, Б, В; суммарная площадь помещений категорий А, Б, В,Г превышает 5% площади всех помещений. Допускается не относить здание ккатегории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В, Г в здании непревышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Д – здание неотносится к категориям А, Б, В, Г.
2 Расчетизбыточного давления, развиваемого при сгорании газо-паровоздушных смесей впомещении
Избыточное давлениевзрыва ΔР (кПа) для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С,Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле
/> (1)
где Рmax – максимальное давление взрывастехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме,(кПа)(допускается принимать равным 900 кПа);
р0 – атмосферноедавление, (кПа) (дрпускается принимать равным 101 кПа);
m – масса горючих паровлегковоспламеняющихся жидкостей, вышедших в результате расчетной аварии впомещение, (кг), вычисляется по формуле (8);
Z – коэффициент участия горючего вовзрыве, 0,3;
Vсв – свободный объем помещения,(м3),допускается принимать равным 80% геометрического объема помещения, 67,2 м3;
ρ – плотность парапри расчетной температуре tp,(кг/м3), вычисляется по формуле (2);
Сст – стехиометрическаяконцентрация паров легковоспламеняющихся жидкостей (%), вычисляется по формуле(6);
Кн – коэффициент,учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, 3.
Температура вспышки Твсп– самая низкая температура горючего вещества, при которой в условияхспециальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способныевспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточнадля возникновения устойчивого горения.
Плотность насыщенногопара при расчетной температуре:
/> (2)
где R = 8314 Дж/(кмоль*К) – универсальнаягазовая постоянная;
Тр – расчетнаятемпература, К;
Рн – давление насыщенныхпаров, (Па), определяется по формуле 3
/> (3)
где А, В, СА – константыуравнения Антуана (см. исходные данные).
Парциальное давлениепара:
/> (4)
Определив давление,находим реальную концентрацию пара в смеси с воздухом
/> (5)
Сравниваем эту концентрациюс заданными значениями нижнего и верхнего концентрационных пределовраспространения пламени (см. исходные данные). Если концентрация выше или нижеконцентрационных пределов, то смесь не взрывоопасна, если между нижним иверхним концентрационными пределами, то взрывоопасна.
Стехиометрическаяконцентрация паров легковоспламеняющихся жидкостей:
/> (6)
где β –стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, равный
/> (7)
где nС, nH, nO, nX – число атомов углерода, водорода,кислорода и галоидов в молекуле горючего.
Масса газа, поступившегов помещение (кг):
/> (8)
где Vа – объем газа, вышедшего изаппарата, м3;
V1Т — объем газа, вышедшего изтрубопровода до его отключения, м3;
V2Т — объем газа, вышедшего изтрубопровода после его отключения, м3.
/> (9)
где Р1 – давление ваппарате, кПа;
V – объем аппарата, м3.
/> (10)
где q – расход газа, л/с;
Т – расчетное времяотключения трубопровода, 300с.
/> (11)
где Р2 – максимальноедавление в трубопроводе по техническому регламенту, кПа;
r – внутренний радиус трубопроводов,м;
l – длина трубопроводов от аварийногоаппарата до задвижек, м.
3 Решениезадач
Задача 1
Определить избыточноедавление, развиваемое при сгорании паровоздушной смеси н-бутилового спирта,возникающей при аварийной разгерметизации аппарата в производственномпомещении.
Расчет:
Определяемстехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания:
/>
Стехиометрическая концентрацияпаров легковоспламеняющихся жидкостей:
/>
Давление насыщенныхпаров:
/>
Плотность насыщенногопара при расчетной температуре:
/>
Объем газа, вышедшего изтрубопровода до его отключения:
/>
Объем газа, вышедшего изтрубопровода после его отключения:
/>
Масса жидкости,поступившей в помещение: />
Избыточное давлениевзрыва:
/>Ответ: ΔР = 19,637 кПа.
Задача 2
Определить категориюпомещения промежуточного топливного бака дизельной электростанции
Расчет:
Объем и площадь разлива F поступившего при расчетной авариидизельного топлива равны:
/> />
Поскольку площадьпомещения F = 30 м2 меньше рассчитанной площади разлива F = 545.03 м2, то окончательно принимаем F = 30 м2.
Давление насыщенныхпаров:
/>
Плотность насыщенногопара при расчетной температуре:
/>
Интенсивность испаренияпаров: />
Масса паров, поступившихв помещение:
/>
Средняя концентрацияпаров в помещении:
/>
Избыточное давлениевзрыва:
/> Так как н-бутиловый спирт –легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки более 28° С, избыточноедавление взрыва более 5 кПа, то помещение относится к категории Б.
Ответ: категория Б.
Задача 3
Определить категориютрехэтажного производственного здания
Исходные данные
Общая площадь помещенийздания F = 1 539 м2, площади помещений категорий: Б – 12 м2, В – 75 м2, Г – 190 м2, Д – 206 м2.
Расчет
Суммарная площадьпомещений категорий Б и В составляет 5% площади всех помещений здания, но неболее 200 м2, поэтому здание относится к категории В.
Ответ: категория В.
Заключение
В данном курсовом проектебыло определено избыточное давление, развиваемое при сгорании пароврздушнойсмеси н-бутилового спирта, возникающей при аварийной разгерметизации аппарата впроизводственном помещении (19,637 МПа), категория помещения промежуточноготопливного бака дизельной электростанции (категория Б), категория трехэтажногопроизводственного здания (категория В).