Лабораторная работа - Определение температурных пределов воспламенения паров горючей жидкости в воздухе, страница 2

1. По формулам (2), (3) определить расчётные значения НТПРП и ВТПРП. Сравнить расчётные и экспериментальные данные (t_кип принять равной 151 °С).

2. По экспериментально найденным температурным пределам распространения пламени рассчитать концентрационные пре­делы его распространения

НКПРП= Рн·100/Р, (4)

НВПРП= Рв·100/Р, (5)

где НКПРП и ВКПРП - значения нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени, % об;

Р_н и Р_в - Давления насыщенных паров жидкости при температуре соответствующих нижнему и верхнему температурным пределам распространения пламени, мм. рт. ст. (определяют по графику, расположенному на приборной панели);

Р - барометрическое давление; мм рт. ст.

3. Установить категорию производственного помещения по взры во- и пожароопасности в соответствии с НПБ 105-95 (приложение 1).

Для этого необходимо определить расчётное избыточное давление взрыва ΔР паровоздушной смеси

ΔР = (P_max – P₀)·mz/ρV_CB·100/C_CT·1/KH ,(6)

где Р_mах - максимальное давление взрыва стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объём определяемое экс­периментально или по справочным данным.

Принять Р_mах = 900 кПа; Р₀ - начальное давление. Принять Р₀ =101 кПа,

m -масса паров горючей жидкости, поступившая 9 помещение при испарении с поверхности разлитой жидкости, кг;

m - определяют по формуле

m = W·Fn·τ, (7)

где W- скорость испарения, (кг/м²·с):

Fn - поверхность разлива (площадь Принимают 1м² на 1 л разлившейся испарения), м² жидкости. Вариант по табл. 4 задает преподаватель;

т- время испарения (принять 3600 сек);

Скорость испарения W находят по формуле

W=10^-6ηPн√М ,(8)

где η - коэффициент, зависящий от скорости и температуры воз­душного потока, принимают по табл. 3 в соответствии с задан­ным вариантом по табл. 4;

Рн - давление паров горючей жидкости при температуре равной среднеарифметической температуре жидкости в аппа­рате (принять равной НТПРП) и воздушной среды в помещении принять равной 20 ^оС), кПа

М - молекулярная масса ВВЖ M = 128;

z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве. Принять =0,3; V_CB - свободный объём помещения, м³ (по заданному варианту); ρ - плотность паров горючей жидкости, кг/м³

Принять ρ =5,63

С_ст - стехиометрическая концентрация паров горючей или легковоспламеняющейся жидкости, % об вычисляют по фор­муле:

С_ст =100/(1+4,84β), (9)

где β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения, определяемый по формуле:

β =n_с+n_н/4, (10)

где n_с и n_н - число атомов С и Н в молекуле горючего.

Для данного случая условно принять, что в реакции участ­вует С₉Н₂₀.

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помеще­ния и неадиабатичность процесса горения.

Принять Кн = 3

Вычислив ΔР в соответствии с НПБ 105-95, определить катего­рию помещения (учитывая, что для горючей жидкости с t_всп ≤ 61 °С нижний температурный предел распространения пламени, определённый экспериментально, можно приравнять к темпера­туре вспышки).

3. Выбрать температурный режим ведения технологического процесса, связанного с использованием керосина, обеспечиваю­щий невозможность образования взрывоопасной смеcи в аппарате (с учётом коэффициента безопасности).

Содержание отчёта

1. Схема экспериментальной установки.

2.Таблица экспериментальных данных по определению температурных пределов распространения пламени.

3. Анализ сходимости результатов расчетного и эксперименталь­ного определения НТПРП и ВТПРП

4.Сводная таблица экспериментальных и расчетных данных.

5 Рекомендуемый температурный режим ведения технологиче­ского процесса, связанного с применением горючей жидкости (керосина), обеспечивающий невозможность образования взры­воопасной смеси в реакционном аппарате (с учетом коэффициен­та безопасности).

Меры безопасности при выполнении эксперимента

При выполнении работы существуют следующие потенциальные опасности: удар электрическим током, ожоги, как при прикос­новении к нагретым поверхностям, так и при выбросе горячей жидкости и продуктов сгорания

Для предупреждения травматизма при проведении эксперимен­та необходимо тщательно ознакомиться с устройством лабора­торной установки и порядком работы на ней. Затем при внешнем осмотре убедиться в исправности электрической сети (изоляции подводящих проводов и так далее) О выявленных неисправно­стях сообщить преподавателю. Самовольно производить какие-либо ремонтные работы запрещается

При подготовке установки к работе нельзя допускать пролива керосина на нагревательную печь - в ходе исследований может произойти воспламенение.

Во время выполнения работы исследуемая горючая жидкость нагревается до 80 °С и более. Выброс такой жидкости из реакци­онного аппарата связан с опасностью ожога, во избежание этого во время экспериментов необходимо при сборке установки тща­тельно проверить надежность крепления верхнего фланца (крыш­ки) к реакционному сосуду. Если болты не затянуты и фланец свободно лежит на сосуде, то существует опасность выброса из установки горячей керосино-воздушной смеси во время воспла­менения. Поэтому в соответствии с п. 4 раздела «Порядок выпол­нения работы» операцию затяжки болтов необходимо повторить.

При выполнении исследований во избежание ожогов запреща­ется прикасаться к электропечи и к находящемуся в ней реакци­онному сосуду

Вскрытие реакционного сосуда, добавка горючей жидкости в ходе эксперимента категорически запрещаются. Весь экспери­мент необходимо проводить при закрытой передней дверце вы­тяжного шкафа, в котором находится установка

Приложение 1

Категории помещений по взрыво- и пожароопасности согласно нормам пожарной безопасности (НПБ 105-95)

Нормы пожарной безопасности (НПБ 105-95) являются основой для установления требований к помещениям и зданиям в отношении этажности, огнестойкости строительных конструкций, противопожарных преград, легкосбрасываемых конструкций, эвакуационных путей и выходов, средств пожаротушения. Для защиты помещений категорий А и Б от разрушения при взрыве горючих смесей площадь легкосбрасываемых конструкций (окна, ослабленные элементы конструкции здания, взрывные панели и др.) должны составлять не менее 0,05 мг на 1 м³ объема помещения.

В этих помещениях конструкции покрытий междуэтажных перекрытий должны исключать возможность образования непро­ветриваемых пространств во избежание скоплений взрывоопас­ных горючих смесей.

При переработке горючих газов с плотностью менее 0,8 по от­ношению к воздуху в перекрытиях зданий и помещений усваи­вают проемы площадью не менее 15 % oт общей площади пере­крытия каждого этажа. При применении или переработке газов с плотностью более единицы по отношению к воздуху площадь проёмов должна составлять не менее 10%.

Приложение 2

Классификации взрыво- и пожароопасных зон помещений и наружных установок по правилам устройства электроустановок

Взрывоопасная зона - помещение иди ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси. Взрывоопасная смесь - это смесь воздуха с горючими газами, парами легковос­пламеняющихся жидкостей и горючими пылями или волокнами с НКПРП не более 65г/м³.

Для горючих газов и паров ЛВЖ существуют четыре класса взрывоопасных зон: В-1, В-la, В-1б, В-1г.

Для взрывоопасных пылей предусмотрены два класса: B-II, В- II а.

При определении взрывоопасных зон принимают следующее:

1. Взрывоопасная зона занимает весь объём помещения, если объём взрывоопасной смеси превышает 5 % свободного его объ­ема;

2. Если объем взрывоопасной смеси равен или меньше 5 % сво­бодного объема помещения, то взрывоопасной считают зону в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического оборудования, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ

Помещение за пределами взрывоопасной зоны считают невзрывоопасным.

Классы взрывоопасных зон

Зоны класса В-1 - зоны, расположенные в помещениях, в ко­торых выделяются горючие газы и пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (загрузка или выгрузка технологических аппаратов и так далее).

Зоны класса В-1а - зоны, расположенные в помещениях, в кото­рых при нормальной эксплуатации не образуются взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом, а возможны только в результате аварий или неисправно.

Зоны класса В-1 б - зоны, расположенные в помещениях, в кото­рых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горю­чих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отли­чаются одной из следующих особенностей:

а) горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним кон­центрационным пределом распространения пламени (15 % и бо­лее) и резким запахом при ПДК по ГОСТу 12.1.005-76 (например, машинные залы аммиачных установок и другие);