Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплотации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции

Так как к данным аппаратам относятся аппараты с переменным уровнем жидкости, то в рассматриваемом варианте курсового проекта таковым будет являться емкость стирола (2). Определим, является ли выброс паровоздушной смеси через дыхательную трубу пожаровзрывоопасным. Концентрация паровоздушной смеси может быть взрывоопасной, если выполняется условие: 𝜑_s≥𝜑_нп,

где _s – концентрация насыщенного пара, определяемая по формуле:

𝜑_s = Р_s/Р_p,

где Р_s – давление насыщенного жидкости при рабочей температуре, Па; Р_p - рабочее давление паровоздушной смеси в аппарате, Па (принимаем равным атмосферному, так как аппарат «дышащий»)

lg Р_s = A - ,

где А, В и С – соответствующие константы Антуана для стирола, t - рабочая температура в аппарате.

lg Р_s = 7,06542 – = 0,87214,следовательно Р_s = 0,872 кПа = 872 Па. Далее определяем концентрацию паровоздушной смеси:

𝜑_s = 872: 102000 = 0,008 об.доли = 0,8 %

Проверяем условие пожаровзрывоопасности среды:

𝜑_нп = 1,1 %,

𝜑_s<𝜑_нп,

следовательно, выброс паров через дыхательную трубу является безопасным. Определим, какое количество паров выходит из аппарата за один цикл «большого» дыхания по формуле:

G_п – количество паров, выходящих из заполненного жидкостью аппарата, кг/цикл; V_ж – объем жидкости, поступившей в аппарат, м³; P_атм – атмосферное давление, Па; T_p – рабочая температура жидкости, К; 𝜑_п– концентрация паров жидкости аппарате, об. доли; М – молекулярная масса жидкости, кг/кмоль; R = 8314,31 Дж/(кмоль*К) – универсальная газовая постоянная.

V_ж = Ɛ*V_ап,

где Ɛ – степень заполнения аппарата, V_ап – геометрический объем аппарата. Так как промежуточная емкость стирол-сырца имеет цилиндрическую форму, то объем этой емкости будет равен:где D – диаметр промежуточной емкости стирол-сырца, H – ее высота, тогда:

V_ж = 0,9*70=72 м³

G_п = 72*(101325/298)*0,008*(104,14 /8314,34) = 2,4 кг/цикл

Далее следует определить количество паров, которое может выйти из аппарата за один цикл «малого» дыхания.

Далее следует определить количество паров, которое может выйти из аппарата за один цикл «малого» дыхания., так как условия возникновения малого дыхания не даны в исходных данных примем повышение температуры Δt = 5^оС:

при t=50^оС:

В случае «малого» дыхания ϕ_{ПМ ≥} ϕ_Н → образуется зона ВОК в месте выхода паровоздушной смеси.

Определим объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров по формуле:

V_вок = G_п*K_б/ _н^*,

где V_вок – объем взрывоопасной зоны, м³; _н^*- нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³; К_б – коэффициент безопасности, принимаем равным 2,2.

𝜑_н^* = М _н/V_t,

V_t = V₀*(t_p + 273)/273 = 22,4*(50 + 273)/273 = 24,8 м³/кмоль

𝜑_н^* = 104,14*0,011 / 24,8 = 0,046кг/м³

V_вок =0,006*2,2 / 0, 046 = 0,28 м³

Очевидно, что образующаяся взрывоопасная концентрация распространяется на незначительное расстояние от аппарата, но все жеследует предусмотреть следующие способы обеспечения пожарной безопасности: общеобменная вентиляция, нейтрализация газа, местный отсос паров ЛВЖ.