Исследование пожароопасных свойств метилового спирта

БЭМЗ = d_кр/3 = 3,3/3 = 1.1 мм 
 

3.8. Минимальная энергия  зажигания.

          Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

         Значение минимальной  энергии зажигания следует применять  при разработке мероприятий по обеспечению  пожаровзрывобезопасных условий переработки  горючих веществ и обеспечения  электростатической искробезопасности  технологических процессов в  соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010 и ГОСТ 12.1.018.

      Минимальная энергия зажигания  Е_min - это наименьшее значение электрического разряда, способного воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь горючего газа, пара или пыли с воздухом.

Минимальная энергия зажигания - один из показателей пожарной опасности веществ, применяется при разработке мероприятий по пожаровзрывобезопасности и электростатической искробезопасности технологических процессов с обращающимися горючими газами, жидкостями и пылями. Эти мероприятия касаются выбора взрывобезопасного электрооборудования, материалов, условий их безопасной эксплуатации и т.д.

Минимальная энергия зажигания зависит от множества различных параметров. Она определяется экспериментально. 
 

      Минимальная энергия зажигания в курсовой работе определяется по справочной литературе и расчетом. 

    Минимальная энергия зажигания W (Дж) рассчитывается по формуле6 

                                                 ,

    где α= 0,5 – коэффициент пропорциональности ; q- удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от её начальной температуры t_н до температуры самовоспламенения. Дж/м³; l_к – величина критического зазора, м.

    Удельное  объемное количество тепла, необходимое  для нагрева горючей смеси от t_нач до t_св, рассматривается как тепло, нужное для нагрева воздуха q_г, и вычисляется (Дж) по формуле

                                                ,

    где С_Р – теплоемкость воздуха, Дж/(кг град); ρ_г – плотность воздуха, кг/м³.

    Величину  q_г можно вычислить по таблице 12.

    При расчете критического зазора зажигания  l_к используется значения максимального экспериментального безопасного зазора  (МЭБЗ), ГОСТ 12.1.001-78:

                                                

    Таким образом для метилового спирта:

              

                                                    Е_min=0,17 мДж 
 

Ответ: минимальная энергия зажигания равна 0,17 мДж 
 
 

3.9. Способность гореть и взрываться при взаимодействии с водой, кислородом и другими веществами.

         Способность взрываться и гореть при взаимодействии с  водой, кислородом воздуха и другими  веществами - это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ.

         Данные о способности  веществ взрываться и гореть при  взаимном контакте необходимо включать в стандарты или технические  условия на вещества, а также следует  применять при определении категории  помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при выборе безопасных условий проведения технологических процессов и условий совместного хранения и транспортирования веществ и материалов; при выборе или назначении средств пожаротушения.

         Сущность метода определения способности взрываться и гореть при взаимном контакте веществ  заключается в механическом смешивании исследуемых веществ в заданной пропорции и оценке результатов  испытания.

(ГОСТ 12.1.044-89 п.4.15). 

3.10. Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора.

       Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

         Значение минимальной  флегматизирующей концентрации флегматизатора следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов методом  флегматизации в соответствии с  требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

     Ф_гф - концентрация горючего в экстремальной точке области воспламенения, объемные проценты;

     μ_гф – то же, но в нормальных долях, моль/моль;

     φ_ф - минимальная флегматизирующая концентрация негорючего компонента, объемные проценты;

     μ_Ф - мольная доля флегматизатора в смеси;

     φ_кис(ф) – минимальное взрывоопасное содержание кислорода в воздухе в точке флегматизации, (объемные проценты);

     Концентрация  флегматизатора в экстремальной  точке рассчитывается по формуле:

     

где h' и h" - параметры, зависят от рода флегматизатора, приведены в таблице 9, а ΔН_f⁰ – энтальпия образования горючего, причём, если параметры h даны в моль/Дж. то и ΔН_f⁰ – необходимо брать в Дж/моль; индексом m_j в формуле обозначено число атомов и групп одного вида в молекуле горючего. (Справочник   Баратова ).

      В расчетной работе необходимо определить минимальную флегматизирующую концентрацию для водяного пара, СО₂ и N₂.

Разбавление азотом: m_c = 1, m_h = 4, m_o = 1.

φ_ф = 100·(0,800·10^-5·276300 + 0,780 + (1,651·1 + 0,527·4 + 0,446·1))/2,236 – 1 + (5,000·1 + 1,250·4 - 2,500·1) =49,1%.

Разбавление водяным паром:

φ_ф = 100·(0,735·10^-5·276300 + 0,579 + (1,251·1 + 0,418·4 + 0,542·1))/2,020 – 1 + (4,642·4 + 1,160·10 - 2,321·1) = 39%.

Разбавление двуокисью углерода:

φ_ф = 100·(0,864·10^-5·276300 + 1,256 + (2,5277·1 + 0,7592·4+ 0,197·1))/2,8 – 1 + (5,964·4 + 1,486·10 - 2,973·1) = 31,8 %.

Ответ: минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора 

            равна для водяного пара- 49,1%, для углекислого газа- 39%, для

            азота- 31,8%. 
 

3.11. МВСК Минимальное  взрывоопасное содержание  кислорода.

         Минимальное взрывоопасное  содержание кислорода - такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей  из горючего вещества, воздуха и  флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

         Значение минимального взрывоопасного содержания кислорода  следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

      Минимальное взрывоопасное содержание кислорода— такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

     Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) в объемных процентах рассчитывается по формуле :

     φ_О2 = ,

 тогда:

     при разбавлении азотом:

     φ_О2 = = 10,53 %.

     при разбавлении водяным  паром:

                                              φ_О2 = = 12,68%.

     при разбавлении двуокисью  углерода: 

                                               φ_О2 = = 14,04 %. 

Ответ: минимальное взрывоопасное содержание кислорода для 

            водяного пара равно- 12,68%, для углекислого газа- 8,77%,

            для азота- 10,53%.

3.12. Максимальное давление взрыва. 

         Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

         Значение максимального давления взрыва следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

                           Р_взр = , где

Р₀ – начальное давление, кПа (МПа);

Т₀ – начальная температура, К;

Т_взр – температура взрыва, К;

m – число молей (киломолей) газообразных продуктов горения;

n – число молей (киломолей) исходных газообразных веществ.

                                Р_взр = =808,07 кПа. 

         СН₄О + 1,5 (О₂ + 3,76·N₂) → СО₂ + 2Н₂О + 1.5·3,76·N₂ 

                                 m = 1+2+1.5·3,76 = 8,64 киломоль.

                                  n = 1 + 1,5·4,76 = 8,14 киломоль.

                                             Т_взр = 2202 К.

Ответ: максимальное давление взрыва равно 808,07 кПа.

(ГОСТ 12.1.044 приложение 11)

3.13.Вывод: проведя анализ пожарной опасности данного вещества, можно дать рекомендации по работе с ним, например, данное вещество имеет t_всп=- 0,7 ⁰С - это вещество относится к ЛВЖ; КПР-1,04%-6,84%-пожаровзрывоопасная зона; оно опасно при взаимодействии с галогенами и с сильными окислителями. 
 

4. Расчет аварийной  ситуации.

4.1. Интенсивность испарения  при заданных условиях.

1. Скорость воздушного потока – 0,37 м/с;

2. Площадь  помещения –780 м²;

3. Высота  помещения – 4.8 м;

4. Объем емкости ( аппарата ) – 200 литров;

5. Температура в помещении – 40⁰ С.

                                      W_исп=10^-6·η· ·Р_н,  

по таблице 3 НПБ 105-03 принимаем коэффицент η=2,3.

Молярная  масса изобутилового спирта равна: М = 32 кг/кмоль.

Давление  насыщенного пара:

      В пожарных расчетах наиболее распространенным способом определения давления насыщенного пара при заданной температуре является расчет по уравнению Антуана:

      ;   Р_s ,

где