Вычисления

5.1 Теоретический объём сухого воздуха (м³/м³) необходимый для полного сгорания сухого газообразного топлива

V⁰=0,0478[ 0,5(CO+H₂) + 1,5 H₂S + 2CH₂ + ∑ (m+n/4) C_m H_n - O₂ ] ==0,0478[ 0,5 (0+100) + 1,5 0 + 2 0+ ∑ (0+0/4) 0 - 0 ]=2,39 м³

5.2 Объём газа, поступившего в помещение в результате аварийной ситуации

При q =0,1 м³/с

V_1т=qt =0,1 120=12 м³

V_2т=πr² L_тр =3,14(0,1/ 2)² 10=0,0785 м³

V_т= V_1т+V_2т =12+0,0785= 12,0785 м³

 

При q =0,2 м³/с

V_1т=qt =0,2 120=24 м³

V_2т=πr² L_тр =3,14 (0,1/ 2)² 10=0,0785 м³

V_т= V_1т+V_2т =24+0,0785= 24,0785 м³

 

5.3 Стехиометрический коэффициент водорода

Для расчета стехиометрического коэффициента запишем реакцию горения водорода

2H₂+O₂=2H₂O

2 моль H₂+1 моль O₂ = 2 моль H₂O

4 кг H₂+32 кг O₂=2H₂O

Таким образом, для сжигания 4 кг водорода требуется 32 кг кислорода, а для сжигания 1 кг водорода 8 кг кислорода соответственно. Так как кислород составляет 23,2 % воздуха, можно рассчитать стехиометрический коэффициент для водорода:

L₀=8 100/23,2=34,48 кг/кг

 

5.4 Коэффициент избытка воздуха образовавшейся в помещении газовоздушной смеси

При q=0,1 м3/с

При q=0,2 м3/с

 

5.5 Объёмная концентрация газа в помещении

При q=0,1 м³/с

При q=0,2 м³/с

 

5.6 Полученные концентрации сравниваем с пределами воспламенения и видим что пределы для водорода: низший=19,46>4,1, а высший=32,5<74.

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

Таблица 1 – Объемные концентрационные пределы воспламенения и плот­ность горючих газов

Объемные концентрационные пределы воспламенения	Водород	Оксид углерода	Метан	Пропан
Низший,%	4,1	12,5	5,3	2,4
Высший,%			13,9	9,5
Плотность при н.у. (кг/м3)	0,09	1,25	0,717	2,004

 

 

5.7 При помощи программы АСТРА выполняется расчет температуры горения и концентрации образовавшихся продуктов сгорания для полученного диапазона изменения коэффициента избытка воздуха с шагом 0.1. Строятся зависимости температуры горения H₂ и О₂ от α.

 

Таблица 2 – Данные о температуре горения, концентрации образовавшихся веществ для получения диапазона избытка воздуха

a	Т, К	Ср, кДж/кг*К	Н2, моль/кг	О2, моль/кг
0,8	2828,7	2,3	6,66	0,27
0,9	2840,2	2,19	4,42	0,58
1,0	2828,6	2,10	2,98	1,0
1,1	2802,1	2,02	2,04	1,53
1,2	2766,4	1,96	1,41	2,09
1,3	2725,2	1,90	0,99	2,66
1,4	2680,8	1,85	1,70	3,21
1,5	2634,5	1,80	0,50	3,75
1,6	2587,1	1,77	0,36	4,25
1,7	2539,3	1,74	0,26	4,72
1,8	2491,4	1,70	0,19	5,16

 

 

Рисунок 1 – График зависимости температуры от коэффициента избытка воздуха

 

Рисунок 2 – График зависимости теплоемкости от коэффициента избытка воздуха

Рисунок 3 – График зависимости концентрации H₂ от коэффициента избытка воздуха

 

Рисунок 4 – График зависимости концентрации О₂ от коэффициента избытка воздуха

 

5.8 Объём газа в помещении при коэффициенте избытка воздуха равном 1

 

 

5.9 Стехиометрическая концентрация газа

 

5.10 Масса газа, поступившего в помещение, при α=1

 

5.11 Избыточное давление в помещении

 

5.12 Сравнив данные полученные в п.5.11 с таблицей 2, в которой приведены предельно допустимые избыточные давления при сгорании газо-, паро-, или пылевоздушной смеси в помещениях или открытых пространствах, можно прийти к выводу, что при избыточном давлении 376,45 кПа, будет наблюдаться полное разрушение зданий.

 

Таблица 3 – Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве.

Степень поражения	Избыточное давление ∆р, кПа
Полное разрушение зданий
50%-ное разрушение зданий
Средние повреждения зданий
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)
Нижний порог повреждения человека олной давления
Малые повреждения (разбита часть остекления)

 

Меры по организации безопасной работы объекта.

Нужно уменьшить время срабатывания автоматики.

 

 

при q=0,1 м³/с

 

при q=0,2 м³/с

Значит, минимальное время срабатывание автоматической запорной системы 35,3 секунды.

 

 

Выводы

Исходя из расчетов выяснено, что данная газовоздушная смесь, при данных усло­виях может воспламениться, т.к. объемные концентрации для H₂ составляют 19,4% и 32,5%, что в пределах от 4,1% до 74%.

Определено, что при избыточном давлении равной 376,45 кПа, будет наблюдаться полное разрушение зданий.

Выяснено, что при уменьшении времени срабатывания автоматики минимальное время срабатывание автоматической запорной системы составит 35,3 секунд.