Сз = 53-8+ 23-8+ 14-0+ 110-10 = 1708; G4 =(0,83-8+ 0,33-8+0,24-О+ 1,8-10)-10 =2,7-10; С5 = 8,5 • (7,6 • 8 +19,2 .8 - 4,3 О - 4,3 • 0)/10 + 255 = 439 ; Сб = 8,5.10-3 . 42. юЗ . 104/10 = 3713;

С7 = 2000+ 24,4 50 • (3713- 439)/(l,04 • 170 - 2,7 10Vl716= 2472. Отсюда в соответствии с формулой (65) получим:

Ршах = 0,34 • 2665 1,04 -101,3 = 841 кПа. По формуле (64) получим искомый результат:

Рах =0,7-841 = 589 кПа. Относительная ошибка расчета составила 3,4 %. Рекомендуемое для расчетов взрывозащиты технологического оборудования значения показателя Р; составляет

Ртах = Рш« = 841 кПа.

3.4. Метод расчета максимальной скорости нарастания давления взрыва

Максимальная скорость нарастания давления при взрыве пылевоздушных смесей определяется по формуле

= Р„

(68)

где {dP/dx) - максимальная скорость нарастания давления взрыва (в условиях стандартных испытаний), кПа/с; Р„ - расчетное значение максимального давления взрыва аэровзвеси, кПа; Зд- максимальная эффективная скорость распространения пламени по аэровзвеси в условиях стандартных испытаний, м/с; L - характерный размер взрывного сосуда, м. В условиях стандартных испытаний L = 0,4 м.

Относительная средняя квадратическая пофешность расчета по формуле (68) для зерновых и комбикормовых пылей минимальна при величине =6,67 м/с и составляет 80 %. Поскольку скорость распространения пламени по аэровзвеси существенно зависит от степени турбулентности последней, то

в качестве надежного значения скорости распространения пламени по аэровзвесям зерновых и комбикормовых пьшей следует рекомендовать величину S„=15 м/с. Эта же величина может бьггь использована при отсутствии сведений о физико-химических свойствах пьши этого класса.

Для органических химических и биохимических реактивов, если нет сведений о величине скорости распространения пламени по аэровзвеси, в условиях стандартных испытаний допускается полагать 8=30 м/с.

Пример 1. Рассчитать величину {dVldx) для шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Расчетная величина Рп,=632 кПа (см. пример 1 в п. 3.3). Экспериментальное значение показателя составляет 9,4 МПа/с.

В соответствии с формулой (68) для Sn= 6,67 м/с полу-

чим:

= 632 • = 10,5 • 103 кПа/с =10,5 МПа/с.

Относительная ошибка расчета составляет 12 %. Рекомендуемое для расчетов систем взрывозащиты значения показателя (dP/dT) составляет (при S„=15 м/с)

= 632.ii

= 23,7 МПа/с.

Пример 2. Рассчитать величину (dP/dT)j„; для полистирола.

Расчетная величина Рщах 589 кПа. Экспериментальное

значение показателя составляет 40 МПа/с.

В соответствии с формулой (68) получаем искомое значение показателя (при =30 м/с)

= 589--= 44,2 МПа/с. 0,4

Относительная ошибка расчета составляет 10 %.

3.5. Метод расчета минимального взрывоонасйоко содержания кислорода

Расчет минимального взрывоопасного содержания кислорода в пылевоздушной смеси при разбавлении ее азотом производится по формуле

МВСК=- + С2, (69)

где МВСК - минимальное взрывоопасное содержание кислорода, % (об.); Ci, С2 - параметры.

Величина Cj вычисляется по формуле

Ci = (- АН°г • 10- • М - 55,8тс - 21,8тн - 8,8т)/(35 (З), (70)

где М - молекулярная масса, рассчитываемая по формуле (61); (3 - стехиометрический коэффициент кислорода рассчитываемый по формуле (66).

Величина коэффициента С2 для различных классов веществ меняется и находится экспериментально.

Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (69) для комбикормовых и зерновых пылей минимальна при С2 = 3,6 и составляет 12 %.

При отсутствии необходимых для расчета по формуле (69) сведений о веществе допускается полагать значение показателя МВСК равным 8 % - для зерновых и комбикормовых пьшей и 6 % - для химических и биохимических реактивов.

Пример 1. Рассчитать величину МВСК шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Экспериментальное значение показателя - 11,3 % (об.). Исходные данные для расчета; тс=3,5; =6,5;

то =2,8; =0,44; (-АН°г)=18,4103 кДж/кг.

Используя формулы (61), (66), (70), вычисляем: М = 12 3,5 + 6,5 +16 2,8 +14 • 0,44 = 99,5; (3 = 3,5 + 6,5/4-2,8/2 = 3,73;

Q = (l 84 • 1(У 10" 99,5 - 5Д8 3,5 - 21,8 6,5 - 8,8 0,44)/(3,5 3,73) = 11,4. По формуле (69) получаем:

МВСК= +3,6 = 11,7 % (об.).

1 +11,4

(71)

Относительная ошибка расчета составляет 4,0 %. Рекомендуемое значение показателя составляет 8,1 % (об.).

Пример 2. Рассчитать МВСК в аэровзвеси параформаль-дегида. Экспериментальное значение показателя составляет 5,5 % (об.).

Поскольку отсутствуют сведения о величине коэффициента С2 для класса вещества, к которому относится парафор-мальдегид, полагаем МВСК = 6 % (об.).

Относительная ошибка расчета составляет 9 %.

3.6. Метод расчета минимальной энергии зажигания

Минимальная энергия зажигания аэровзвеси W вычисляется по формуле

W = Kw 10-[(9,4 • M/(3)(teB - 20) + + (-23+0,97t,3-4,5-l(rt23)-ltf]p, , где W - минимальная энергия зажигания, мДж; К - молекулярная масса горючего вещества; р - стехиометрический коэффициент кислорода; t. - температура самовоспламенения

вещества, °С. При отсутствии сведений о величине 1 допускается полагать 1- 400 °С; 1- величина критического зазора, мм. При отсутствии экспериментальных сведений о величине 1к допускается полагать 1= 3,5 мм.

Относительная средняя квадратическая пофешность расчета по формуле (71) для зерновых и комбикормовых пьшей составляет 5 % при К =5,1. Для увеличения надежности результата рекомендуется использовать коэффициент Kw=l,7.

При отсутствии возможности использовать формулу (71) для расчета показателя допускается полагать значение минимальной энергии зажигания равным 3 мДж - для зерновых и комбикормовых пылей и 1 мДж - для химических и биохимических реактивов.

Пример 1. Рассчитать величину W для шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Экспериментальное значение показателя составляет 8,9 мДж.

Исходные данные для расчета: М = 99,5; р = 3,73; t. = 440; 1к=3,5..

По формуле (71) получаем:

W = 5,M0-

9,4 III-(400 - 20)

+ (- 23 + 0,97 400- 4,5 • 10 • 400)-10]. 3,5 = 8,5 мДж.

Относительная ошибка расчета составила 4,5 %. Рекомендуемое значение показателя:

W = 1,7 • 10- [9,4 • (400 - 20) +

L J,/ J

+ (- 23 + 0,97.400 - 4,5 Ю""* • АОО)-Ю]- 3,5 = 2,8 мДж.

Пример 2. Рассчитать значение минимальной энергии зажигания для аэровзвеси полистирола. Экспериментальное значение показателя 5 мДж. Поскольку оптимальная величина Kw для класса веществ, к которому относится полистирол, не известна, принимаем W = 1 мДж.

3.7. Метод расчета условий теплового самовозгорания по результатам экспериментальных исследоваций

Необходимые для расчета данные: кинетические характеристики реакции горения изучаемьгх; продуктов, полученные по результатам экспериментальных исследований условий теплового самовозгорания изучаемых продуктов.

Рассчитываются параметры уравнений (характеризующих возможность возгорания продукта) для формы и размеров скопления вещества, встречающегося на практике, а также значение критической температуры Тр для реальных скоплений материала. Температура окружающей среды, превышающая значения Тр, приведет к самовозгоранию вьщерживаемого при ней скопления вещества.

Для выполнения расчетов используются следующие теоретические зависимости. Кинетические параметры реакции горения связаны с параметром Франк-Каменецкого 5 соотношением

3 Qpko Е

где Е - энергия активации, Дж/(моль • К); Q - тепловой эффект реакции, Дж/кг; R = 8,314 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль • К); То - температура окружающей среды, К; ко - константа скорости реакции горения исследуемого вещества; X - теплопроводность реагирующего материала, Дж/(мс • К); г - характеристический размер контейнера для сыпучего материала, равный половине наименьшего размера тарного объема, м; р - плотность дисперсного материала, кг/м.

Для определения условий теплового самовозгорания исследуемого вещества необходимо рассчитать критическое значение параметра Франк-Каменецкого, определяющего условия хранения, или транспортирования продукта.

Величина этого параметра описывается функциональной зависимостью

5=5оф(В1)(1 + 2,4у2/з)(1 + р), (73)

где 5о - критическое значение параметра б при Bi = 00, зависящее от формы образца;

:0

параметр, определяющий выгорание вещества; (74)

(75)

Bi = ат/Х - параметр Био; а - коэффициент теплоотдачи, ДжДм с • К); Р = RTo/E - параметр, характеризующий качество взрыва; (76) с - теплоемкость, Дж/(кг • К). Функция

ф(В1) = {.14 - Hi] ехр.-- (77) 2 v / Bi

определяет зависимость критического параметра Франк-Каменецкого от условий теплообмена сыпучего материала с окружающей средой.

Значение Ткр вычисляется при подстановке в уравнение (72) рассчитанной величины Зр, определенных кинетических