§ 3.4. Образование взрывоопасной смеси в помещении и на открытой площадке

Если известна скорость поступления горючих газов в воздух производственного помещения при повреждении оборудования, сложно определить промежуток времени, в течение которого в заданном объеме помещения концентрация горючего достигнет заданной опасной величины.

Рассмотрим общий случай, когда в помещении объемом V с воздухообменом кратностью п в 1/ч количество воздуха, поступающего в помещение, равно (в м³/с):

а=nV/3600. (3.14)

Происходит аварийная утечка горючего в помещение с расходом q, причем поступающее из поврежденного оборудования горючее мгновенно и равномерно распределяется по всему помещению и частично вместе с воздухом отводится из помещения.

Уравнение материального баланса, составленное относительно горючих веществ в воздухе помещения, для данного случая имеет вид:

Vdφ = qdτ— (a + q)φdτ, (3.15)

где φ — текущая концентрация горючего в воздухе; τ — время с начала аварии.

Если в момент начала аварии концентрация горючего в воздухе помещения равна нулю, то интегрирование этого уравнения в пре­делах от φ_Нач = 0 до φкон дает:

, (3.16)

Если воздухообмен в помещении отсутствует, то есть если а —0, решение имеет вид:

(3.17)

В качестве конечной опасной концентрации горючего может быть принят нижний предел воспламенения горючего в смеси с воз­духом или (с учетом нормируемого коэффициента безопасности) его доля.

Продолжительность образования взрывоопасной смеси может быть определена относительно полного объема помещения. Но так как для создания опасного (для здания) избыточного давления взрыва достаточно образования взрывоопасной смеси лишь в незначительной доле объема помещения (например, в 5%), за расчетный объем следует принимать именно эту долю.

Из имевших место аварий и расчетов следует, что при повреждении технологического оборудования с газами время нарастания концентрации горючего в воздухе (до опасных пределов) может исчисляться секундами. При значительных аварийных утечках паров и газов наличие даже мощной аварийной вентиляции может не предотвратить, образования взрывоопасной смеси в помещении. Нарастание концентрации горючего в воздухе помещения при истечении и растекании жидкости происходит значительно медленнее — в зависимости от скорости испарения жидкости.