В процессе анализа полученных металлокомплексов для проведения восстановительной обработки использовался баллон с водородом. Т.к. водород является взрывоопасным газом, то существует вероятность разгерметизации баллона и возможность образования горючей смеси. Помимо этого в лаборатории имеется баллон с метаном, который также является горючим газом. Чтобы отнести помещение к определенной категории взрывоопасности, необходимо произвести расчет избыточного давления, которое может образоваться при утечке газов. Расчет проводится по методике "НПБ 105-95. Определение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности". Порядок расчета представлен ниже. Избыточное давление взрыва ?P для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C,H,O,N,Cl,Br, I,F, определяется по формуле

, (1)

где P_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать P_max равным 900 кПа;

P₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m - масса горючего газа (ГГ.) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение. Вычисляемая для ГГ и для ЛВЖ и ГЖ по формулам, приведенным ниже, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению. Допускается принимать значение Z по табл.8.8;

V_св - свободный объем помещения, м³;

r_{г. п} - плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг*м^-3 вычисляется по формуле:

, (2)

где M - молярная масса, кг*кмоль^-1;

V₀ - мольный объем, равный 22,413 м³*кмоль^-1;

t_p - расчетная температура, ⁰С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_p по каким - либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61⁰С;

С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:

, (3)

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_c, n_x, n_o, n_x - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

Таблица 26. Значение коэффициента Z для веществ

Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле:

m= (V_a+V_т) , (4)

где V_{a -} объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

V_т - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³; V_т =0

При этом V_а=0,01P₁V, (5),

Где P₁ - давление в аппарате, кПа;

V - объем аппарата, м³;

1). Баллон с водородом.

Объем баллона =5л=5*10^-3м^3, Давление в баллоне=100атм. =10000 кПа,

Объем газа, вышедшего из аппарата: V =0,01*10000*5*10^-3=0,5 м^3,Масса газа, поступившего в помещение при возможной аварии: m = 0,5*0,0729=0,03646 кг

Плотность водорода при максимально высокой температуре в помещении и при нормальных условиях:

=2/22.413 (1+0.00367*61) =0.0729 кг/м³

=2/22,413=0,0892 кг/м³

Стехиометрическая концентрация водорода:

С_ст=100/ (1+4,84*0,5) =29,2398

/4=0,5;

Свободный объем помещения (длина=6м, ширина =5м, высота=3м)

V_св=6*5*3=90м³

Z=1,0 (из таблицы 4.8);

К_н=3;

Избыточное давление взрыва:

?Р= (900-101) *0,03646*1*100/90*0,0729*29,2398*3=5,0618 кПа.

2) Баллон с метаном

Объем баллона =50л=50*10^-3м³;

Давление в баллоне=1,6мПа=1600кПа (16атм);

Объем газа, вышедшего из аппарата: V =0,01*1600*50*10^-3=0,8 м^-3;

Масса газа, поступившего в помещение при возможной аварии: m =0,8*0,5833=0,4666 кг;

Плотность метана при максимально высокой температуре в помещении и при нормальных условиях:

=16/22,413 (1+0,00367*61) =0,5833 кг/м³;

=16/22,413=0,7139 кг/м³;

Стехиометрическая концентрация метана:

С_ст100/ (1+4,84*2) =9,3633;

/4=2;

Свободный объем помещения (длина=6м, ширина =5м, высота=3м)

V_св=6*5*3=90м³ Z=0,5 (таблица 8.8); К_н=3;

Избыточное давление взрыва:

?Р= (720-101) *0,4666*0,5*100/90*0,5833*9,3633*3=9,7931 кПа

Исходя из полученных величин избыточного давления взрыва, можно провести отнесение лаборатории к определенной категории по взрывоопасности и пожарной опасности.

4.13 Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с таблицей 8.9.

Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещений к категориям, приведенным в таблице 8.9, от высшей (А) к низшей (Д).

Таблица 27. Расчет избыточного давления взрыва (НПБ 105-03). Определение категорий помещений

Таким образом, помещение лаборатории относится к категории А - пожаровзрывоопасная, т.к. расчетное избыточное давление для водорода и метана в случае разгерметизации баллонов составляет 5,1 и 9,8 кПа соответственно, что превышает величину 5 кПа, данную в первой графе таблицы 8.9.

Выполнение санитарных и противопожарных норм проектирования, правил техники безопасности