Взрывозащищенное электрооборудование. Расчет параметров, характеризующих взрывоопасность среды. Маркировка электрооборудования

Московский Государственный Университет Инженерной Экологии

Кафедра «ИБ и С»

Взрывозащищенное электрооборудование

Выполнила:

студентка

группы М-59

Власова А. И.

Преподаватель:

Попов Б. Г.

Москва

2008

Задание 1.

В процессе производства ацетона используется насос с приводом от электродвигателя.  Насос установлен в помещение объемом 100 м³. При аварии в помещение может вылиться ацетон в объеме до 3 л (м³). На этапе разработки проекта необходимо выбрать электродвигатель для привода насоса, при котором вероятность воспламенения (взрыва) горючей ацетоно-воздушной смеси в помещении при аварии будет допустимой. При этом должны выполняться требования нормативных документов (ГОСТ). Ацетон CH₃COCH₃ молекулярной массы 58.08, плотность жидкости ρ_v=790.8 кг/м³, температура кипения +58.2 °C, температура самовоспламенения +535 °C. Нормальная скорость распространения пламени 0.44 м/с. Теплоёмкость смеси C_p=1.045∙10³ Дж/(кг∙К). Теплопроводность смеси λ₀=24∙10^-3 Вт/(м∙К). Плотность горючей смеси ρ₀=1.36 кг/м³. Область воспламенения: 2.2% - 13.0%. Температурный предел воспламенения: нижний -20 °C, верхний +6 °C. Область воспламенения: НКПР = 52.0 г/м³, ВКПР = 310 г/м³. БЭМЗ 1.04 мм. Давление взрыва 572 кПа. Минимальная энергия зажигания 0.41 мДж.

1.  Расчет параметров, характеризующих взрывоопасность среды.

Выполняем расчёт безопасного экспериментального максимального зазора по формуле

 (1.1), где S_Н – нормальная скорость распространения пламени в горючей смеси;

Pe – критерий Пекле (примем Pe = 65);

C_p – удельная теплоемкость горючей смеси;

ρ₀ – плотность горючей смеси;

λ₀ – теплопроводность горючей смеси;

δ – размер тушащего канала, БЭМЗ.

Из формулы (1.1) выражаем значение δ:

 (1.2).

Подставляем числовые значения:

БЭМЗ = .

Объём горючей смеси в помещении при аварийном разливе:

 (1.3),

Где  G_ж – масса горючей жидкости, разлившейся в помещении, определяем по формуле (1.4),

НКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени;

К = 1.5 – коэффициент безопасности.

 (1.4)

Считаем объём горючей смеси по формуле (1.3):

Взрывоопасная зона составляет:

Объем взрывоопасной смеси при аварии составляет , что является от общего объема помещения. Взрывоопасным является не всё помещение, а только его часть.

Давление взрыва при аварийном разливе составит:

P_вз = 572 ∙ 0.684 = 391.248 кПа, что больше, чем 5 кПа, следовательно, выполняется условие взрыва.

2.  Класс взрывоопасности помещения по ГОСТ.

Взрывоопасная зона помещения или ограниченное пространство в помещении или у наружной установки, в котором имеется или может образоваться взрывоопасная смесь в объёме, требующем специальных мер защиты при конструировании электрооборудования, его монтаже и эксплуатации. Подразделяется на 3 класса: 0, 1, 2.

В данном задании класс взрывоопасности по ГОСТ Р 51330.9-99 – 1 – зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной смеси при нормальных условиях эксплуатации.

3. Маркировка рекомендованного двигателя для насоса.

1Ex d IIА T1, где 1 – класс взрывоопасности помещения;

Ex – общий знак, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывозащищённое электрооборудование;

d – вид взрывозащиты, в данном случае – взрывонепроницаемая оболочка;

IIА – группа электрооборудования, зависит от БЭМЗ, в данном случае БЭМЗ = 2.5 мм, по ГОСТ 12.1.011-78 для зазора свыше 0.9 мм;

T1 – группа взрывоопасной смеси, зависит от температуры самовоспламенения, в данном случае +535 °C, что выше 450 °C.

Задание 2.

В помещение цеха установлена емкость для этанола, используемом в техническом процессе получения водного раствора. Свободный объем помещения . Объем жидкости в емкости . Максимальная температура жидкости в процессе переработки . При аварийной разгермитезации весь объем жидкости поступает в помещение. Принимается, что вентиляция не работает.

Предусмотреть в проекте меры, уменьшающие вероятность воспламенения горючей смеси в помещение от электрооборудования.

Этанол C₂H₅OH молекулярной массы 46.07, плотность жидкости 785 кг/м³, температура кипения +78.5 °C, температура вспышки +13 °C, температура самовоспламенения +400 °C. Нормальная скорость распространения пламени 0.556 м/с. Теплоёмкость смеси C_p=1.2∙10³ Дж/(кг∙К). Теплопроводность смеси λ₀=27∙10^-3 Вт/(м∙К). Плотность горючей смеси ρ₀=1.6 кг/м³. Область воспламенения: 3.6% - 17.7%. Температурный предел воспламенения: нижний -20 °C, верхний +6 °C. Область воспламенения: НКПР = 68 г/м³, ВКПР = 340 г/м³. БЭМЗ 1.04 мм. Давление взрыва 682 кПа. Температура вспышки 40% раствора этанола в воде +28 °C. Температура самовоспламенения раствора +535 °C.

1.  Расчет параметров, характеризующих взрывоопасность среды.

Выполняем расчёт безопасного экспериментального максимального зазора по формуле (2.1).

 (2.1), где S_Н – нормальная скорость распространения пламени в горючей смеси;

Pe – критерий Пекле (примем Pe = 65);

C_p – удельная теплоемкость горючей смеси;

ρ₀ – плотность горючей смеси;

λ₀ – теплопроводность горючей смеси;

δ – размер тушащего канала, БЭМЗ.

Из формулы (2.1) выражаем значение δ:

 (2.2).

Подставляем числовые значения:

БЭМЗ = .

Объём горючей смеси в помещении при аварийном разливе:

 (2.3),

Где  G_ж – масса горючей жидкости, разлившейся в помещении, определяем по формуле (1.4),

НКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени;

К = 1.5 – коэффициент безопасности.

 (2.4)

.

Считаем объём горючей смеси по формуле (2.3):

.

Взрывоопасная зона составляет: