§ 34. Взрывоопасность газов и паров

Некоторые газы и пары в определенной смеси с воздухом взрыво­опасны. Повышенной взрывоопасностью отличаются смеси воздуха с ацетиленом, этиленом, бензолом, метаном, окисью углерода, аммиаком, водородом. Взрыв смеси может произойти только при определенных со­отношениях горючих газов с воздухом или кислородом, характеризуе­мых нижним и верхним пределами взрываемости. Нижним пределом взрываемости называется то минимальное содержание газа или пара в воздухе, которое при воспламенении может привести к взрыву. Верх­ним пределом взрываемости называется то максимальное содержание газа или пара в воздухе, при котором в случае воспламенения еще мо­жет произойти взрыв. Опасная зона взрываемости лежит между ниж­ним и верхним пределами. Концентрация газов или паров в воздухе про­изводственных помещений ниже нижнего и выше верхнего предела взрываемости невзрывоопасна, так как при ней не происходит актив­ного горения и взрыва — в первом случае из-за избытка воздуха, а во втором из-за его недостатка.

В табл. VII.8 приведены нижние и верхние пределы взрываемости некоторых газов и паров.

Таблица VI1.8 Взрывоопасные концентрации некоторых газов и паров

	Нижние пределы	и верхние | взрываемости j	Газы и пары	Нижние и верхние пределы взрываемости
Газы и пары	по объему, %	по массе, мг/л		по объему, %	по массе, мг/л
Аммиак . . . Ацетон . . . . Бензин . . . . Бензол . . . . Водород . . .	16 и 27 3 и 11 2,4 и 4,9 4,1 и 74	111,2 и 187,65 71,1 и 260,7 137 и 281 44,66 и 223,3 3,362 и 60,68	Метан .... Окись углерода Этилацетат . . Этиловый спирт » эфир	5,3 и 14 112,5 и 74 2,25 и 11 4 и 19 1,7 и 26	34,45 и 91 142,5 и 843,6 82,4 и 403 75,2 и 357,2 21,51 и 787,8

Для определения предела взрываемости газовоздушных смесей мож­но пользоваться формулой Ле-Шателье:

100

—

(VII. 12)

где Пи «2. •••> ^Пп—содержание отдельных газов в смеси, % (по объему); xi, *2, •••» х_п — пределы взрываемости соответствующих газов по объему, %.

Концентрация гадов с точки зрения взрывобезопасности в помеще­ниях производственных зданий не должна превышать 30% нижнего пре­дела взрываемости. ,

Пример VII.4. Определить нижний и верхний пределы взрываемости для паровоз­душной смеси, состоящей из 30% бензола и 70% этилового спирта (по объему).

Решение. Из табл. VII.8 находим, что нижние пределы взрываемости по объ­ему составляют, для бензола 1,4%, для этилового спирта 4%, а верхние пределы — соответственно 7 и 19%.

Нижний предел взрываемости смеси

100

= 2,57%.

ВЕНТИЛЯЦИЯ 2

U—rfl' 16

„„..о, 22

'dt±. 45

«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65

*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 103

*47 262

Глава VIII

РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ

§ 35. Определение требуемой производительности

ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ

Вентиляционные системы здания и их производительность выбира­ют в результате расчета воздухообмена. Подход к решению этой задачи зависит от вида систем, а также от способов раздачи воздуха и удаления его из помещения. Производительность систем местной вентиляции опре­деляется специфическими требованиями (технологическими и санитар­но-гигиеническими), изложенными в гл. XIV, а общеобменной вентиля­ции — решением уравнений балансов, рассмотренных в гл. IV. При рас­чете общеобменной вентиляции должны быть известны количество воз­духа, подаваемого в помещение и удаляемого из него местной вентиля­цией, а также воздухообмен помещения со смежными помещениями и через неплотности в наружных ограждениях. Если перетекание воздуха между помещениями здания не регламентировано нормами, то расход его через проемы оценивают ориентировочно при анализе воздушного режима здания (см. гл. XVII).

Рассчитываемый воздухообмен принято называть по виду вредных выделений, для борьбы с которыми он предназначен. Например, возду­хообмен по избыткам явного тепла, по избыткам полного тепла, по вла- говыделениям, по вредным веществам и т. д.-

Для определения требуемой производительности систем общеобмен­ной вентиляции по заданному виду вредных выделений необходимо ре­шить соответствующую систему из двух уравнений — уравнения балан­са вредных выделений и уравнения баланса воздуха в помещении.

Определение производительности систем общеобменной вентиля­ции в общем случае. Пусть в уравнениях (IV.l), (IV.5), (IV.6), (IV. 10) и (IV.12) G_ni и G_yi —искомые производительности соответственно при­точной и вытяжной систем общеобменной вентиляции. Если количество воздуха, подаваемого и удаляемого остальными п—1 приточными и m—1 вытяжными системами, задано, то, решая попарно уравнения (IV. 1) и (IV.5), (IV.1) и (IV.6), (IV.1) и (IV.10), (IV.1) и (IV. 12), можно най­ти требуемую производительность систем общеобменной вентиляции со­ответственно по избыткам полного тепла, по избыткам явного тепла, по влаговыделениям, по вредным веществам.

В общем случае расчет воздухообмена, например но избыткам яв­ного тепла, заключается в следующем.

Из уравнения (IV. 1)

ВЕНТИЛЯЦИЯ 2

U—rfl' 16

„„..о, 22

'dt±. 45

«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65

*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 103

*47 262

/=2

Решая это уравнение относительно G_yi, находят требуемую произ­водительность вытяжной системы общеобменной вентиляции по избыт­кам явного тепла, кг/ч:

< + <* Ё о,/«,/-'«)

— ^i=? . (VIII .3)

^С/> (^У1 Gil)

По уравнениям (VIII.1) и (VIII.3) определяется производитель­ность систем общеобменной вентиляции в массовых единицах, а для аэродинамического расчета воздуховодов и подбора оборудования не­обходимо знать производительность в объемных единицах. Пересчет производительности вентиляционных систем из массовых в объемные единицы (м³/ч) осуществляется по известным формулам:

£ni = G_nl/Pni (VIII.4)

Lyi — Gyi / Pyj • (VIII.5)

Общеобменная вытяжка, рассчитанная по избыткам полного тепла, составляет, кг/ч:

ВЕНТИЛЯЦИЯ 2

U—rfl' 16

„„..о, 22

'dt±. 45

«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65

*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 103

*47 262

Gyi = — TTTT— . (VIII.7)

(rfyi — djji)/1000

где .Д4ил — влаговыделения в помещении, кг/ч.

Требуемый общеобменный приток G_ni по избыткам полного тепла или по влаговыделениям определяется из уравнения баланса воздуха по формуле' (VIII. 1).

Пересчет воздухообмена в объемные единицы (м³/ч) в этом случае также проводят по формулам (VIII.4) и (VIII.5).

Воздухообмен, рассчитанный для одного помещения по избыткам явного или полного тепла и влаговыделениям, должен быть одинаков.

Q' выражено в кДж/ч (см. сноску на с. 29).

Расхождение между результатами расчетов объясняется неточностью определения энтальпии и влагосодержания по /—d-диаграмме. На прак­тике в этом случае за расчетную принимается большая из полученных по формулам (VIII.6) и (VIII.7) величин.

Общеобменная вытяжка, рассчитанная по вредным веществам, со­ставляет, кг/ч:

Л4_вр

+ УЧ<(— )-S<iy;( -^£L- —

'Н V РпI Рп1 / " V Ру/ Р_П1

0_У1 = — . (VIII.8)

Oyi

Pyi Pni

где Л1_вр — количество вредного вещества, поступающего в помещение, мг/ч; С — его концентрация, мг/м³.

Формула (VIII.8) применяется, если в помещении имеются избыт­ки тепла. Пересчет воздухообмена в объемные единицы в этом случае также проводится по формулам (VIII.4) и (VIII.5). Если избытки теп­ла в помещении отсутствуют или весьма незначительны и можно при­нять р_пРр.з»Ру, то воздухообмен по вредным веществам удобнее определять непосредственно в объемных единицах, т. е. в м³/ч:

ВЕНТИЛЯЦИЯ 2

U—rfl' 16

„„..о, 22

'dt±. 45

«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65

*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 103

*47 262

Во многих промышленных цехах воздухообмен по вредным веще­ствам может оказаться определяющим. Поэтому для этих зданий рас­считывают воздухообмен по всем видам вредных выделений, принимая наибольшую из полученных величин.

Для оценки интенсивности воздухообмена в помещении применяет­ся удельная характеристика, называемая кратностью воздухообмена (отношение воздухообмена в объемных единицах к объему вентилируе­мого помещения):

Кр = L_n/V_n0M. (VIII. 10)

Частные случаи определения производительности систем общеоб­менной вентиляции

1. Отсутствие местной вентиляции (большинство поме­щений жилых и общественных зданий, некоторые производственные по­мещения— механические цехи и т. п.). Схема организации воздухооб­мена в помещении приведена в табл. VIII.1 (случай I).

Для расчета воздухообмена по избыткам полного тепла необходимо решить систему уравнений:

*й + 0./.-0,/,-«:} _(V|II1|)