Пример расчета по оценке взрывоопасности машинного отделения в процессе заряда аккумуляторный батарей
Исходные данные
Машинное отделение:
- длина 16586;
- ширина 2921;
- высота по коньку крыши 2954;
- высота по стене 2045.
В машинном отделении 3 ДЭУ, соответственно 6 АКБ.
Информация по ЗУ:
| № | Наименование параметра | Значение | Примечание |
| 1 | Марка аккумуляторных батарей и емкость | 2×165А*ч | 2 шт. х 12 В (24 В); Пусковой ток 950CCA |
| 2 | Время от начала заряда до его завершения | 33 ч. | 165A*ч/5А=33ч. |
| 3 | Напряжение заряда | 24 В | |
| 4 | Количество одновременно заряжаемых аккумуляторов | 2 шт. | Аккумуляторы соединены последовательно |
| 5 | Сила зарядного тока | 5А | Параметры зарядного устройства 240В; 24В и 5А(120Вт). |
| 6 | Температура воздуха при заряде
(максимальная, минимальная) |
T max – 45 °С. | |
| 7 | Если максимальный зарядный ток на аккумуляторах разный, то необходимы данные по каждой батарее | Ток одинаковый т.к аккумуляторы соединены последовательно |
Оценка взрывоопасности процесса заряда аккумуляторных батарей
Наиболее интенсивное выделение водорода имеет место в конце заряда, когда практически вся энергия зарядного устройства расходуется на электролиз воды. Количество выделяющегося из аккумуляторов водорода в значительной мере определяется значением зарядного тока в конце заряда, когда значительная часть его расходуется на электролиз воды.
Количественная оценка выделения водорода, выполненная в настоящей работе, основана на расчетной методике, приведенной в Указаниях по категорированию и классификации помещений стационарных кислотных и щелочных аккумуляторных батарей. М788-1070. ОАО НИПКИ “Тяжпромэлектропроект”, М. – 1993 (с изменениями 2001 г.)
Массовая скорость выделения водорода в течение часа заряда аккумуляторных батарей составит:
m′=q_нI\eta_гn=1,055\cdot10^{-3} \quad кг/ч
где q_н = 0,037 · 10^{−3} кг/А·ч – электрохимический эквивалент водорода;
I – зарядный ток, А. Принято равным 5 А.
\eta_г – коэффициент расхода зарядного тока на газовыделение, принимают \eta_г = 0,95;
n – количество заряжаемых аккумуляторных батарей, принято равным 6.
Расчет избыточного давления взрыва выполняется по формуле (А.1) СП 12.13130.2009:
\Delta P=(P_{max}-P_0)\frac{mZ}{V_{св}\rho_г}\cdot\frac{100}{C_{ст}}\cdot\frac{1}{K_н}=3,098 кПа
где P_{max} – максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме; по данным А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс: «Пожнаука», 2004. – Ч.I. – 713 с. (стр. 311) максимальное давление взрыва для водорода составляет 730 кПа;
P_0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа;
m – масса горючего газа (водорода), находящегося в помещении, кг; определяется с учетом времени заряда (\tau = 33 часа): m = m′\tau = 0,035 кг[/latex].
Z – коэффициент участия горючего газа (водорода) в горении, значение коэффициента Z для водорода принимается по таблице А.1 СП 12.13130.2009, составляет 1,0;
V_{св} – свободный объем помещения; в связи с отсутствием точных данных принимаем свободный объем равным 80% геометрического объема помещения:
V_{св} = 0,8?_{пом} = 0,8 \cdot 130,4 = 104,32 м^3;
\rho_г – плотность газа (водорода) при расчетной температуре ?_р, кг/м3, вычисляемая по формуле:
\rho_г=\frac{M}{V_0(1+0,00367 t_р)}=0,0772 \quad кг/м^3
где M – молярная масса, кг/кмоль; для водорода, по данным А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс: «Пожнаука», 2004. – Ч.I. – 713 с. (стр. 311), M = 2,016 кг/кмоль;
V_0 – мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
t_р – расчетная температура воздуха, ?_р = 45 ̊С;
C_{ст} – стехиометрическая концентрация газа (водорода), % (объемных), вычисляется по формуле:
C_{ст}=\frac{100}{1+4,84\beta}=29,2398
где \beta – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания:
\beta=n_C+\frac{n_H-n_X}{4}-\frac{n_O}{2}=0,5
где n_C, n_H, n_O, n_X – число атомов C, H, O и галоидов в молекуле горючего (водорода);
K_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать K_н = 3.
Вывод
В результате расчета установлено, что количество горючего газа, поступающего в помещение при заряде аккумуляторных батарей, недостаточно для образования взрывоопасной смеси, при воспламенении которой разовьется расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа. Следовательно, помещение не относится к категории А.
Библиография
1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. No 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Свод правил СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
3. А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс: «Пожнаука», 2004. – Ч.I. – 713 с.; Ч.II. – 774 с.
4. Указаниях по категорированию и классификации помещений стационарных кислотных и щелочных аккумуляторных батарей. М788-1070. ОАО НИПКИ «Тяжпромэлектропроект», М. – 1993 (с изменениями 2001 г.).