Değerlendirilen boşalmanın yakınındaki fiili V0

Transkript

1 f Havalandırma Katsayısı: f: 1 Çok İyi Havalandırma Çok Kötü Havalandırma Havalandırma Katsayısı 1 5 arası bir katsayıdır. Havalandırma çok iyi ise f havalandırma katsayı 1 alınır. Çok Kötüyse 5 alınır. Havalandırmanın durumuna göre ara katsayılar ( 2, 3, 4 ) seçilebilir. Katsayıyı büyük almak sizi emniyetli tarafta tutar. Ele aldığınız tesisin havalandırma performansı konusunda emin değilseniz, emniyetli tarafta kalmak daha doğru olur. V z : Teorik Hacim V z = f * V k Değerlendirilen boşalmanın yakınındaki fiili V0 m 3 havalndırmaya tabii toplam hacimdir Açık havaya açılan boşalma yerleri için V O =3400 m 3 alınır. Diğer durumlarda kaçağın bulunduğu odanın (Kapalı alanın) hacmi alınır. ( dv/dt) min = ( dg/ dt ) max * T k * LEL m * 293 Vk = ( dv/dt) min C C : Birim zamandaki hava C= (dv o /dt) değişim sayısı V o

2 P C = P 0* (ɣ+1) ɣ/(ɣ-1) 2 P C P 0 ɣ Kritik Basınç Kabın dışındaki basınç Adyabatik genleşmede politropik indeks P C > P P > P C Ses altı hızda gaz yayılması Ses hızında gaz yayılması ɣ = M*C P M*C P -R C P Sabit basınçta özgül ısı j/kgk M Gazın molekül ağırlığı kg/kmol

3 2. Adım Gaz Yayınımının Ses altımı yoksa ses hızında mı yayıldığının tespitinden sonra bu yayılma oranlarının hesabı yapılmalıdır. Yayınımla ilgili temel kavramlar, aşağıdaki gibidir. Asgari Volümetrik Hava (dv/dt) min Akış Oranı (m3/s) Boşalma Kaynağındaki (dg/dt) max Azami Oran (kg/s) k Lelm Ye Uygulanan Emniyet Faktörü Tipik Olarak Sürekli Ve Ana Boşaltma Dereceleri İçin K=0,25 0,25 Tali Boşalma Dereceleri İçin K=0,5 0,5 T Ortam Sıcaklığı Kelvin

4 Ses Hızında Gaz Yayınımında, Gazın Sızıntı Yeri Çıkışındaki Yayınma Hızı Hesabı V S = (ɣ*r*t/m) 1/2 = m/s Ses Hızı Altında Gaz Yayınımında, Gazın Sızıntı Yeri Çıkışındaki Yayınma Hızı Hesabı V O = dg/dt/(ƥ O. S) = m/s P O : Atmosfer Basıncı Kap içindeki Gazın P: Basıncı ƥ: Kap içindeki Gazın Yoğunluğu ƥ O : Genleşen Gazın Yogunluğu ƥ O = ƥ*(p O /P) 1/ɣ = kg/m 3 ƥ= P*M/(R*T)= kg/m 3 Gazın Ortamda Kalıcılık süresi= (-f/c*(ln(lel*k/x O )))

5 Havalandırma derecesinin belirlenmesi konusunda sayısal örnek: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 1 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Toluenin Moleküler Kütlesi Yayınımın Kaynağı Toluen Buharı 92,14 kg/kmol Havalandırma Alt Patlama Limiti kg/m 3 ( % 1.2 hacimce 9 Emniyet Faktörü, k 0.25 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 2,8X10-10 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Kapalı ortam Koşulları, Hava değişiminin sayısı, C 1/h, (2,8X10-4 /s Havalandırma Kalite faktörü, f 5 ( Çok kötü havalandırma durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 20 O C ( 293 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1 Bina Boyutu ( Hacmi), V O 10 m X 15 m x 6 m Taze havanın,minumum volümetric 8hacimsel9 akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 2.8X10-10 /(0.25x0.046)x293/293=2.4X10-8 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=5x2,4X10-8 /2.8X10-4 =4,3X10-4 m 3 Kalıcılık Süresi; Bu ifade sürekli yayınımın olduğu durumlarda geçerli değildir. Yani patlayıcı gaz devamlı ortamdadır. Belli bir süre sonra kaybolmaz. Sonuç: Teorik hacim V Z ihmal edilebilir bir değerdedir. VZ < 0.1 m3 olduğundan, havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre yüksek olarak düşünülebilir. Eğer havalandırmanın mevcut durumu, İyi ise, ihmal edilebilir bir zone O bölgesi olacaktır.

6 Havalandırma derecesinin belirlenmesi konusunda sayısal örnek - 2: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 1 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Toluenin Moleküler Kütlesi Yayınımın Kaynağı Toluen Buharı 92,14 kg/kmol Flanş arızası (Flanşta sızıntı) Alt Patlama Limiti kg/m 3 ( % 1.2 hacimce 9 Yayınım dercesi İkincil (tali) yayınım Emniyet Faktörü, k 0.5 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 2,8X10-6 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Kapalı ortam Koşulları, Hava değişiminin sayısı, C 1/h, (2,8X10-4 /s Havalandırma Kalite faktörü, f 5 ( Çok kötü havalandırma durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 20 O C ( 293 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1 Bina Boyutu ( Hacmi), V O 10 m X 15 m x 6 m Taze havanın,minumum volümetric 8hacimsel9 akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 2.8X10-6 /(0.5x0.046)x293/293=1,2X10-4 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=5x1,2X10-4 /2.8X10-4 =2,2 m 3 Kalıcılık Süresi; t=-f/cln((lelxk)/x O )=-5/1ln(1,2x0,5/100)=25,6 saat Sonuç: Teorik hacim V Z, bina hacmi V O dan önemli ölçüde küçük olmasına rağmen 0,1 m 3 den büyüktür. Bu temelde; havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre orta olarak düşünülebilir. Ancak, alevlenebilir atmosfer kalıcı olabilir ve Zone 2 tanımlaması karşılanamayabilir. Ref: (IEC , Ed.1.0(2008) MOD)

7 Havalandırma derecesinin belirlenmesi konusunda sayısal örnek - 3: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 3 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Propanın Moleküler Kütlesi Yayınımın Kaynağı Alt Patlama Limiti Yayınım dercesi Propan gazı 44,1 kg/kmol Tank Doldurma Memesi kg/m 3 ( % 2,1 hacimce) Birincil (Ana) yayınım Emniyet Faktörü, k 0.25 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 0,005 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Kapalı ortam Koşulları, Hava değişiminin sayısı, C 20/h, (5,6X10-3 /s Havalandırma Kalite faktörü, f 1 ( Çok iyi havalandırma durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 35 O C ( 308 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1,05 Bina Boyutu ( Hacmi), V O 10 m X 15 m x 6 m = 900 m 3 Taze havanın,minumum volümetric (hacimsel) akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 0,005/(0.25x0.039)x308/293=0,6 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=1x0,6/5,6X10-3 =1,1X10 2 m 3 Kalıcılık Süresi; t=-f/cln((lelxk)/x O )=-1/1ln(2,1x0,25/100)=0,26 saat Sonuç: Teorik hacim V Z, ihmal edilebilir büyüklükte değildir. Fakat bina hacmi V O da aşmamaktadır. Bu kriterler çerçevesinde ; havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre orta olarak düşünülebilir. 0,26 saatlik kalıcılık ile, operasyon sıklıkla tekrarlanmadıkça, zone 1 tanımlaması karşılanamayabilir. Ref: (IEC , Ed.1.0(2008) MOD)

8 Havalandırma Derecesinin Belirlenmesi Konusunda Sayısal Örnek-4: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 4 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Amonyağın Moleküler Kütlesi Yayınımın Kaynağı Alt Patlama Limiti Amonyak Gazı kg/kmol Evaporatör valfi kg/m 3 ( % 14.8 hacimce) Yayınım Derecesi İkinci ( Tali ) Emniyet Faktörü, k 0.5 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 5X10-6 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Kapalı ortam Koşulları, Hava değişiminin sayısı, C 15/h, (4,2X10-3 /s) Havalandırma Kalite faktörü, f 1 ( Çok iyi havalandırma durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 20 O C ( 293 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1 Bina Boyutu ( Hacmi), V O 10 m X 15 m x 6 m=900 m 3 Taze havanın,minumum volümetric (hacimsel) akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 5X10-6 /(0.5x0.105)x293/293=9,5X10-5 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=1x9,5X10-5 /4,2X10-3 =0,02 m 3 Kalıcılık Süresi; t=-f/cln(lelxk/x O )=-1/15ln(14,8x0,5/100)=0.17 saat ( 10 dakika ) Sonuç: Teorik Hacim V Z, ihmal edilebilir bir değere indirilir. Bu kriterler çerçevesinde ; havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre, yüksek ( V Z < 0.1 m 3 ) olarak değerlendirilebilir. Eğer havalandırmanın mevcudiyeti İyi ise, ihmal edilebilir durumda bir zone 2 olacaktır. Ref: Ref: (IEC , Ed.1.0(2008) MOD)

9 Havalandırma Derecesinin Belirlenmesi Konusunda Sayısal Örnek-5: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 5 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Propanın Moleküler Kütlesi Yayınımın Kaynağı Alt Patlama Limiti Propan Gazı 44,1 kg/kmol Kompresör Keçesi kg/m 3 ( % 2,1 hacimce) Yayınım Derecesi İkinci ( Tali ) Emniyet Faktörü, k 0.5 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 0.02 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Kapalı ortam Koşulları, Hava değişiminin sayısı, C 2/h, (5,62X10-4 /s) Havalandırma Kalite faktörü, f 5 ( Çok kötü havalandırma durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 20 O C ( 293 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1 Bina Boyutu ( Hacmi), V O 10 m X 15 m x 6 m=900 m 3 Taze havanın,minumum volümetric (hacimsel) akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 0,02 6 /(0.5x0.0309)x293/293=1,02 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=5x1,02/5,6X10-4 =9200 m 3 Kalıcılık Süresi; t=-f/cln(lelxk/x O )=-5/2ln(2,1x0,5/100)=11,4 saat Sonuç: 10 m X 15 m x 6 m boyutlarındaki bir oda içinde, Teorik Hacim V Z, odanın hacmi V O dan büyük olacaktır. Buna ilave olarak, kalıcılık süreside bir hali uzundur. Bu kriterler çerçevesinde ; havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre, Kötü olarak değerlendirilebilir. Bu durumda alan en iyimser olarak zone 1 olarak sınıflandırılır ve hatta, havalndırmanın durumu na bakılmaksızın zone o olarak değerlendirilebilir. Bu kabul edilemez bir durumdur.acilen, sızıntı oranını azaltmak için veya kompresör keçe civarına yerel gaz tahliye çıkışı koyarak havalandırmayı önemli ölçüde iyileştirmek için gerek duyulan adımlar atılmalıdır. Ref: Ref: (IEC , Ed.1.0(2008) MOD)

10 Havalandırma Derecesinin Belirlenmesi Konusunda Sayısal Örnek-6: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 6 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Metanın Moleküler Kütlesi Yayınımın Kaynağı Alt Patlama Limiti Metan Gazı 16,05 kg/kmol Boru Bağlantısı kg/m 3 ( % 5 hacimce) Yayınım Derecesi İkinci ( Tali ) Emniyet Faktörü, k 0.5 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 1 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Dış Ortam Koşulları, Minumum rüzgar Hızı Hava değişiminin sayısı, C 0,5 m/s > 3X10-2 / s Havalandırma Kalite faktörü, f 1 ( Çok iyi havalandırma ( Zaten dış Ortam ) durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 20 O C ( 293 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1 Taze havanın,minumum volümetric (hacimsel) akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 1/(0.5x0.033)x293/293=59,3 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=1x59,3/3X10-2 =2000 m 3 Kalıcılık Süresi; t=-f/cln(lelxk/x O )=-1/0,03ln(5x0,5/100)=123 Saniye Sonuç: Teorik Hacim V Z, ihmal edilebilir değildir.v O hacmi, dış ortam şartları için yapılan kabule göre 3400 m 3 alınır. Bu kriterler çerçevesinde ; havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre, Orta olarak değerlendirilebilir. Dış ortam koşullarında, havalandırmanın mevcudiyeti İyi dir. Ve bu nedenle, sözkonusun alan zone 2 olarak sınıflandırılır. Ref: Ref: (IEC , Ed.1.0(2008) MOD)

11 Havalandırma Derecesinin Belirlenmesi Konusunda Sayısal Örnek-7: Bu örneklerde X O = %100 olarak kabul edilmiştir. Bu durum hesaplamada kötümser sonuç verebilir. Ancak emniyetli bölgede kalınmasını daha fazla garanti eder. Hesap no: 7 Yayınımın Karakteristiği; Alevlenebilir Malzeme Toluenin Moleküler Kütlesi Toluen buharı 92,14 kg/kmol Yayınımın Kaynağı Flanş Arızası 8 flanşta Sızıntı ) Alt Patlama Limiti kg/m 3 ( % 1,2 hacimce) Yayınım Derecesi İkinci ( Tali ) Emniyet Faktörü, k 0.5 Yayınımın Oranı, (dg/dt) maks 6X10-4 kg/s Havalandırmanın Karakteristiği; Kapalı Ortam Koşulları, Hava değişiminin sayısı, C 12 / h (3,33 X 10-3 / s Havalandırma Kalite faktörü, f 2 ( iyi havalandırma durumu ) Ortam Sıcaklığı, T 20 O C ( 293 K ) Sıcaklık Katsayısı, ( T/293 K ) 1 Taze havanın,minumum volümetric (hacimsel) akış debisi; (dv/dt) min =(dg/dt) maks /kxlelxt/293 = 6X10-4 /(0.5x0.046)x293/293=26X10-3 m 3 /s Teorik hacim V Z nin değerlendirilmesi V Z =fx(dv/dt) min /C=2x26X10-3 /3,33X10-3 =15,7 m 3 Kalıcılık Süresi; t=-f/cln(lelxk/x O )=-2/12ln(1,2x0,5/100)=0,85 saat ( 51 Dakika) Sonuç: Teorik Hacim V Z, ihmal edilebilir değildir, fakat V O hacmini de aşmamaktadır. Bu kriterler çerçevesinde ; havalandırmanın derecesi, ele alınan bölgeye ve yayınım kaynağına göre, Orta olarak değerlendirilebilir. Eğer, havalandırmanın mevcudiyeti, 1İyi ise, alan zone 2 olarak değerlendirilmelidir. Kalıcılık süresi esas alınırsa, zone 2 tanımlaması karşılanacaktır., Ref: Ref: (IEC , Ed.1.0(2008) MOD)

12 Ölçekli Menzil hesab ve Patlama Etkisi: Ölçekli mesafe (menzil) hesabı, patlamanın patlama noktasından uzaklığa göre hangi noktada ne etki yaratabileceğini görebilmek için yapılır. Z=R/W 1/3 şeklinde formülüze edilmiştir. Burada: Z: Ölçekli menzil (m/kg 1/3 ) R: Etkinin hesaplanması istenen mesafe (m) W: Eşdeğer TNT kütlesi (kg) Burada bulunan Z değerinden hareketle aşağıdaki formül kullanılarak R mesafede patlamanın oluşturduğu basınç bulunmaya çalışılır. Buna göre de, bu çalışmanın en başında verdiğimiz basınç etkisine göre yıkım tablosundan hareketle ele alınan menzil içinde ne gibi bir yıkım etkisi olacağı kestirilmeye çalışılır. Log 10 Ø= ( ) (not formüldeki i indislerini tam yazamadım. C nin önündeki alt indis parantezin dışındaki üst indis olacak.) Bu formüldeki katsayılar için Lees in 1996 yılındaki yayınladığı makaledeki patlama parametreleri tablosundaki değerler kullanılır. Kaynak: Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis American İnstitute of Chemical Engineers AICHE publishing.

13 Örnek Senaryo ( Ref: MMO/ Mehmet Gültek İstanbul Şubesi eğitiminden alınmıştır.): Bir Kimya tesisine; Yer üstü tank sahasında, 12 tonluk tolüen ve yine 12 tonluk ksilen tankı bulunmaktadır. Yer altında ise; 8 tonluk butil akrilat tankı bulunmaktadır. Tankların yükseklikleri 5m dir. Tanklardaki kimyasallar, hava ( pnömatik, patlayıcı ortamda elektrik tahrikli veya içten yanmalı fosil yakıtlı pompalar kullanılmaz ) ile çalışan bir pompa ile üretim tesisine aktarılmaktadır. Kimyasalların taşındığı iletim ve bağlantı boruları 100 mm çapındadır ve işletme basıncı sözkonusu sistemde 5 bardır. Üretim tesisinin bulunduğu bina 8 metre genişliğinde 10 metre derinliğinde ve 8 metre yüksekliğindedir. Binaya patlayıcı ortam oluşmasını önlemek için, saate 5000m 3 hava verilmektedir. Üretim tesisinde üzerinde 1600 mm çapında ahşap kapak bulunan cm3 lük mikser kazanında üretim yapılmaktadır. Kazanın basıncı atmosfer basıncındadır. Üretim tesisinde bir tane, 3 metre eninde ve 5 metre yüksekliğinde bir araç giriş kapısı vardır. Cephelerde, 32 m 2 pencere ve çatıda 2 adet 2,5 m 2 yüzey alanına sahip zayıf yapılı duman tahliye kapağı bulunmaktadır. Cephe ve çatı kaplama malzemesi sandviç paneldir. Bu verilere göre bu tesis için bir PKD hazırlanması istenmektedir. Buna göre gerekli PKD yi hazırlayınız. Bunu aşağıdaki soruların yanıtlarını sırayla hazırlayarak yapabilirsiniz. Sorular: 1)Patlayıcı Ortam oluşturabilecek yerleri belirleyin. a- Madde ve Malzeme listesi b- İşyerindeki yanıcı sıvı ve gazlar tablosunu doldurunuz. c- Patlayıcı ortam sınıflandırma tablosunu hazırlayınız. Şekil 1

14 2)Kimyasal Madde Güvenlik paramaetreleri tablosunu doldurunuz a- Politropik İndeks hesaplaması b- İlgili Kimyasalların Molekül ağırlıklarını ve Cp değerlerini bulunuz. 3) Ortam ölçüm tablosunu oluşturunuz. 4)Tehlikeli bölge sınıflandırma tablosunu doldurunuz. a- Yayınım (boşalma) derecelerini belirleyiniz. b- Basıncı hesaplayınız. c- Havalandırma tiplerini belirleyiniz. d- Havalandırma derecelerini belirleyiniz. e- Havalandırma kullanılabilirliğini belirleyiniz. f- zone (bölge) tablosunu oluşturup doldurunuz. g- bölge sınıfını belirleyiniz. 5) Ex Teçhizat listesi uygunluğunu aşağıda verilen bilgilere göre değerlendiriniz (doğrumu seçilmiş, yanlış mı ) ve mikser için etiket bilgisini oluşturunuz. a- Konveyör motoru : Ex II 2G I Ex e IIA T1 Gb b- Kontrol Panosu : Ex II 2G I Ex e IIB T2 Gb c- Mikser Motoru :? ( hesap sonuçlarına göre siz belirleyin ) 6)Olması gereken açıklık miktarını belirleyin ve mevcut ortamla mukayese ediniz. 7)Öneri listesi oluşturunuz.

15 Patlama Etkisinin Belirlenmesi: Kapalı Alanda - Eşdeğer TNT Modeli Açık Alanda - ALOHA ( Areal Locations of Hazardous ) Modeli Bu modelin internette programı mevcuttur. İsteyen indirip kullanabilir. Eşdeğer TNT Modeli: Bu model, yakıt buharı 4 hava karışımlarının patlaması durumunda ortaya çıkacak patlama enerjisine eşdeğer TNT ( Dinamit ) miktarını hesaplamayı esas alır. Daha sonra ölçekli menzil hesaplaması yapılır. Hesapla bulunan TNT eşdeğer kütlesinin patlamasıyla ortaya çıkacak enerjinin oluşturacağı basınç artışının hesaplamasıdır. Eşdeğer TNT kütlesinin heaplanması: Yanıcı madde miktarının eşdeğer olduğu TNT patlayıcı madde miktarı: W=(Ý.M.E C )/E TNT W: Eşdeğer TNT Kütlesi Ý : Ampirik patlama katsayısı M : Yanıcı madde kütlesi (kg) E C : Yanıcı madde yanma ısısı (kj/kg) E TNT : TNT nin yanma ısısı (kj/kg) Bu değer 4765 kj/kg dır.

16 Basınç Artışı Bar Psi V z = f * V k V z : Teorik Hacim 0,0027 0,04 ( dv/dt) min : Asgari volümetrik hava akış oranı (m 3 /s) 0,0103 0,15 Cam kırıkları oluşur. 0,0275 0,4 Çok hafif yapısal hasarlar ( dv/dt) min = ( dg/ dt ) max * T 0,0034 0,5-1,0 0,048 0,7 Ahşap tip evlerde hafif yapısal hasar 0,068 1 Evlerin kısmen yıkılması, yaşanmaz hale gelmesi 0,1378 1,0-2,0 Oluklu sac panellerle, sandviç panellerin bükülmesi, kıvrılması Vk = ( dv/dt) min C : Birim zamandaki hava değişim sayısı 0,1723 2,5-12,2 Şarapnel etkisi gösteren, uçuşan kesici parçaların oluşumu C Kagir binalarda duvar ve çatıların kısmi çökmesi Tuğla binalarda duvarların çatlaması Topluluğun % 90'nına kadar kulak zarı yırtılması Tuğla binaların % 50 yıkılması Beklenen Hasar Yüksek ses 143 db, sonik dalga ile cam kırılması Pencerelerin oynaması, sökülmesi 0, Çelik yapıların kayması, zeminden oynaması 0, Ahşap telefon direklerinin yıkılması Evlerin tümden yıkılması 0, Yüklü tren vagonlarının devrilmesi (dv/dt) min (dg/dt) max 0, Yüklü tren vagonlarının parçalanması C= (dv o /dt) k T k * LEL m * 293 Asgari volümetrik hava akış oranı Boşalma kaynağındaki azami oran LEL m ye uygulanan emniyet faktörü tipik olarak Sürekli ve Ana boşaltma dereceleri için k=0,25 Tali boşalma dereceleri için k=0,5 Ortam sıcaklığı (m3/s) (kg/s) K 0, Tüm binanın yıkılma olasılığı V o 0, ,5-29,0 Direk blast etkileri sonucu bölgede yaşayan bireylerin % 1 ' den % 99 ' a kadar ölmesi dvo/dt V o Değerlendirilen hacimden geçen toplam temiz hava akış oranı Değerlendirilen boşalmanın yakınında fiili havalandırmaya tabii olan hacimdir LEL m = 0,416 x 10-3 x M x LEL v M: kg/kmol

17 SENARYO HESAPLAMALARI 1 Ele alınan sistemde, belirlenen noktalardaki akışın ses üstü mü ses altı mı olduğunu belirlemek için incelediğimiz sistemdeki tüm gazlar için P C basıncını hesaplıyoruz. Bunun çin formülümüz daha önceki kısımlarda belirttiğimiz üzere; P C = P 0* (ɣ+1) ɣ/(ɣ-1) 2 Burada P O atmosfer basıncını ɣ ise ilgili gazın izotropik indeksini göstermektedir. Yine önceki bölümlerdeki paylaşımlarımızdan; ɣ = M*C P M*C P -R Önce hesap için bize gerekli olanları bir tabloda toplayalım: İncelene Kimyasallar v ve Fiziksel Özellikleri Molekül Ağırlığı kg/kmol SabitBbasınçta Özgül Isı J/KgK Toluen 92, Ksilen 106, Butil Akrilat Somra Bu değerleri kullanarak ele aldığımız sistemdeki her bir gaz için ploitropik indeksi hesaplayalım ve tablo yapalım. Politropik İndeks: ɣ P C (Pascal) Toluen 1,055 1,68X10 5 Ksilen 1,048 1,68X10 5 Butil Akrilat 1,035 1,67x10 5 Daha sonra bulan PC basıncı gaz veya sıvı yayınım olasılığı olan her noktadaki sistem basıncı ile karşılaştıırlır. PC > P ise yayınım sesaltı hızda gerçekleşir. PC < P ise yayınım ses hızında gerçekleşir. Yayınımın hız karakteristiği belirlendikten sonra, her yayınım olasılığı olduğu kabul edilen noktada, yayınım karakteristiğine uygun formüle göre ilgili sıvı/gaz ın yayınım oranı (dg/dt) hesaplanır.

18 SENARYO HESAPLAMALARI 2 Örneğimizde çizimi verilen tesiste patlayıcı ortamın oluşabileceği yerleri belirleyelim ve bir tablo haline getirelim. Depolanan kimyasal miktarı için tablo yapalım. Ölçüm sonuçlarını tabloyalım Bilgi Notu: Aynı sıcaklıkta buharlaşma basıncı yüksek olan bir kimyasalın uçuculuğu daha yüksek, kaynama noktası daha düşüktür. Patlayıcı ortam oluşabilecek bölümler Patlayıcı Ortam Kaynağı Bölge Açıklama Bölümlerin Adı Açık alan Kapalı Alan Gaz/sis/Buhar Toz 1 Tank Sahası X Gaz - 2 Yeraltı.tank X Gaz - Bölümü 3 İmalathane X Gaz - Hammadde Kodu Kimyasallar Tank Büyüklüğü 1 Numaralı Tank 10- (CAS noları yazılacak) Toluen 12 Ton 2 Numaralı Tank 10- Ksilen 12 Ton 3 Numaralı Tank 10- Butil Akrilat 8 Ton Fiili Ölçüm Yaptırılması gereken yerler ve ölçülecek değerler No Ölçüm Yeri Kimyasal Patlayıcılık Sınırları Ölçüm sonucu % V LEL UEL LEL (%V) Ksilen Değerlendirme %25 LEL (% V) 1 Üretim Kapı 1,1 7. < < %25 X önü 2 Tank sahası Ksilen.. X < <%25 (Dış alan) 3 Üretim toluen < <%25 X Sıcaklık O C Bu ölçümler akredite kuruluşlarca yapılır. Ölçümüm yapıldığı andaki sıcaklık

19 SENARYO HESAPLAMALARI 3 Ele aldığımız tesisteki belirlenen kimyasallar için hesabımıza devam edecek olursak, bu kimyasalların Güvenlik Parametrelerini tablo haline getireceğiz. Tablomuzu TS EN :2009 Tehlikeli Bölge Sınıflandırma Bilgi Sayfası 1. Bölüm: Yanıcı Madde Listesi ve Karakteristikleri bölümündeki tablo formatında oluşturacağız. Ele alınan tesisin adı: xxxxxxxxxxx Yanıcı Madde No Madde Adı Bileşim CAS No Parlama Noktası ( C O ) LEL Kg/m 3 Vol. % Buhar Basıncı 20 O kpa Uçuculuk Erime Sıcaklığı ( C O ) Kaynama Sıcaklığı ( C O ) Polytropic İndex Gaz veya Buharın Havaya Göre Nisbi Yoğunluğu Tutuşma sıcaklığı 1 Toluen , , ,055 3,1 480 IIA T1 2 Ksilen , ? -26, ,048 3,7 464 IIA T1 3 Butil Akrilat , ,5-64, , II T2 Normal Olarak Buhar Basıncı verilir. Bu bilgi yoksa ; o zaman kaynama noktası kullanılabilir ( Madde d ) Not:LEL m =0,416X10-3 XMXLEL V Fiili Yapılan Ölçüm sonuçları aşağıdaki gibi olsun; No Ölçüm Yeri Kimyasal Patlayıcılık Sınırları Ölçüm sonucu % V LEL UEL LEL (%V) Ksilen Değerlendirme %25 LEL (% V) Sıcaklık O C 1 Üretim Kapı önü 1,1 7 0,024 <1,1 < % Tank sahası Ksilen (Dış alan) < 0,001 <1,1 <% Üretim toluen ,025 <1,27 <%25 12 ( C O ) Gaz Grubu Yüzey Sıcaklık Sınıfı Referans Çizim: Layout: Diğer Bilgiler

20 Referans SENARYO HESAPLAMALARI 4: Elimizdeki Kimyasalların Tutuşma enerjisini de tablomuza ekleyelim. Kimyasal Madde LEL % V UEL% V Parlama Noktası C KTS (Kendiliğinden Tutuşma Sıcaklığı) ETE ( En Düşük Tutuşma Enerjisi mj) Toluen 1, ,24 Ksilen ,2 Butil akrilat ( Diğerlerine göre çok yüksek ) TEHLİKE BÖLGE SINIFLANDIRMASI ( TABLO 2.26 ) Prosesler: Toluen için; Tanker Boşaltma,Tanka Depolama, İmalata Transfer, Üretim Boşalma Kaynağı Yanıcı Madde Havalandırma Tehlikeli bölge Çalışma Boşalma Bölge Ref. Sıcaklığı ve Durum Tip Yayılma Sınırı Diğer Bilgi Adı Yeri Derecesi Derece Kullanılabilirlik Tipi Ref. (b) Basıncı (c) (d) ve görüşler (a) (Zone) C kpa Dikey Yatay 1 Tank Havalandırma bacası Sürekli (Atmosfere açılıyor) G Doğal Yüksek İYİ Zone1 3m (standartan alınan veri ) S Doğal orta İYİ 2 1,8 2 Tank Dip Vanası İkincil (Tali) (ΔP=ƥgh+P atm) 3 3 Üretim Yüzeyden Ana G Yapay orta ORTA Mikser Buharlaşma Tankı (a) S-Sürekli, A-ana, T-Tali (b) Kısım X deki Liste numarası (c) G-Gaz, S-Sıvı, SG-Sıvılaştırılmış Gaz, K-Katı (d) T-Tabii, S-Suni 3m (standartan alınan veri )

21 b- Sesaltı Hızda Gaz yayınım hesabı örneği 20 O C sıcaklıkta bir metan gazı tankında, tankın genleşme emniyet valfi 0,005 bar a ayarlanmıştır. Bir arıza sırasında tankın 10 cm 2 lik bir delikten sızıntı yaptığı varsayılmaktadır. Gaz yayınım oranı ve ilk anda gazın yayınım hızı nedir? P=1,005 x 10 5 pa tank içindeki gazın basıncı. P O =10 5 Pa Atmosfer Basıncı T=253 k M=16 Kg/kmol Metan gazının moleküler kütlesi S=10-3 m 2 Sızıntının olduğu yerin kesit alanı γ =1,32 Metan gazının adyabatik genleşmede politropik indeksi P C = P 0* (ɣ+1) ɣ/(ɣ-1) 2 Pc değerler yukarıdaki formülde yerine konulursa, P C =1,84X10 5 pa P < P C olduğundan gaz yayınımı sesaltı hızda gerçekleşir. Sesaltı gaz yayınımında formül; (dg/dt)max = S*P*(M*2*ɣ/(R*T*(ɣ-1))*(1-(P 0 /P) (ɣ-1)/ɣ) )) (1/2) *(P 0 /P) (1/ɣ) dg/dt= 2.8X10-2 kg/s bulunur. V O =dg/dt/ρ O S = 35 m/s bulnur. Ref: AS/NZS :2009

22 dg dt dg = S (2ƥΔp) 1/2 dt Sıvının yayılma oranı S Yayılmanın gerçekleştiği kesit alanı m 2 ƥ Sıvının yoğunluğu kg/m 3 Δp Sızıntının gerçekleştiği açıklıktaki basınç farkı Pascal = Veri Giriş S: 1,00E-05 m 2 ƥ: 790 kg/m 3 Δp: Pascal kg/s dg = S (2ƥΔp) 1/2 dt Sonuç 6,65E-02 kg/s

23 Sıvı Yayınımı Örnek Problem Bir Kimyasalın Sıvı halde Boşalma Oranı - Örnek ( Makine Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi Eğitiminden alınmıştır.) Ürün Geometri Emniyet Yayılma noktası :Aseton : 3 metre boyunda tank : Gaz tahliye vanası :Tank dibindeki bağlantı flanşında sızıntı. Yayılma Kesiti :1mm 2 =10-6 m 2 Ƥ(yoğunluk) :790 kg/m 3 g (yer çekimi ivmesi ) :9.81 m/sn 2 Basınç farkı : P V =5X10 3 pa (maksimum basınç, kap içi ) P= P V + Ƥgh = 5X X 9,81 X 3 =2,8 X 10 4 Pa Yayılma Oranı: Sıvı için daha önce paylaşılan sıvı yayınım dosyasındaki bağıntıya göre; dg/dt=s.(2. Ƥ. P) 1/2 = ( ,8X ) 1/2 = 6,7 X 10-3 kg/s

24 TNT Modeli için örnek. (Ref: M.Gültek ve S.Gültek MMO eğitiminden alınmıştır.) Örnek1. Ortama yayılan 10ton propan gazının patlamasının oluşturacağı etkinin, eş değer TNT kütlesinin bulunması: Formülümüze hatırlayacak olursak; W=(Ý.M.E C )/E TNT W=(0,05).(10000 kg) kj/kg)/4765(kj/kg) W=4520 kg TNT eşdeğer kütlesi bulunur. Örnek kg kütlesi olan TNT maddesinin veya eşdeğerinin patlaması sonucu, patlama merkezinden 10 m uzaklıkta oluşacak basınç artışının hesaplanması. İlk adım: Z=R/W 1/3 formulünden ölçekli mesafenin belirlenmesi yapılır. Z=10m/(10 kg) 1/3 Z=4,64 m/kg 1/3 bulunur. İkinci adım. Log 10 P= ( ) formülünden =-0,2143+1,3503log(4,64)=0,6859 (parantezin içinin değeri, daha sonra i=11 e kadar iterasyon yapılıp hepsi toplanacak ) a=-0,2143 b=1,35 Lees tablosundan alınan katsayılar. Sonuçta; Log 10 P=49,72 kpa çıkar buradan artık P çekilebilir.

25 Veri Tablosu Şimdi Ele aldığımız alandaki kimyasallarla ve hesaplamalarda kullanılabilecek elimizdeki ( tesisin fiziki durumuna ait ) tüm değerlerle ilgili olarak derlediğimiz verileri bir tabloda toplayalım. Tesis Bilgisi: Tanklar Tesise Basılan Temiz Hava: Kimyasal Transfer Boru çapı: Mikser Kazanı Hacmi: Tesis Kapı Boyutu: Boyutları: 8m x 10m x 8m 12 Ton Ksilen 12 Ton Toluen 8 Ton Bütil Akrilat V Temiz Hava=5000 m 3 /Saat Tesis ile İlgili Eldeki Sayısal Büyüklükler V OTesis = 640 m 3 V OAçıkalan=3400 m 3 Tank yüksekliği h=5 m d Boru=100 mm İşletme Basıncı: P İşletmeBoru = 5 bar Kazan Kapağı V Kazan= cm 3 Çapı: 5m x 3m A TesisKapı=5x3=15 m 2 d KazanKapağı=1600 mm Pencere Alanı: A Pencere=32 m 2 Çatı Kapak Alanı: A Çatı=2x2.5=5 m 2 Parlayıcı Patlayıcı Kimyasallar Yoğunluk: LEL VALT - LEL VÜST Tesiste Bulunan Kimyasallar ve Özellikleri C P K G (dp/dt) Bar/Sn P Maks Bar Alev Hızı Molekül Ağırlığı Toluen 0,86 g/cm kj/kgk 63 3,3 41 cm/sn g/mol Ksilen 0,864 g/cm kj/kgk g/mol Butil akrilat 0,89 g/cm 3 1, kj/kgk g/mol En düşük Tutuşma Sıcaklığı Parlama Noktası 480 O C O C O C 39 Üniversal Gaz Sabiti: R=8314 J/MolK Malzeme Listesi Yanıcı Yanıcı Olmayan 1 Solventler X 2 Monomerler (bağlayıcı kimyasallar) X 3 Diğer yanıcı kimyasallar (alkoller gibi) - (bu sistemde yok) - Tablonun Diğer kısımlarını sistemde bulunan öteki sıvı ve gazlar için sizler tamamlayabillir misiniz? Sizlere tabloda gerekli olan ama MSDS lerde olmayan bazı özelliklerin bulunması için ayrıca bazı dikkat edilecek yapısal durumlar için faydalı olacak NFPA standartlarını da ekliyorum. Çoklu katılım olursa daha bir iş çıkacaktır.

26 Yanma Hızı ( Şiddeti): (Not: literatürdeki tam tercüme yanma şiddeti olarak Türkçeye çevrilmesi uygun olabilir. Ancak birim den ötürü hız deniyor diye düşünüyorum ) Verilen bir yakıt konsantrasyonu için yanma hızı S O sıcaklık ve basınca bağlıdır.. Mühendislik çalışmaları için bağıntı ( Metghalci & Keck 1982 ) genellikle aşağıdaki gibi alınmaktadır. S O =S r (T 0 /T r ) α.(p/p 0 ) ƥ Burada PO (bar ) ve TO (Kelvin) olarak ilk basınç ve sıcaklıktır. P r (Bar) ve.t r (K), S r ( m/sn)referans yanma hızı değerinin ölçüldüğü koşullardaki basınç ve sıcaklıktır. Α üsteli genellikle 2 alınır. Ƥ üsteli ise malzemeye bağlı bir üsteldir. Gerçekte, S0ın basınça bağlılığı, Ƥ hidrokarbonlar için 0.25 ( Shepherd et al. 1997) ve fakir hidrojen hava karışımları için 0,2 ( Gelfand 2000 ) civarlarında olduğu için oldukça zayıftır. Alev Hızı: Gaz patlamalarında, alevin ön kısmı ateşleme noktasından uzağa bir gaz hava karışımı şeklinde ilerlemektedir. Yanma ürünlerinin genleşmesi, yanmamış karışımı ateşleme noktasından uzağa doğru iten bir piston gibi davranır. Pistonu, yanmamış gazı içinden akmasına izin veren gözenekli bir yapı gibi düşünmek olayın mekanizmasını anlamak açısından yardımcı olacaktır. Sabit bir konuma göre, alev ön cephesinin hızı akış ve yanma şiddetlerinin toplamıdır. Gaz karışımının ilk halde sakin olduğunu, akışın laminer (çizgisel) olduğunu, Alev yüzeyinin düzgün ve yanmamış gazların daima genleşen alev cephesinin arkasında tutulduğunu farz edin. Bu durumda, Alev hızı ve yanma şiddeti arasındaki bağıntı aşağıdaki gibi ifade edilebilir. Harris Bağıntısı V F =ES O Genleşme faktörü E, son ve ilk durumlardaki karışım hacimlerinin sabit basınçtaki oranıdır. E=N f.t f /(N 0.T 0 ) Burada, Nf ve N0 ilk ve son durumda karışımın mol sayısını, T f ve T 0 da yine karışımın ilk ve son durumdaki sıcaklığını göstermektedir