HỆ THỐNG CHỮA CHÁY BẰNG KHÍ – TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHẦN 9: CHẤT CHỮA CHÁY HFC 227EA
Gaseous fire – extinguishing – Physical properties and system design
Part 9: HFC 227EA extinguishant
LỜI NÓI ĐẦU
TCVN 7161-9:2002 hoàn toàn tươngđương với ISO 14520-9:2000
TCVN7161-9:2002doBankỹ thuậttiêuchuẩnTCVN/TC 21ThiếtbịPCCCbiênsoạn,Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượngđề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.
1.1. Tiêuchuẩnnàyquyđịnhcácyêucầuriêngđốivớihệthốngchữacháybằngkhídùngchất chữacháyHFC227ea.Tiêuchuẩnnàybaogồmcácchitiếtvềtínhchấtvậtlý,đặctínhkỹ thuật, cách sử dụng và các khía cạnh an toàn.
1.2. Tiêuchuẩnnàyápdụngchohệthốnghoạtđộngởápsuấtdanhđịnh25barhoặc42barvới khí đẩy Nitơ. Điều này không loạitrừ việc sử dụng các hệ thống khá
TCVN7161-1:2002(ISO14520-1:2000)Hệthốngchữacháybằngkhí–Tínhchấtvậtlývà thiết kế hệ thống – Phần 1: Yêu cầuchung.
Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong TCVN 7161-1:2002.
4.1. Quy định chung
Chất chữa cháy HFC227ea phải phù hợp với đặc tính kỹ thuật cho trong Bảng 1.
HFC227ea là chất khí không màu, hầu như không mùi, không dẫn điện, có khối lượng riêng xấp xỉ sáulần không khí.
Tính chất vật lý cho trong Bảng 2.
HFCeadậptắtcácđámcháychủyếubằngbiệnpháplýhọcnhưngcũngbằngmộtsốbiện pháp hóa học.
Bảng 1 – Đặc tính củaHFC227ea
Đặc tính | Yêu cầu |
Độ sạch | Min 99,6%khối lượng |
Tính axit | Max 3x10-6 khối lượng |
Thành phần nước | Max 10x10-6 khối lượng |
Thành phần không bay hơi | Max 0,01%khối lượng |
Chất lơ lửng hoặc cặn | Không nhìn thấy |
Bảng 2 – Tính chất vật lý của HFC227ea
Tính chất | Đơn vị | Trị số |
Nguyên tử lượng | - | 170 |
Điểmsôi ở 1,013bar (tuyệt đối) | oC | -16,4 |
Điểmđôngđặc |
| -131,1 |
Nhiệt độ tớihạn |
| 101,7 |
Áp suất tớihạn | Bar tuyệt đối | 29,12 |
Thể tích tớihạn | cm3/mol | 274 |
Khối lượng riêng tới hạn | kg/m3 | 621 |
Áp suất hơiở 20oC | Bar tuyệt đối | 3,91 |
Khối lượng riêng thể lỏngở 20oC | kg/m3 | 1407 |
Khối lượng riêng bay hơi bão hòa ở20oC | kg/m3 | 31,176 |
Thể tích riêng của hơi quá nhiệtở 1,013 bar và ở20oC | m3/kg | 0,1373 |
Công thức hóa học |
| CF3CHFCF3 |
Tên hóa học |
| Heptaflopropan |
4.2. Cách sử dụng hệ thống HFC227ea
HệthốngnạptoànbộHFC227eacóthểđượcsửdụngđểdậptắttấtcảcácloạiđámcháy quy định trong Điều 4 của TCVN 7161-1:2002.
CácyêucầuvềchấtchữacháytheothểtíchcủavùngbảovệchotrongBảng3đốivớicác mứcnồngđộkhácnhau.Điềunàydựatrêncơsởcácphươngpahpschotrong7.6TCVN 7161-1:2002.
Nồngđộchấtchữacháyvànồngđộthiếtkếđốivớin-heptanvàbềmặtnguyhiểmcấpA chotrongBảng4.NồngđộđốivớicácnhiênliệukhácchotrongBảng5vànồngđộkhí trơ cho trong Bảng 6.
Bảng 3 – Lượng chất chữa cháy toàn bộ HFC227ea.
Nhiệt độ ToC | Thể tích hơi riêng S m3/kg | Yêu cầu khối lượng HFC 227ea trênđơn vị thể tích vùng bảo vệ, m/V (kg/m3) | |||||||||
Nồng độ thiết kế (theo thể tích) | |||||||||||
6% | 7% | 8% | 9% | 10% | 11% | 12% | 13% | 14% | 15% | ||
-10 | 0,1215 | 0,5254 | 0,6196 | 0,7158 | 0,8142 | 0,9147 | 1,0174 | 1,1225 | 1,2301 | 1,3401 | 1,4527 |
-5 | 0,1241 | 0,5142 | 0,6064 | 0,7005 | 0,7967 | 0,8951 | 0,9957 | 1,0985 | 1,2038 | 1,3114 | 1,4216 |
0 | 0,1268 | 0,5034 | 0,5936 | 0,6858 | 0,7800 | 0,8763 | 0,9748 | 1,0755 | 1,1785 | 1,2839 | 1,3918 |
5 | 0,1294 | 0,4932 | 0,5816 | 0,6719 | 0,7642 | 0,8586 | 0,9550 | 1,0637 | 1,1546 | 1,2579 | 1,3636 |
10 | 0,1320 | 0,4834 | 0,5700 | 0,6585 | 0,7490 | 0,8414 | 0,9360 | 1,0327 | 1,1316 | 1,2328 | 1,3364 |
15 | 0,134 | 0,4740 | 0,5589 | 0,6457 | 0,7344 | 0,8251 | 0,9178 | 1,0126 | 1,1096 | 1,2089 | 1,3105 |
20 | 0,1373 | 0,4650 | 0,5483 | 0,6335 | 0,7205 | 0,8094 | 0,9004 | 0,9934 | 1,0886 | 1,1859 | 1,2856 |
25 | 0,1399 | 0,4564 | 0,5382 | 0,6217 | 0,7071 | 0,7944 | 0,8837 | 0,9750 | 1,0684 | 1,1640 | 1,2618 |
30 | 0,1425 | 0,4481 | 0,5284 | 0,6104 | 0,6943 | 0,7800 | 0,8676 | 0,9573 | 1,0490 | 1,1428 | 1,2388 |
35 | 0,1450 | 0,4401 | 0,5190 | 0,5996 | 0,6819 | 0,7661 | 0,8522 | 0,9402 | 1,0303 | 1,1224 | 1,2168 |
40 | 0,1476 | 0,4324 | 0,5099 | 0,5891 | 0,6701 | 0,7528 | 0,8374 | 0,9239 | 1,0124 | 1,1029 | 1,1956 |
45 | 0,1502 | 0,4250 | 0,5012 | 0,5790 | 0,6586 | 0,7399 | 0,8230 | 0,9080 | 0,9950 | 1,0840 | 1,1751 |
50 | 0,1527 | 0,4180 | 0,4929 | 0,5694 | 0,6476 | 0,7276 | 0,8093 | 0,8929 | 0,9784 | 1,0660 | 1,1555 |
55 | 0,1553 | 0,4111 | 0,4847 | 0,5600 | 0,6369 | 0,7156 | 0,7960 | 0,8782 | 0,9623 | 1,0484 | 1,1365 |
60 | 0,1578 | 0,4045 | 0,4770 | 0,5510 | 0,6267 | 0,7041 | 0,7832 | 0,8641 | 0,9469 | 1,0316 | 1,1186 |
65 | 0,1604 | 0,3980 | 0,4694 | 0,5423 | 0,6167 | 0,6929 | 0,7707 | 0,8504 | 0,9318 | 1,0152 | 1,1005 |
70 | 0,1629 | 0,3919 | 0,4621 | 0,6338 | 0,6072 | 0,6821 | 0,7588 | 0,8371 | 0,9173 | 0,9994 | 1,0834 |
75 | 0,1654 | 0,3859 | 0,4550 | 0,5257 | 0,5979 | 0,6717 | 0,7471 | 0,8243 | 0,9033 | 0,9841 | 1,0668 |
80 | 0,1678 | 0,3801 | 0,4482 | 0,5179 | 0,5890 | 0,6617 | 0,7360 | 0,8120 | 0,8898 | 0,9694 | 1,0509 |
85 | 0,1704 | 0,3745 | 0,4416 | 0,5102 | 0,5903 | 0,6519 | 0,7251 | 0,8000 | 0,8767 | 0,9551 | 1,0354 |
90 | 0,1730 | 0,3690 | 0,4351 | 0,5027 | 0,5717 | 0,6523 | 0,7145 | 0,7883 | 0,8638 | 0,9411 | 1,0202 |
95 | 0,1755 | 0,3638 | 0,4290 | 0,4956 | 0,5636 | 0,6332 | 0,7044 | 0,7771 | 0,8616 | 0,9277 | 1,0057 |
100 | 0,1780 | 0,3587 | 0,4229 | 0,4886 | 0,5557 | 0,6243 | 0,6945 | 0,7662 | 0,8396 | 0,9147 | 0,9916 |
Chúthích–CácthôngtinnàydonhàsảnxuấtGreatLakesChemicalCorporation,USA cung cấp. Chứng chỉ liên quan tới sản phẩm FM200 và không đại diện cho bất kỳ sản phẩmnào khác chứa heptaflopropan. Ký hiệu:
−m/Vlàyêucầukhốilượngchấtchữacháy(kg/m3);đólàkhốilượng,tínhbằngkgcủa chấtchữacháyquyđịnhtrenm3 thểtíchbảovệđểtạoranồngđộchỉđịnhởnhiệtđộ quy định.
− Vlàthểtíchnguyhiểmthực(m3),đólàthểtíchbaokíntrừđikếtcấucốđịnhmàchất chữa cháy không thấmqua.
− T là nhiệt độoC, đólà nhiệt độ thiết kế trong vùng nguy hiểm;
− Slàthểtíchriêng(m3/kg);thểtíchriêngcủahơiHFC227eaquánhiệtởápsuất1,013 bar được tính bằng công thức:
S = k1 + k2T
Trong đó:
k1 = 0,1269; k2 = 0,000513
− Clànồngđộ%;đólànồngđộthểtíchcủaHFC227eatrongkhôngkhíởnhiệtđộchỉ định, và áp suất 1,013 bar tuyệt đối.
Bảng 4 – Nồng độ chấtchữa cháy chuẩn HFC 227 ea và nồngđộ thiết kế.
Nhiên liệu | N.độ chất chữa cháy % | N.độ thiết kế nhỏ nhất % |
Heptan | 6,6 | 8,6 |
Bềmặt nguy hiểmcấp Aa) | 5,8 | 7,5 |
Chúthích1–NồngđộchấtchữacháyđượccungcấpphùhợpvớiphụlụcBTCVN7161 – 1 : 2002, sử dụng chén nung VdS. Chú thích 2 – Được kiểmđịnh bằng phương pháp chén nung ULI toàn bộ phạmvi | ||
a) Xem7.5.1.3 TCVN 7161-1:2002. | ||
Bảng 5 – Nồng độ chấtchữa cháy HFC 227 ea và nồng độ thiết kế cho các nhiên liệukhác.
Nhiên liệu | N.độ chất chữa cháy % | N.độ thiết kế nhỏ nhất % |
Aceton | 6,5 | 8,5 |
Etanol | 7,6 | 9,9 |
Etylen Glycol | 7,8 | 10,1 |
Metanol | 9,9 | 12,9 |
Toluen | 5,1 | 6,6 |
Chú thích – Do phương pháp chén nung VdS cung cấp | ||
Bảng 6 – Nồng độ trơ HFC 227 ea và nồng độ thiết kế
Nhiên liệu | Độ trơ% | Thiết kế nhỏ nhất% |
Isobutan | 11,3 | 12,4 |
1 – Clo – 1,1 – Difloetan (HCFC 1416 | 2,6 | 2,9 |
1,1 – Difloetan (HCFC 152a) | 8,6 | 9,5 |
Diflometan (HCFC 32) | 3,5 | 3,9 |
Etylen Oxit | 13,6 | 15,0 |
Metan | 8,0 | 8,8 |
Pentan | 11,6 | 12,8 |
Propan | 11,6 | 12,8 |
Chúthích–NồngđộtrơcungcấpphùhợpvớicácyêucầucủaphụlụcDvà7.5.2của TCVN 7161 – 1:2002 |
|
|
Bấtkỳsựnguyhiểmnàođốivới con ngườidophunHFC227ea đềuphải đượcxemxéttrong thiết kế hệ thống.
Các nguy hiểmtiềmtàng có thể phát sinh từcác nguyên nhân sau:
a. Bản thân chất chữa cháy;
b. Các sản phẩmcủa đámcháy;
c. Các sản phẩm phân hủy của chấtchữa cháy kết quả của việc tiếp xúc vớiđámcháy.
Đối với các yêu cầu an toàn tốithiểu xem Điều 5 TCVN 7161-1:2002. Thông tin vềtính độclậpvới HFC 227 ea cho trong Bảng 7.
Bảng 7 – Thông tin vềtính độc đối với HFC 227 ea
Tính chất | Giá trị % |
ALC | >80 tại 20%O2 |
Mức tác động có hại khôngđwọc quan trắc(NOAEL) | 9,0 |
Mức tác động có hại thấp nhất quan trắc được(LOAEL) | 10,5 |
Chúthích–ALClànồngđộgâychếtngườigầnđúngvớisốlượngchuộttrongthờigianphơi 4h | |
6.1. Tỷ trọng nạp
TỷtrọngnạpcủabìnhkhôngđượcvượtquácácgiáchotrongBảng8đốivớihệthống 25bar và trong Bảng 9 tới với hệ thống 42bar.
Vượtquátỷtrọngnạplớnnhấtcóthểđưađếnkếtquảlàtrongbìnhtrởlên“hoàntoàn lỏng”vớikếtquảlàlàmápsuấttăngcaovớisựtăngrấtítnhiệtđộ,điềunàycóthểgây ảnh hưởng bất lợi đến tính nguyên vẹn của bộ bình chứa.
MốiliênquangiữaápsuấtvànhiệtđộchotrênHình1vàHình2đốivớicácmứctỷtọng nạp khác nhau.
Bảng 8 – Các đặc trưng của bình chứa 25bar cho HFC 227 ea.
Tính chất | Đơn vị | Giá trị |
Tỷ trọng nạp lớn nhất | kg/m3 | 1150 |
Áp suất làmviệc lớn nhất củabìnhchứa ở 50oC | Bar (chuẩn) | 34 |
Điều áp ở 21oC | Bar (chuẩn) | 25 |
Chú thích – Phải đối chiếu với Hình 1 để có các số liệu khác nữa về mối quan hệ áp suất/nhiệt độ | ||
Bảng 9 – Các đặc trưng của bình chứa 42bar cho HFC227ea
Tính chất | Đơn vị | Giá trị |
Tỷ trọng nạp lớn nhất | kg/m3 | 1150 |
Áp suất làmviệc lớn nhất củabìnhchứa ở 50oC | Bar (chuẩn) | 53 |
Điều áp ở 21oC | Bar (chuẩn) | 41 |
Chú thích – Phải đối chiếu với Hình 1 để có các số liệu khác nữa về mối quan hệ áp suất/nhiệt độ |
|
|
6.2. Nén tạo áp
BìnhchứaphảiđượcnéntạoápbằngNitơvớihàmlượnghơinướckhônglớnhơn0,006% khốilượngđếnápsuấtcânbằng25bar và41bar đốivớihệthốngtươngứng với nhiệt độ 21oC.
6.3. Lượng chất chữa cháy
Phảiquyđịnhlượngchấtchữacháytốithiểuđểđạtđượcnồngđộthiếtkếbêntrongthể tíchvùngnguyhiểmởnhiệtđộdựtínhnhỏnhất,đượcxácđịnhbằngcáchsửdụngBảng3 và phương pháp quy định ở 7.6 TCVN 7161-1:2002.
NồngđộthiếtkếđượcquyddịnhchocácmốinguyhiểmtươngứngtrongBảng4.Nóbao gồm cảhệ số an toàn 1,3 đối với nồng độ chất chữa cháy.
Phảitínhđếnviệctăngnồngđộđốivớicácnguy hiểmđặcbiệtvàyêucầusựhướngdẫn từ các cơ quan có thẩmquyền thích hợp.
Hình 1 –Đồ thịnhiệt độ/ áp suất đối với HFC 227 ea điều áp bằng Nitơđến 25 barở 21oC
Hình 2 –Đồ thịnhiệt độ/ áp suất đối với HFC 227 ea điều áp bằng Nitơđến 42 barở 21oC