泄爆墙(泄爆口)大小的计算依据主要基于以下关键因素和原则,目标是确保在内部发生时,能够迅速、有效地释放压力,将建筑结构承受的内部压力控制在安全限值以下,防止结构严重破坏:
1. 泄压比 (Vent Ratio):
* 这是的依据。它定义了泄压面积 (A_v) 与受保护空间体积 (V) 之间的比例关系(通常表示为 A_v / V)。
* 不同行业标准(如 NFPA 68 《爆燃泄压标准》、EN 14994 《气体和蒸气泄压防护系统》、GB 50016《建筑设计防火规范》及其相关条文或专门泄爆设计规范)规定了特定可燃物(粉尘或气体/蒸气)所需的泄压比。
* 这个比值不是固定的,它强烈依赖于:
* 质的特性: 粉尘的指数 (Kst) 或气体/蒸气的大压力上升速率 ((dP/dt)max) 和大压力 (Pmax)。性越强的物质(Kst 或 (dP/dt)max 越高),所需的泄压比越大(即单位体积需要更大的泄压面积)。
* 设计大内部超压 (Pred): 即建筑结构能够安全承受而不发生不可接受破坏的内部大压力(单位通常为 bar 或 psi)。Pred 值设定得越低(要求结构更安全),所需的泄压比就越大。工业建筑常见的 Pred 设计值在 0.1 bar (1.45 psi) 到 0.2 bar (2.9 psi) 之间。
2. 设计大内部超压 (Pred):
* 如前所述,这是泄爆设计的目标值。泄爆口的大小必须确保在预期的场景下,内部压力峰值不超过 Pred。
* Pred 值由结构工程师根据建筑物的类型、材料、设计标准以及可接受的风险水平来确定。
3. 特性参数:
* Kst 值 (粉尘): 衡量粉尘猛烈程度的指标。Kst 值越高,压力上升越快越猛,需要更大的泄压面积。
* Pmax 和 (dP/dt)max (气体/蒸气): 大压力和大压力上升速率。同样,(dP/dt)max 越高,所需泄压面积越大。
* 这些参数必须通过标准测试(如 20L 球或 1m³ 容器测试)获得,或者使用可靠的文献/数据库数据。不能仅凭经验估算。
4. 泄爆装置的效率与特性:
* 泄爆口通常安装泄爆板(无框或有框)、泄爆门或泄爆窗。这些装置本身的特性会影响泄压效果:
* 开启压力 (Pstat): 泄爆装置开始开启所需的静压。Pstat 必须显著低于 Pred(通常 Pstat ≤ 0.5 * Pred 或更低),以确保在压力达到 Pred 之前就有效开启。
* 惯性/质量: 泄爆装置(尤其是带框架的)的质量会影响其开启速度。质量越大,惯性越大,开启越慢,可能导致内部压力在初始阶段高于理论值。设计中需要考虑这个因素,有时需要增大泄压面积来补偿。
* 泄压效率: 泄爆口可能受外部遮挡物(如百叶、防雨罩、雪载荷保护板)或内部障碍物(设备、管道)影响,不能实现完全自由泄压。这些因素需要量化(如泄压系数),并在计算中修正所需的泄压面积。
5. 泄爆口位置与分布:
* 泄爆口应尽可能靠近潜在的源点。
* 对于大型或形状不规则的房间,可能需要多个泄爆口均匀分布,避免压力波在室内长距离传播导致压力升高(端部效应)。
* 泄爆方向需考虑安全,泄出的火焰和冲击波不应危及人员、重要设备或相邻建筑。
总结计算过程:
泄爆口大小的确定是一个工程计算过程,通常依据选定的标准(如 NFPA 68 或 EN 14994)中提供的经验公式或计算图表进行。这些公式/图表综合考虑了上述因素(V, Kst 或 (dP/dt)max, Pmax, Pred, Pstat, 泄压效率等)。工程师输入具体的参数值,即可计算出所需的泄压面积 (A_v)。然后根据建筑实际情况(如墙面可用空间、结构限制)确定泄爆口的数量、形状和具体尺寸。
依据始终是:通过足够的泄压面积(满足特定泄压比要求),结合泄爆装置的有效快速开启,将特定性混合物在特定空间内产生的大内部压力,限制在结构可承受的安全压力 (Pred) 以下。 这个过程必须严格遵循适用的安全规范和标准。