Пожарная безопасность технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

контрольная работа

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Задача № 4

Дать заключение о горючести среды в резервуаре с ЛВЖ и оценить объем взрывоопасной смеси (зоны) вблизи его дыхательного устройства, если в течение часа произошло одно малое дыхание при повышении температуры в резервуаре на 10°С. Данные по объему резервуара V_р, степени его заполнения е, виду ЛВЖ и ее начальной температуре t_р принять по табл. 2. Давление в резервуаре - атмосферное.

опасность горючая смесь взрывоопасная

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой («дышащего») аппарата при «малом дыхании», определяют по формуле:

где - количество выходящих из аппарата паров при изменении температуры среды в газовом пространстве, кг/цикл.

- концентрация насыщенных паров жидкости соответственно при температурах об. доли;,

об. доли; - средняя концентрация насыщенного пара в аппарате,

8314,31 Дж/(кмоль) - универсальная газовая постоянная.

- рабочее давление в аппарате, Па. (Задачник стр.14)

Для перерасчета концентрации паров или газов, в том числе концентрационных пределов распространения пламени, из объемных (мольных) долей в килограммы в кубическом метре используют формулу:

об. доли об. доли

где - концентрация, кг/м; - концентрация, об. доли; М - молекулярная масса пара или газа, кг/кмоль; - молярный объем пара или газа (м/кмоль) при рабочих условиях, определенный по формуле:

где - молярный объем паров или газов при нормальных условиях (); Па - давление при нормальных физических условиях (Па или). В технических расчетах величину можно принимать равной барометрическому давлению .

Задача №54

Определить количество выходящей наружу горючей жидкости при локальном повреждении аппарата (повреждение ликвидировано через 25 мин), количество испарившейся жидкости (испарение происходит в течение часа) и величину объема взрывоопасной смеси, которая может при этом образоваться, если испарение происходит в подвижную среду воздуха. Скорость движения воздуха над поверхностью испарения 0,7 м/с, коэффициент расхода 0,6; 2 л жидкости разливается на площади 1 м². Вид горючей жидкости, диаметр повреждения и другие параметры принять по табл. 5.

Решение

Определяем сечение отверстия в аппарате:

где - диаметр отверстия по условию задачи.

По табл. 4 приложения находим плотность бензола при рабочей температуре (по условию)

Находим рабочее избыточное давление в аппарате

где - абсолютное рабочее давление в аппарате по условию задачи.

где - избыточное давление среды в аппарате над поверхностью жидкости, Па ( Па; здесь - абсолютное рабочее давление среды в аппарате, Па); - плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м.

По формуле (3.3) определяем приведенный напор

где Н=3м - высота столба жидкости в аппарате.

Скорость истечения жидкости через отверстие в трубопроводе или корпусе аппарата при постоянном давлении вычисляют по формуле:

где - ускорение силы тяжести; - приведенный напор, под действием которого происходит истечение жидкости через отверстие, м.

При истечении самотеком (здесь Н - высота столба жидкости, м) при работе аппарата под давлением

Скорость истечения бензола через отверстие рассчитываем по формуле (3.2):

Количество бензола, вытекающего через отверстие в днище аппарата за 1500с, определяем по формуле

где - коэффициент расхода по условию задачи.

Объем зоны, в которой может образоваться взрывоопасная концентрация паров при испарении разлившейся жидкости, определяют по формуле (2.15),

Вблизи дыхательных патрубков аппаратов и открытых поверхностей испарения пожароопасных жидкостей образуются местные зоны ВОК, объем которых оценивают по формуле:

где - объем местной зоны ВОК, м; - нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м; - коэффициент запаса надежности, обычно принимаемый равным 2.

Задача №154

Определить конечное давление в горизонтально расположенной цилиндрической емкости, которая оказалась полностью заполненной сжиженным газом, а также внутреннее напряжение, возникающее в стенке этой емкости, и необходимый свободный объем при заполнении емкости. Принять, что начальное давление было 0,4 МПа, стенки емкости изготовлены из стали марки 20ХМ. Вид сжиженного газа, начальная t_н и конечная t_к температуры в емкости, диаметр цилиндрической части емкости Д, длина ее L и проектная толщина стенки д приведены в табл. 9. Емкость находилась в эксплуатации 5 лет, стенки подвергались коррозии со скоростью 0,4 мм в год.

Решение. По табл. 12 приложения находим коэффициенты объемного расширения сжиженного аммиака:

при

Определяем среднее значение в заданном интервале температур

По табл. 13 приложения находим коэффициенты объемного сжатия сжиженного аммиака:

при

при

И рассчитываем среднее значение

По табл. 14 приложения находим коэффициенты линейного расширения стали:

Приращение давления в герметичном аппарате или на участке трубопровода, полностью заполненном жидкостью, при повышении температуры определяют по формуле:

где - коэффициент объемного расширения жидкости, К (см. табл. 12 приложения); - коэффициент объемного сжатия жидкости, м/Н (Па) (см. табл. 13 приложения); - коэффициент линейного расширения материала стенок аппарата, К (см. табл. 14 приложения; - изменение температуры в аппарате, 0С.

Определяем приращение давления в емкости по формуле (4.8)

или 85,06 МПа.

Конечное давление в емкости

Расчетные допускаемые напряжения для аппаратов с горючими жидкостями, парами и газами определяют по формуле:

где- поправочный коэффициент, определяемый из следующих условий:

Опасность разрушения аппаратов и их узлов возникает, если не выполняется условие прочности:

где - фактические напряжения, возникающие в оборудовании, Па.

8. Величину температурных напряжений , возникающих от нагревания в жестко закрепленных участках трубопровода или узлах аппарата, определяют по формуле:

где - изменение температуры, град.

9. Температурные напряжения в теплообменных аппаратах с жестким соединением корпуса и трубок определяют по формулам:

где индексы к и т относятся к соответствующим показателям корпуса и труб; - максимальные напряжения в материале, Па; F - площадь поперечного сечения, м:

где - соответственно средний диаметр и толщина стенки кожуха теплообменника.

где - соответственно наружный и внутренний диаметр труб, м; z - число труб в пучке; - сила, возникающая между жестко соединенными корпусом и трубами теплообменника (за счет температурных напряжений)

где - расчетные температуры труб и корпуса теплообменника, ; Р - сила, вызванная давлением среды в трубном и межтрубном пространствах:

где - внутренний диаметр корпуса теплообменника, м; - соответственно давление в межтрубном и трубном пространстве, Па.

Опасность разрушения теплообменников возникает, если или будут больше [6].

10. Температурные напряжения в стенках толстостенных аппаратов, у которых , можно рассчитать по формулам (при перепаде температур по толщине стенки более 10):

на внутренней поверхности

на наружной поверхности

где индексы в и н указывают на отношение к внутренней или наружной поверхности; - коэффициент Пуассона (для сталей ; для меди ; для чугуна ; для алюминия ).

Полученный при вычислении по этим формулам знак указывает на характер напряжения: знак плюс соответствует растяжению, знак минус - сжатию.

При возникает опасность повреждения аппарата.

Задача №184

Определить время аварийного опорожнения цилиндрического постоянного по высоте сечения аппарата (слив самотеком) и продолжительность аварийного слива. Вид горючей жидкости, ее температура t, диаметр аппарата Д, его высота Н и степень заполнения е, диаметр сливного трубопровода d, перепад высоты аварийного трубопровода ДН приведены в табл. 14. Продолжительность операций по приведению слива в действие принять равным 300 с, коэффициент расхода системы ц = 0,3.

Определяют продолжительность опорожнения аппарата. Для аппарата постоянного по высоте сечения (вертикальный цилиндрический аппарат, аппарат с квадратным или прямоугольным основанием и параллельными стенками и пр.)

=,

где F-площадь поперечного сечения аппарата, м2.(9,62 м2)

- коэффициент расхода системы аварийного слива

- площадь выходного патрубка аппарата системы аварийного слива 0,0064 м2

Задача №214

Определить расчетом время аварийного выпуска горючих газов (паров) из аппарата и обосновать выполнимость условия безопасности при сбросе газа (пара) в атмосферу. Вид горючего газа (пара), его температура t, рабочее давление Р_р, объем газового пространства аппарата V_г, диаметр аварийного (сбросного) трубопровода d_тр и коэффициент расхода среды через клапан ц приведены в табл. 15. Продолжительность операции по приведению системы стравливания в действие принять равным 90 с, а время аварийного режима 600 с. Гидравлическим сопротивлением сбросного трубопровода можно пренебречь, т.к. его длина составляет 0,8 м.

1. Пропускная способность предохранительного клапана :

.

Результаты проверочного расчета предохранительного клапана (техническая характеристика):

среда в аппарате;

рабочее (абсолютное) давление ;

рабочая температура ;

давление (абсолютное) срабатывания клапана ;

давление (абсолютное) в закрытой системе ;

тип предохранительного клапана;

пропускная способность предохранительного клапана ,;

площадью проходного сечения клапана,м2;

диаметр отводящего трубопровода ;

коэффициент сопротивления системы ;

падение давления в отводящем трубопроводе

Определив пропускную способность предохранительного клапана находим время аварийного выпуска газов, сравниваем его с нормативным и делаем вывод о его соответствии предъявляемым требованиям.

Литература

1. Горячев С.А., Обухов А.И., Рубцов В.В., Швырков С.А. Основы технологии, процессов и аппаратов пожаровзрывоопасных производств. - М.: АГПС МЧС России, 2003.

2. Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М.: ВИПТШ МВД СССР.

3. ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля (ГОСТ Р 12.3.047-98). -М.: Госстандарт России,1998.

Размещено на Allbest