Calcularea parametrilor de explozie

8.5.1 Metode de calcul

Explozia se referă la transformarea chimică exotermică rapidă a unei atmosfere explozive, însoțită de eliberarea energiei și formarea de gaze comprimate care pot duce la muncă.







Principalii factori de mediu care caracterizează pericolul exploziei pentru spații și echipamente sunt:

- presiunea maximă de explozie;

- temperatura maximă de explozie;

- rata de acumulare a presiunii în explozie;

- presiune în fața valului de șoc.

Factorii periculoși și nocivi care afectează lucrătorii care lucrează ca urmare a exploziei sunt:

- structurile de colaps, echipamentele, comunicațiile, clădirile și structurile și părțile lor zburătoare;

Unul dintre cei mai importanți parametri ai pericolului exploziv al unui amestec de gaze, lichide de fierbere ușoară și prafuri cu aer sau alți agenți oxidanți este presiunea de explozie a exploziei de explozie DP.

Suprapresiunea explozie (gaze combustibile individuale combustibile, vapori de lichide inflamabile și combustibile), constând din atomi de C, H, O, N, CI, Br, I, F, se determină prin formula, kPa

unde - amestecul stoichiometric presiune maximă de explozie de gaz-aer sau aer-abur într-un volum închis, determinată experimental sau prin datele de referință (atunci când nu există date este permis să ia = 900 kPa); - presiunea inițială, kPa (în calcule se permite să se considere egal cu 101 kPa); m - masa de gaze sau vapori combustibili din lichide inflamabile și combustibile eliberate în cameră ca urmare a încălcării regimului tehnologic sau a accidentului, kg; Z - coeficientul de participare al substanței combustibile la explozie (luați în conformitate cu tabelul 8.19); - spațiul liber al camerei (nu ocupat de echipament și mobilier), determinat prin volumul real al camerei. m 3

- densitatea gazului sau a vaporilor substanței combustibile la temperatura de proiectare. Calculat prin formula, kg / m 3.

- masa molară a substanței combustibile, kg / kmol; - un volum molar de 22,413 m 3 / kmol; - temperatura de proiectare, o C.

Ca temperatură de proiectare, ar trebui să luați temperatura maximă posibilă a aerului într-o cameră dată în zona climatică corespunzătoare sau temperatura maximă posibilă a aerului în conformitate cu reglementările tehnologice, luând în considerare posibila creștere a temperaturii într-o situație de urgență. În cazul în care o astfel de valoare a temperaturii de proiectare nu poate fi determinată din nici un motiv, este permis să se ia o valoare egală cu 61 ° C; - concentrația stoichiometrică a gazelor combustibile sau a vaporilor de lichide inflamabile și combustibile în volume, calculată prin formula,%:

- coeficientul stoichiometric de oxigen în reacția de combustie; - numărul de atomi de carbon, hidrogen, oxigen și halogen în molecula combustibilă; - coeficient care ia în considerare scurgerea spațiului și procesul de combustie neadiabatică. La calcule se presupune că se acceptă = 3.

Tabelul 8.19. Valoarea coeficientului de participare a materiei combustibile la explozie

- capacitatea de căldură a aerului, kJ / (kg × K). În calcule, este permis să se ia = 1,017 kJ / (kg × K); Z - coeficient de participare a prafului suspendat în explozie, care se calculează prin formula:

F este fracția de masă a particulelor de praf cu o dimensiune mai mică decât cea critică, cu depășirea căreia aerosolul devine exploziv, adică nu poate propaga flacăra. Valoarea parametrului poate fi găsită printr-o tehnică specială. În absența posibilității de a obține informații pentru calcularea valorii lui F, este permis să se ia Z = 0,5.

Destul de des, accidentele apar în producție, însoțite de explozia unui vas care conține gaz comprimat. Aceasta ridică problema calculului puterii de explozie.

Puterea unei explozii a unui vas umplut cu gaz comprimat poate fi determinată prin formula: W:

unde este opera exploziei, J; - timpul de explozie, sec.

Lucrările efectuate de gazul comprimat în timpul exploziei pot fi estimate aproximativ prin formula, J:

unde este volumul vasului cu gaz comprimat, m 3; - presiunea mediului în care se află vasul, Pa; - presiunea absolută a gazului comprimat în vas, Pa; m este exponentul polipropilei de expansiune a gazului comprimat. În calcul, m = 1,2.







Presiunea maximă admisă a RPOP. MPa, pentru rezervorul unui colector de aer este determinat de formula:

unde diametrul interior al țevii fără sudură este DW. m; grosimea peretelui d. mm; presiune, pe care se calculează materialul colectorului de aer St20, sdp. MPa; temperatura exterioară 293 K.

Riscul principal pentru unitățile de aer compresor de vasculare și a aerului este formarea amestecurilor explozive de vapori de ulei și aer, precum și formarea pe suprafața interioară a filmului de oxid de aer de ulei.

În cazul în care concentrația de vapori de ulei într-un mediu cu aer comprimat dostigaet6 ... 11%, acest amestec poate exploda la temperaturi de aproximativ 200 ° C și chiar și la o temperatură mai scăzută, atunci când se utilizează ulei de răcire de calitate inferioară.

Dacă se formează compuși de peroxid în conductele de aer, explozia poate avea loc la o temperatură de aproximativ + 60 ° C, precum și la șocuri și șocuri.

Anchetele privind accidentele cu nave compresoare de aer au indicat faptul că nu au fost respectate regulile pentru funcționarea în siguranță a instalațiilor compresoarelor la instalațiile unde au avut loc accidentele, și anume:

a) uleiul de compresor cilindrul de ungere a făcut cu un punct de aprindere scăzut (190 ° C sau mai jos în locul obișnuit 240 ° C), iar în unele cazuri chiar de unt neconfirmate, în ciuda indicația directă a normelor necesare înainte de ulei aplicare refrigerent în testul de laborator ea și pentru a preveni de la poluare;

b) uleiul din colectoarele de aer și separatoarele de ulei nu a fost efectuat în mod regulat, deși regulile obligate să arunce toate vasele de pe compresoare la fiecare schimb;

c) din cauza lipsei de linii de by-pass, și rezervoarele de aer de mediu de lucru nu s-au oprit și nu a curățat periodic de ulei, care trebuie să fie efectuată cel puțin o dată la șase luni; șterge și liniile de aer din straturile de petrol și nu produce linii de aer de spălare, situate între compresoare și receptoare, care trebuie efectuate, de asemenea, cel puțin o dată la 6 luni;

g), în unele cazuri, temperatura aerului comprimat din cauza răcirii insuficiente într-un singur etaj de compresie depășește aproximativ 160 ° C și 140 C. multietaj Astfel, temperatura aerului comprimat din conducta de aer a fost diferită de punctul de aprindere ulei, cu toate că, în conformitate cu normele, această diferență ar trebui să fie nu mai puțin de 75 ° C;

d) aprinderea amestecului de vapori de ulei în instalațiile compresor de aer, uneori, a contribuit la filtrul de defect care transmite aerul cu praf și rugină de pe conducta de aspirație a aerului către compresor.

8.5.2 Sarcini de calcul

Sarcina 8.1. În camera de depozitare, ale cărei dimensiuni sunt A · B · H, m 3. în tancuri există un lichid inflamabil. Ca rezultat al depresurizării, un rezervor din acesta curge în camera m. kg de substanță care se evaporă.

Tabel. Datele inițiale

8.5.3 Exemple de sarcini

Sarcina 8.1. Într-o cameră de depozitare a cărei dimensiune este de 10,8,4 m 3. în tancuri există un lichid inflamabil - benzen. Ca urmare a depresurizării unui rezervor, 10 kg de benzen curge în cameră și se evaporă.

= 78,113 kg / kmol; = 40576 kJ / kg.

În calcule, a fost acceptată sau calculată:

= 900 kPa; = 101 kPa; m = 10 kg; Z = 0,3 (Tabelul 8.19);

= 0,8 × 10 × 8 × 4 = 256 m 3 (formula (8.57));

kg / m3 (formula (8.58));

Presiunea excesivă de explozie în cameră este determinată de formula (8.56):

Sarcina 8.2. A existat o explozie a admisiei de aer a unui compresor având un volum de 0,3 m3 și calculat pentru o suprapresiune de 0,5 MPa. Determinați puterea de explozie dacă timpul de explozie a fost de 0,01 s la o presiune aerului final în admisia de aer de 1,2 MPa. Presiunea aerului atmosferic este de 0,1 MPa.

Definiți funcționarea aerului comprimat produs în timpul exploziei folosind formula (8.64):

Apoi, capacitatea de explozie a colectorului de aer este:

Sarcina 8.3. Volumul Cowl de 0,9 m 3 este realizat dintr-un tub fără sudură, cu un diametru interior DB = 0,3 m și grosimea peretelui dc = 3 mm. Este cunoscut faptul că compresorul presurizează RK = 0,8 MPa, compresorul este lubrifiat cu ulei M12 flashpoint Tg = 489 K. Când colector de aer vizualizat a constatat că explozia nu a avut loc din cauza atenuării elementelor structurale.

În calculele pentru toate variantele, luați: timpul de explozie tζζ = 0,1 s; materialul colectorului de aer St20; sdop = 400 MPa; temperatura exterioară 293 K.

1. Determinați presiunea maximă admisibilă pentru rezervorul colectorului de aer:

presupunând o presiune minimă de explozie de Ρνз = 1,25Роп. obținem Fp3 = 8 × 1,25 = 10 MPa.

2. Calculăm puterea exploziei, presupunând că toată energia este folosită pentru lucrarea exploziei (formula (8.63)), determinând în prealabil energia gazelor comprimate Avs. J:

unde t este timpul de explozie, s; m este exponentul adiabatic, pentru aer m = 1,41; - presiunea de explozie, MPa; V - volumul colectorului de aer, m 3; P0 este presiunea atmosferică, 0,1013 MPa »0,1 MPa.

Cauzele posibile ale exploziei pot fi:

- supraestimați presiunea maximă permisă în vas de la sursa de alimentare. În cazul nostru, această presupunere nu poate fi o cauza a accidentului, așa cum este calculat că Rdop = 8,0 MPa, iar sursa de alimentare creează o presiune de numai 0,8 MPa, adică de 10 ori mai mică decât admisibilă ..;

- creșterea presiunii datorată aprinderii amestecului de aer-ulei cauzată de creșterea temperaturii mediului, datorită unei funcționări defectuoase a sistemului de răcire a compresorului. Pentru a verifica această propunere, trebuie să determinați temperatura aerului după compresie în compresor

T = 535 K, care este mai mare decât punctul de aprindere al uleiului Tg = 489 K.

Astfel, presiunea de explozie este de 10 MPa, puterea este de 231330 kW. Cea mai probabilă cauză a exploziei de admisie a aerului este o defecțiune a sistemului de răcire a compresorului și o creștere a temperaturii mediului de admisie a aerului deasupra uleiului Tv.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: