Расчет толщины и площади мембраны установленной для защиты от взрыва ёмкости с этанолом (приёмник спирта)
При расчете взрывных клапанов находят общую площадь клапанов, их количество, диаметр и толщину мембраны.
Сначала определяют удельную площадь f предохранительного клапана, т.е. площадь, приходящуюся на единицу объема защищаемого аппарата.
Давление при взрыве в аппарате не будет выше установленного, если пропускная способность клапана будет больше или равна количеству избыточных газообразных продуктов, образующихся при взрыве в единицу времени.
Следовательно, удельную площадь предохранительного клапана можно найти , определив количество избыточных газов, образующихся при взрыве 1 м3 смеси, и пропускную способность клапана.
Количество избыточных газов, образующихся при взрыве смеси. Объем газообразных продуктов, получающихся при взрыве 1 м3 смеси в аппарате, находят исходя из химической реакции горения веществ. При этом следует учитывать начальное давление в аппарате.
Для стехиометрической концентрации идеальных газов при температуре 0° С и давлении 1 атм. изменение объема продуктов горения по сравнению с первоначальным объемом смеси будет соответствовать отношению количества молей m, образовавшихся после реакции, к количеству молей n до реакции.
Так как 1 м3 объема аппарата V0 при рабочем давлении выше атмосферного будет содержать больше взрывоопасной смеси, то следует внести поправку на давление, равную . Образовавшиеся в результате взрыва газообразные продукты нагреваются до температуры взрыва. Это также следует учесть введением коэффициентом
. Таким образом, объем газообразных продуктов Vt при взрыве смеси, содержащейся в 1 м3 аппарата, будет равен:
м3
Избыточное количество продуктов горения ΔVt, т.е. количество продуктов взрыва, которое необходимо отвести из каждого 1м3 объема аппарата, будет равно:
,
где Рдоп. – давление, при котором должен сработать мембранный клапан, кг/см2. Для аппаратов работающих под положительным давлением
м3
Площадь мембранного предохранительного клапана. Пропускная способность клапана должна быть больше или равна количеству избыточных газов, образующихся в единицу времени при взрыве смеси в 1 м3 объема аппарата, т.е.
Следовательно, удельная площадь предохранительного мембранного клапана будет равна:
м2
Действительная площадь предохранительного клапана для аппарата:
м2
Количество клапанов и их диаметр. Найденная площадь предохранительного клапана может быть такой, что потребует устройства на аппарате не одного, а нескольких предохранительных клапанов.
Размеры предохранительных клапанов принимают исходя из удобства их размещения и особенностей аппарата. Клапаны диаметром более 1 м не применяются.
Во всех случаях допускается замена одного клапана несколькими, расположенными около защищаемого участка, суммарным сечением не менее площади заменяемого клапана.
Если клапаны принимаются одинакового размера, то
,
где n – количество предохранительных клапанов;
d – Диаметр клапанов м.
м.
Толщина мембраны. Предохранительный клапан выполнит свою задачу только в том случае, если будет правильно выбрана толщина мембраны. В некоторых случаях толщина мембраны принимается на основании опытных данных, но она может быть определена и расчетом. Определение толщины мембраны производится из предположения, что её разрушение происходит в результате разрыва или среза.
Толщину разрывной мембраны можно определить по формуле:
,
где δ – толщина мембраны, см;
к – коэффициент, зависящий от материала мембраны примем ,что мембрана сделана из меди поэтому к= 0,15-0,18;
Рдоп.- давление, при котором мембрана должна сработать, атм.;
d – Диаметр мембраны
мм.
Вывод: Для защиты ёмкости с этанолом от взрыва нам
необходимо установить медную мембрану в количестве четырех штук толщиной 4,5 мм. и площадью 168*103 м2.
Список использованной литературы.
1. ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность. Общие требования.
2. ГОСТ 12.1.004-89. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определений.
3. НПБ 105-03 Определение категорий помещений и зданий по
взрывопожарной и пожарной опасности.
4. ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.
5.ПБ-10-115-96. Правила устройства и безопасной эксплуатации аппаратов, работающих под давлением.
6. Баратов А.Н. Справочник: Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Москва: Химия; 1990 г.
7. Алексеев М.В., Основы пожарной профилактики технологических
процессов производств. Москва: 1972г.
8. Пожарная профилактика в технологических процессах производств. Часть II. Алексеев М.В., Волков О.М. – ВИПТШ МВД СССР, 1976 г.
9. Малинин В.Р., Коробейникова Е.Г., Крейтор В.П. Категорирование
помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ 105-105 . Примеры решения практических задач. СПб ВПТШ; 1997 г.
10. Исследование насыщения свободного пространства технологического аппарата парами горючей жидкости. Методические указания. Киселев Я.С., Бушнев Г.В. СпбИПБ МВД России, 1997 г.