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 V_t при взрыве смеси, содержащейся в 1 м³ аппарата, будет равен:

м³

Избыточное количество продуктов горения ΔV_t, т.е. количество продуктов взрыва, которое необходимо отвести из каждого 1м³ объема аппарата, будет равно:

,

где Р_доп. – 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;

Р_доп.- 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.