Образование повышенного давления в аппаратах.

При исследовании возможности образования повышенного давления в аппаратах следует:

- установить, есть ли причины, приводящие к нарушению материального баланса: увеличение производительности насоса, неисправность редуктора, увеличение интенсивности закачки, образование пробок в расходной линии, увеличение сопротивления дыхательной линии, уменьшение расхода продукта потребителем при неизменном его поступлении, перекрытие расходных линий задвижками, переполнение емкостей при отсутствии переливных линий или автоматики и т.п..

Если какие-либо из этих причин могут иметь место, их надо указать в работе и пояснить, почему именно эти причины характерны для данного случая:

Величину давления в линиях (для преодоления сопротивления и создания необходимой скорости движения продукта) определяют по формуле:

а общее давление из выражения Р_к = Р_н + DР

где Р_к - конечное давление в системе при увеличении сопротивления линий, Па;

Р_­н - рабочее давление в сети, Па;DР - потери давления при увеличении сопротивления линий, Па;

l - коэффициент сопротивления трения, определяемый в зависимости от режима движения продукта по формулам:

- при Rе < 2300 (ламинарный режим) l = 64/Re;

- при (переходный режим ) ;

- при 15´10³<Re<80´10³ (турбулентный режим в гидравлических трубах) ;

- при Re> 500 (турбулентный режим) ,

uде d - внутренний диаметр трубопровода, м. Определяется с учетом степени уменьшения диаметраe.

d₂=d ´(1-e) , (e принимают от 0,1 - 0,55);

Δ- абсолютная шероховатость стенок труб, м;

Re = - число Рейнольдса;

w - скорость движения продукта в трубопроводе, м/с;

v- коэффициент кинематической вязкости при рабочей температуре, м²/с);

l_экв- эквивалентная длина трубопровода с учетом наличия местных сопротивлений, м;

ρ_t- плотность продукта при рабочей температуре, кг/м³.

где Р_0, Р_р - соответственно атмосферное и рабочее давление, Па;

Т_0, Т_р - соответственно температура при нормальных условиях (273К) и рабочая температура, К;

М - молекулярная масса вещества;

V₀ - объем киломоля вещества (22,41 м³/кмоль).

В расчетах принимают следующие значения величины Δ(м):

- для новых стальных цельнотянутых, а также оцинкованных труб

Δ = (0,1-0,2) ´10^-3;

- для новых чугунных труб Δ = 0,3´10^-3;

- для цельнотянутых стальных труб с незначительной коррозией

Δ = (0,2-0,3)10^-3;

- для цельнотянутых стальных труб, подвергнутых значительной коррозии,

Δ = 0,5´10^-3 и выше.

Меры пожарной безопасности изложены в (см. [1], стр. 40-45):

В установившемся процессе вводимые в систему потоки ве­ществ, составляющие приходные статьи баланса, должны равнять­ся потокам веществ, выводимым из системы, которые составляют расходные статьи баланса.

Во избежание аварий и повреждений следует: отдавать предпочтение центробежным насосам и компрес­сорам, подбирать центробежные насосы и компрессоры без значи­тельного превышения их характеристик над номинальными; у поршневых насосов и компрессоров устраивать циркуляционную линию с перепускным клапаном; использовать устройст­ва, автоматически регулирующие работу насоса или компрессора в зависимости от величины давления в линии.

Для предупреждения образования пробок в линиях производят очистку веществ от взвешенных твердых частиц и солей, не допу­скают образования отложений кокса, полимеров, льда, кристалло­гидратов.

Аппараты и трубопроводы, расположенные на открытых пло­щадках и в неотапливаемых помещениях, защищают теплоизоля­цией, прокладывают параллельно трубам паровые спутники.

- установить, могут ли быть явления, вызывающие повышение температурного режима работы аппарата: повышение температуры поступающего в аппарат вещества, повышение температуры подогрева аппарата, ухудшение процесса охлаждения аппарата, увеличение скорости экзотермических реакций и т. п..

Если какие-либо из этих явлений имеют место, их следует указать. При этом можно показать расчетом, насколько может повыситься давление в аппаратах с жидкостями или газами при повышении температур на определённую величину (см. [2], стр. 40-41, и [1], стр. 45-47):

Так давление в герметичных аппаратах с газами или перегретыми парами при повышении температуры определяют по формуле:

где Р_н - начальное давление в аппарате, Па;

Т_н, Т_к - соответственно начальная и конечная температура газа, К;

Z - коэффициент сжимаемости газа.

Конечное давление в аппаратах с насыщенными парами жидкостей и наличием жидкой фазы (при изменении температуры) определяют из выражения:

Р_к = Р_s = f(Т_к)

где Р_s - давление насыщенного пара при температуре Т_к, Па.

Приращение давления (при повышении температуры) в герметичном аппарате или участке трубопровода, полностью заполненном жидкостью, определяется по формуле:

где β - коэффициент объемного расширения жидкости;

β _сж - коэффициент объемного сжатия жидкости;

DТ = Т_к - Т_н - изменение температуры в аппарате, К.

Допустимую степень заполнения емкостных аппаратов с жидкостью рассчитывают по формуле:

e = 1- βDТ_макс

где e - степень заполнения аппарата;

β - коэффициент объемного расширения жидкости.

DТ_макс = Т_макс - Т_мин - предельный ожидаемый перепад температур,

который может наблюдаться при эксплуатации аппарата, К.

- установить, может ли быть явление, приводящее к нарушению нормального процесса конденсации паров: уменьшение или прекращение подачи охлаждающей среды, загрязнение теплообменной поверхности.

Если это явление может иметь место, пояснить его и определить величину приращения давления (см. [2], стр. 41)

Конечное давление в аппарате определяется из выражения:

Р_к=Р_р + DР

где Р_р - рабочее давление в аппарате, Па;

DР - приращение давление в системе, Па.

Приращение давления DР в аппаратах при нарушении нормального процесса конденсации паров определяют по формуле:

где а - степень неполноты конденсации паров, %;

G_п - производительность аппарата по пару, кг/с;

t - продолжительность процесса нарушения конденсации паров, с;

Р₀ = 1´ 10⁵ Па - давление окружающей среды;

V_св - свободный объем системы, м³;

r_t - плотность паров жидкости при температуре и давлении в аппарате.