Т.2. Формулы для расчета безопасной площади разгерметизации технологического оборудования с газопаровыми смесями

Т.2.1. Безопасную площадь разгерметизации технологического оборудования с газопаровыми смесями определяют по следующим безразмерным критериальным соотношениям:

(Т.1)

для сосудов, рассчитанных на максимальное относительное давление взрыва (при одновременном выполнении условия ) в знаменателе формулы (T.1) сомножитель (p_m - 1) отсутствует, и

(Т.2)

для сосудов, выдерживающих давление взрыва в диапазоне относительных значений

В формулах (T.1) и (Т.2) приняты следующие обозначения (индексы i, и, е, т относятся соответственно к начальным параметрам, параметрам горючей смеси, характеристикам горения в замкнутом сосуде, максимальным допустимым значениям):

- относительное максимально допустимое давление в сосуде, которое не приводит к его деформации и (или) разрушению;

p_m - абсолютное максимально допустимое давление внутри сосуда, которое не приводит к его деформации и (или) разрушению, Па;

p_i - абсолютное начальное давление горючей смеси в аппарате, при котором происходит инициирование горения, Па;

- абсолютное давление в пространстве, в которое происходит истечение, в момент достижения максимального давления взрыва внутри аппарата (атмосфера, буферная емкость и т. п.), Па;

- относительное максимальное давление взрыва данной горючей смеси в замкнутом сосуде;

p_e - абсолютное максимальное давление взрыва данной горючей смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси p_i, Па;

Е_i - коэффициент расширения продуктов сгорания смеси;

c - фактор турбулентности, представляющий собой в соответствии с принципом Гуи - Михельсона отношение действительной поверхности фронта пламени в аппарате к поверхности сферы, в которую можно собрать продукты сгорания, находящиеся в данный момент времени внутри сосуда.

Комплекс подобия W представляет собой с точностью до постоянного множителя произведение двух отношений - эффективной площади разгерметизации к внутренней поверхности сферического сосуда равного объема и скорости звука в исходной смеси к начальной нормальной скорости пламени:

(Т.3)

где p ₀ - число «пи»;

m - коэффициент расхода при истечении свежей смеси и (или) продуктов сгорания через устройство взрыворазрежения (предохранительная мембрана, клапан, разгерметизатор и т. п.);

F - площадь разгерметизации (сбросного сечения), м²;

V - максимальный внутренний объем сосуда, в котором возможно образование горючей газопаровой смеси, м³;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8314 Дж/(кмоль·К);

- температура горючей смеси, К;

М_i - молекулярная масса горючей смеси, кг/кмоль;

- нормальная скорость распространения пламени при начальных значениях давления и температуры горючей смеси, м/с.

Т.2.2. Формулы (Т.1) и (Т.2) могут быть использованы как для определения безопасной площади разгерметизации F при проектировании аппаратов по максимально допустимому относительному давлению взрыва в нем p_m (прямая задача), так и для определения максимально допустимого начального давления горючей смеси р_i в аппарате, рассчитанном на максимальное давление р_m, с уже имеющимся сбросным люком площадью F, например при анализе аварий (обратная задача).

Т.2.3. Формулы (Т.1) и (Т.2) охватывают весь диапазон возможных давлений в оборудовании с различной степенью негерметичности

Т.2.4. Точность определения диаметра сбросного сечения по инженерным формулам (Т.1), (Т.2) в сравнении с точным компьютерным решением системы дифференциальных уравнений динамики развития взрыва составляет около 10 %.

Поиск по сайту: