Приложение И

(рекомендуемое)

Метод расчета параметров испарения горючих ненагретых жидкостей и сжиженных углеводородных газов

И.1 Интенсивность испарения W, кг/(с x м2), определяют по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ, при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле *

-6

W = 10 эта кв.корень(M) p, (И.1)

н

где эта - коэффициент, принимаемый по таблице И.1 в зависимости от

скорости и температуры воздушного потока над поверхностью

испарения;

М - молярная масса, г/моль;

p - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости

н t_р, определяемое по справочным данным, кПа.

Таблица И.1

┌────────────┬──────────────────────────────────────────────────────────┐

│ Скорость │Значение коэффициента эта при температуре t, °С, воздуха в│

│ воздушного │ помещении │

│ потока в ├───────────┬───────────┬───────────┬──────────┬───────────┤

│ помещении, │ 10 │ 15 │ 20 │ 30 │ 35 │

│ м/с │ │ │ │ │ │

├────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼──────────┼───────────┤

│ 0,0 │ 1,0 │ 1,0 │ 1,0 │ 1,0 │ 1,0 │

│ │ │ │ │ │ │

│ 0,1 │ 3,0 │ 2,6 │ 2,4 │ 1,8 │ 1,6 │

│ │ │ │ │ │ │

│ 0,2 │ 4,6 │ 3,8 │ 3,5 │ 2,4 │ 2,3 │

│ │ │ │ │ │ │

│ 0,5 │ 6,6 │ 5,7 │ 5,4 │ 3,6 │ 3,2 │

│ │ │ │ │ │ │

│ 1,0 │ 10,0 │ 8,7 │ 7,7 │ 5,6 │ 4,6 │

└────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴──────────┴───────────┘

И.2 Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу паров испарившегося СУГ m_СУГ, кг/м2, по формуле *

М t

m = ────(T - T)(2 лямбда кв.корень(────) +

СУГ L 0 ж тв пи а

исп

5,1 кв.корень(Re) лямбда t

в

+ ──────────────────────────), (И.2)

d

где М - молярная масса СУГ, кг/моль;

L - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ

исп Т_ж, Дж/моль;

Т - начальная температура материала, на поверхность которого

0 разливается СУГ, соответствующая расчетной температуре t_р, К;

Т - начальная температура СУГ, К;

ж

лямбда - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого

тв разливается СУГ, Вт/(м х К);

а - эффективный коэффициент температуропроводности материала, на

(-8)

поверхность которого разливается СУГ, равный 8,4 х 10 м2/с;

t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения

СУГ, но не более 3600 с;

Ню d

Re = ─────── - число Рейнольдса (ню - скорость воздушного потока, м/с,

ипсилон d - характерный размер пролива СУГ, м;

в

ипсилон_в - кинематическая вязкость воздуха при расчетной температуре

t_р, м2/с);

лямбда - коэффициент теплопроводности воздуха при расчетной температуре

в t_р, Вт/(м x К).

Примеры - Расчет параметров испарения горючих ненагретых жидкостей и сжиженных углеводородных газов

1 Определить массу паров ацетона, поступающих в объем помещения в результате аварийной разгерметизации аппарата.

Данные для расчета

В помещении с площадью пола 50 м2 установлен аппарат с ацетоном максимальным объемом V_ап = 3 м3. Ацетон поступает в аппарат самотеком по трубопроводу диаметром d = 0,05 м с расходом q, равным 2 х 10(-3) м3/с. Длина участка напорного трубопровода от емкости до ручной задвижки L_1 = 2 м. Длина участка отводящего трубопровода диаметром d = 0,05 м от емкости до ручной задвижки L_2 равна 1 м. Скорость воздушного потока ипсилон в помещении при работающей общеобменной вентиляции равна 0,2 м/с. Температура воздуха в помещении t_р = 20°С. Плотность ро ацетона при данной температуре равна 792 кг/м3. Давление насыщенных паров ацетона р_а при t_p равно 24,54 кПа.

Расчет

Объем ацетона, вышедшего из напорного трубопровода, V_н.т составляет

2 2

пи d -3 3,14 x 0,05

V = q тау + ───── х L = 2 x 10 x 300 + ──────────── x 2 =

н.т 4 1 4

-1

= 6,04 x 10 м3,

где тау - расчетное время отключения трубопровода, равное 300 с (при

ручном отключении).

Объем ацетона, вышедшего из отводящего трубопровода V_от составляет

2 2

пи d 3,14 x 0,05 -3

V = ───── х L = ──────────── x 1 = 1,96 х 10 м3.

от 4 2 4

Объем ацетона, поступившего в помещение

-1 -3

V = V + V + V = 3 + 6,04 х 10 + 1,96 х 10 = 6,600 м3.

а ап н.т от

Исходя из того, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 площади пола, расчетная площадь испарения S_р = 3600 м2 ацетона превысит площадь пола помещения. Следовательно, за площадь испарения ацетона принимается площадь пола помещения, равная 50 м2.

Интенсивность испарения равна:

-6

W = 10 x 3,5 кв.корень(58,08) x 24,54 =

исп

-3

= 0,655 x 10 кг/(с x м2).

Масса паров ацетона, образующихся при аварийной разгерметизации аппарата m, кг, будет равна

-3

m = 0,655 x 10 x 50 x 3600 = 117,9 кг.

2 Определить массу газообразного этилена, образующегося при испарении пролива сжиженного этилена в условиях аварийной разгерметизации резервуара.

Данные для расчета

Изотермический резервуар сжиженного этилена объемом V_и.р.э = 10000 м3 установлен в бетонном обваловании свободной площадью S_об = 5184 м2 и высотой отбортовки H_об = 2,2 м. Степень заполнения резервуара альфа = 0,95.

Ввод трубопровода подачи сжиженного этилена в резервуар выполнен сверху, а вывод отводящего трубопровода снизу.

Диаметр отводящего трубопровода d_тр = 0,25 м. Длина участка трубопровода от резервуара до автоматической задвижки, вероятность отказа которой превышает 10(-6) в год и не обеспечено резервирование ее элементов, L = 1 м. Максимальный расход сжиженного этилена в режиме выдачи G_ж.э = 3,1944 кг/с. Плотность сжиженного этилена ро_ж.э при температуре эксплуатации Т_эк = 169,5 К равна 568 кг/м3. Плотность газообразного этилена ро_г.э при Т_эк равна 2,0204 кг/м3. Молярная масса сжиженного этилена М_ж.э = 28 х 10(-3) кг/моль. Мольная теплота испарения сжиженного этилена L_исп при Т_эк равна 1,344 х 10(4) Дж/моль. Температура бетона равна максимально возможной температуре воздуха в соответствующей климатической зоне Т_б = 309 К. Коэффициент теплопроводности бетона лямбда_б = 1,5 Вт/(м х К). Коэффициент температуропроводности бетона а = 8,4 х 10(-8) м2/с. Минимальная скорость воздушного потока ипсилон_min = 0 м/с, а максимальная для данной климатической зоны ипсилон_max = 5 м/c. Кинематическая вязкость воздуха ню_в при расчетной температуре воздуха для данной климатической зоны t_р = 36°С равна 1,64 х 10(-5) м2/с. Коэффициент теплопроводности воздуха лямбда_в при t_р равен 2,74 х 10(-2) Вт/(м х К).

Расчет

При разрушении изотермического резервуара объем сжиженного этилена составит

G тау 2

ж.э пи d

V = альфа V + ──────── + ───── х L =

ж.э и.р.э ро 4

ж.э

3,1944 x 120 3,14 x 0,25

= 0,95 x 10000 + ──────────── + ─────────── x 1 = 9500,7 м3.

568 4

Свободный объем обвалования V_об = 5184 х 2,2 = 11404,8 м3.

Ввиду того, что V_ж.э < V_об примем за площадь испарения S_исп свободную площадь обвалования S_об, равную 5184 м2.

Тогда массу испарившегося этилена m_и.э с площади пролива при скорости воздушного потока ипсилон = 5 м/с рассчитывают по формуле (И.2)

М t

m = S M = S х ──── (Т - Т)(2 лямбда кв.корень(────) +

и.э исп уд исп L б эк тв пи а

исп

5,1 кв.корень(Re) лямбда t -3

в 28 x 10

+ ──────────────────────────) = 5184 х ─────────── x

d 4

1,344 x 10

x (309 - 169,5)(2 х 1,5 x кв.корень(─────────────────) +

-8

3,14 х 8,4 х 10

5 кв.корень(5184) -2

5,1 кв.корень(─────────────────) х 2,74 х 10 х 3600

-5

1,64 х 10

+ ──────────────────────────────────────────────────── =

кв.корень(5184)

= 577358 кг.

Масса m_и.э при ипсилон = 0 м/с составит 528039 кг.

______________________________

* Формула применима при температуре подстилающей поверхности от минус 50 до плюс 40°С.

Поиск по сайту: