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:

хи (E - 1)

i

W >= ────────────────────, (T.1)

кв.корень(E (пи - 1))

i m

для сосудов, рассчитанных на максимальное относительное давление взрыва 1 < пи_m <= 2 (при одновременном выполнении условия (p_m >= 2р') в знаменателе формулы (T.1) сомножитель (пи_m - 1) отсутствует, и

хи (пи - пи)

е m

W >= 0,9 х ──────────────, (T.2)

кв.корень(E)

i

для сосудов, выдерживающих давление взрыва в диапазоне относительных значений 2 < пи_m < пи_e.

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

p

m

пи = ─── - относительное максимально допустимое давление в сосуде,

m p которое не приводит к его деформации и (или) разрушению;

i

р - абсолютное максимально допустимое давление внутри сосуда,

m которое не приводит к его деформации и (или) разрушению, Па;

р - абсолютное начальное давление горючей смеси в аппарате, при

i котором происходит инициирование горения, Па;

p' - абсолютное давление в пространстве, в которое происходит

истечение, в момент достижения максимального давления взрыва

внутри аппарата (атмосфера, буферная емкость и т.п.), Па;

p

e

пи = ─── - относительное максимальное давление взрыва данной горючей

e p смеси в замкнутом сосуде;

i

р - абсолютное максимальное давление взрыва данной горючей смеси

e в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси р_i, Па;

Е - коэффициент расширения продуктов сгорания смеси;

i

хи - 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:

0,5

RT

u

1 мю F i 1

W = ───────────── x ──────(────) x ───, (T.3)

0,333 0,667 M S

(36 пи) V i u

0 i

где пи - число "пи";

мю - 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 x К);

T - температура горючей смеси, К;

u

i

М - молекулярная масса горючей смеси, кг/кмоль;

i

S - нормальная скорость распространения пламени при начальных

u значениях давления и температуры горючей смеси, м/с.

i

Т.2.2 Формулы (T.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 пи_m (прямая задача), так и для определения максимально допустимого начального давления горючей смеси р_i в аппарате, рассчитанном на максимальное давление p_m, с уже имеющимся сбросным люком площадью F, например при анализе аварий (обратная задача).

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

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

Поиск по сайту: