Контрольная работа по "Безопасности жизнедеятельности"

 

где = +1·10⁵=8,05·10⁵+1·10⁵= Па; =78,11.

 

5. Определяем из выражения пропускной способности предохранительного клапана площадь сечения предохранительного клапана:

 

                                      

     (4.6)

 

 

  (4.7)

     

 

где – максимальная пропускная способность предохранительного клапана, кг/с; – коэффициент расхода среды через клапан, – площадь проходного сечения клапана, м²; В – коэффициент расширения паров или газов при их истечении через отверстия.

Вывод

Площадь сечения предохранительного клапана, который установлен на ректификационной колонне с рабочим давлением 0,8 МПа для стравливаются паров бензола в количестве 450 кг/ч, составляет 0,0000547 м².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №5 (161)

 

 

Определить время аварийного опорожнения цилиндрического аппарата постоянного по высоте сечения (слив самотеком) и продолжительностью аварийного слива. Вид горючей жидкости – бензол, его температура 20 ºC, диаметр аппарата 1,5 м, его высота 6м, степень заполнения 0,8, диаметр сливного трубопровода 50 мм, перепад высот составляет 2,5 м, коэффициент расхода в системе равен 0,15. Продолжительность операций по приведению слива в действие принять равным 300 с.

 

Решение

 

Продолжительность аварийного слива бензола из цилиндрического аппарата определяется временем опорожнения аппарата и продолжительностью операций по приведению слива в действие.

Определяем площадь  сечения цилиндрического аппарата:

 

F= = , (5.1)

 

где – диаметр аппарата, м.

Определяем высоту столба жидкости в аппарате из выражения:

 

        (5.2) 
      

где ε – степень заполнения аппарата, – объем аппарата, м³; – высота цилиндрического аппарата, м.

Определяем максимальный приведенный уровень жидкости в аппарате, учитывая, что слив производится самотеком:

 

                  (5.3)                     

где – перепад высот между аппаратом и аварийной емкостью.

Минимальный приведенный  уровень жидкости в аппарате будет  соответствовать перепаду высот  между аппаратом и аварийной  емкостью.

Определяем сечение  сливного трубопровода на входе в  аварийную емкость:

 

                                      f_вых= =   (5.4)

где – диаметр сливного трубопровода, м.

 
          Продолжительность опорожнения аппарата постоянного по высоте сечения определяем по формуле:

 

=  (5.5)

 

где φ_сист – коэффициент расхода системы.

Определяем продолжительность аварийного слива бензола из цилиндрического аппарата:

 

    (5.6)

 

где τ_оп – продолжительность операций по приведению системы слива в действие, с.

Вывод

Продолжительность аварийного слива бензола из цилиндрического аппарата составляет 3925,25 с, что значительно превышает значение допустимой продолжительности аварийного слива, принимаемой 900 с.

Таким образом, чтобы уменьшить продолжительность аварийного слива, в аппарате необходимо предусмотреть выдавливание бензола инертной средой и (или) увеличение диаметра сливного трубопровода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №6 (216)

 

 

Определить требуемую площадь мембранного взрывного предохранительного клапана и толщину мембраны для аппарата с циклогексаном, в паровоздушном пространстве которого образуются взрывоопасные концентрации. Объем газового пространства аппарата 8 м², температура горючей смеси 25 ºC, вид ЛВЖ – циклогексан,  рабочее давление в аппарате составляет 0,55 МПа, материал мембраны – алюминий.   Температура окружающей среды 20 ºC. Стравливание производится в атмосферу.

 

Решение

 

1. Составляем уравнение реакции горения циклогексана:

 

.

 

2. Определяем состав  продуктов горения:

 

,

 

,

 

.

 

3. Определяем теплоту  сгорания исходной смеси при рабочей температуре:

 

     (6.2)

 

где – теплота сгорания циклогексана, кДж/кмоль; – соответственно теплоемкости циклогексана, кислорода, азота при рабочей температуре, кДж/кмоль·К.

4. Определяем состав продуктов сгорания:

 

 

 

 

5.Определяем внутреннюю энергию продуктов сгорания при температуре взрыва 2300 К:

 

 (6.3)

 

где – соответственно теплоемкости двуокиси углерода, воды, азота при температуре взрыва 2300 К, кДж/кмоль·К.

 

Так как внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре  
2300 К меньше  теплоты сгорания исходной смеси, примем температуру взрыва 2400 К.

6. Определяем внутреннюю энергию продуктов сгорания при температуре взрыва 2400 К:

 

 (6.3)

 

где – соответственно теплоемкости двуокиси углерода, воды, азота при температуре взрыва 2400 К, кДж/кмоль·К.

Внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре взрыва  
2400 К больше  теплоты сгорания исходной смеси.

7. Методом линейной интерполяции определяем температуру взрыва:

 

 

8.Определяем химическое  количество исходной горючей  смеси:

 

 

9. Определяем химическое количество продуктов сгорания смеси:

 

 

 

10. Определяем объем газообразных продуктов взрыва:

 

 (6.1)

 

где – рабочее давление в аппарате, Па; – давление среды, в которую производится сбрасывание газов или паров из аппарата, Па; – температура окружающей среды, ºC.

11. При рабочем давлении, равном 0,55 МПа, давление разрушения мембраны составляет:

 

 

Избыточное количество продуктов взрыва, которое необходимо отвести из 1м³ свободного объема аппарата составляет:

 

                             

                  (6.4)

 

12. Определяем ожидаемое время достижения максимального давления взрыва:

 

                           

                        (6.5)

 

где – нормальная скорость распространения пламени, м/с; – объем газового пространства в аппарате, м³.

13. Определяем критическое давление в аппарате:

 

 (6.6)

 

где - показатель адиабаты.

14. Так как критическое давление в аппарате больше давления среды, в которую производится сбрасывание паров, то скорость истечения паров через отверстие, образовавшееся при разрушение мембраны, определяем из выражения:

 

                       

           (6.7)

 

где – газовая постоянная, Дж/кг К;

15. Определяем удельную  площадь мембраны из выражения:

 

 

16. Определяем общую площадь мембранного взрывного устройства:

 

 (6.8)

 

10. Определяем толщину мембраны:

 

δ=1,033· · ·10^-8·К=  (6.9)

 

где  К- коэффициент, учитывающий материал мембраны.

Вывод

В аппарате с циклогексаном, в паровоздушном пространстве которого образуются взрывоопасные концентрации, требуемая площадь мембранного взрывного предохранительного клапана и толщина мембраны соответственно составляют 11,76 м² и 0,009м.