Расчет мощности взрыва сосуда со сжатым газом

Достаточно часто на производстве происходят аварии, сопровождающиеся взрывом сосуда, содержащего сжатый газ. При этом возникает проблема расчета мощности взрыва.

Мощность взрыва сосуда, заполненного сжатым газом, можно определить по формуле, Вт

, (7.8)

где  работа взрыва, Дж;

 время взрыва, с.

Работу, которую совершает сжатый газ при взрыве, ориентировочно можно определить по формуле, Дж

, (7.9)

где  объем сосуда со сжатым газом, м³;

 давление среды, где находится сосуд, Па;

 абсолютное давление сжатого газа в сосуде, Па;

 показатель политропы расширения сжатого газа. При расчетах можно принять = 1,2.

Пример. Произошел взрыв воздухосборника компрессора, имеющего объем 0,3 м³ и рассчитанного на избыточное давление 0,5 МПа. Определить мощность взрыва, если время действия взрыва составило 0,01 с при конечном давлении воздуха в воздухосборнике 1,2 МПа. Давление атмосферного воздуха составляет 0,1 МПа.

Решение. Определим работу сжатого воздуха, произведенную в период взрыва, используя формулу (7.9), Дж

.

Тогда мощность взрыва воздухосборника составит, МВт

.

7.2. Предохранение оборудования от разрушений при взрывах пыле- и газовоздушных смесей

Эксплуатация различных огнетехнических, теплосиловых и технологических установок (топок, печей, сушилок, котлов, нефтеперерабатывающего оборудования и т.п.), где имеется возможность образования взрывоопасной смеси, связана с высокой опасностью воспламенения и взрыва этой смеси. Безопасная эксплуатация такого оборудования, зданий и сооружений обслуживающим персоналом определяется правильностью расчетов систем безопасности уже на стадии проектирования.

Для предотвращения разрушения элементов котлов и технологического оборудования при возможных взрывах газо- и пылевоздушных смесей необходимо устанавливать взрывные предохранительные клапаны, которые должны срабатывать при давлениях меньше значений давлений, приводящих к разрушению конструкций. Эти клапаны обеспечивают своевременный сброс давления продуктов сгорания из мест взрыва в окружающую среду. Распространение получили взрывные предохранительные клапаны разрывного, откидного и сбросного типов.

Широкое применение в котлах и технологическом оборудовании получили клапаны разрывного типа. Принципиальное устройство клапана показано на рис. 7.1. В ограждении, например, котла делается окно, куда крепится короб 7 клапана. Короб на конце имеет фланец 2, на который накладывается крупноячеистая металлическая сетка (40х40 или 50х50 мм) 3 и асбестовая мембрана 1 толщиной 2…3 мм. Все это прижимается накладным фланцем 8. Асбестовый лист такой толщины не пропускает дымовые газы наружу при эксплуатации котла и выдерживает давление, создаваемое дымовыми газами.

Такой лист не прочен и при воздействии на него динамических нагрузок легко разрушается при взрыве газов. Асбестовый лист может длительно работать при температурах газов 500 ^оС, кратковременно – при 700 ^оС, что необходимо учитывать при установке взрывных клапанов. Поэтому взрывные предохранительные клапаны устанавливают таким образом, чтобы они не подвергались прямому тепловому воздействию факела.

1 2 3 4 5 6 7 2 3 1 8

Рис. 7.1. Взрывной предохранительный клапан (разрывного типа):