Вторая часть расчетнографической работы

Дать заключение о горючести среды в резервуаре с ацетоном и найти объем взрывоопасной зоны вблизи его дыхательного устройства, если в течение часа произошло одно большое дыхание. Объем резервуара V_P=400 м³, степень его заполнения =0,85, температура бутанола t_p=25 °C, рабочее давление Р_р=1·10⁵ Па.

Решение:

1. Оценка объема взрывоопасной зоны вблизи дыхательного устройства резервуара.

1. Определяем количество ацетона находящегося в резервуаре:

2. Определяем рабочую температуру в (°К)

3. Находим в справочных данных молекулярную массу ацетона (М):

М = 74,12 кг/кмоль.

4. Определяем объемную долю насыщенных паров (φ _s)

, где Р_общ=Р_р=10⁵ Па

А =9,59730

В=2664,684 константы уравнения Антуана.

С_а=279,638

5. Определяем количество горючих паров, выходящих из аппарата при большом дыхании:

6. Определяем объем взрывоопасной смеси:

_н=0,017

производим перерасчет

(6)

, примем К_б=4; Q_б=G_б,

т.к. определяем для одного большого дыхания

2. Заключение о горючести среды.

   1. Производим перерасчет φ_Н и φ_В в зависимости от рабочей температуры:

2. Определяем является ли среда в аппарате горючей:

Принимая во внимание, что ацетон хранится продолжительное время в резервуаре, то φ _s φ_р

Среда будет являться горючей если

0,0134≤0,0944≤0,136

Следовательно, среда является горючей.

№57

Определить количество выходящей наружу горючей жидкости при локальном повреждении аппарата (авария ликвидирована через 900 с). Определить количество испарившейся со свободной поверхности жидкости в неподвижную среду (испарение происходило в течение 1 часа) и величину объёма взрывоопасной зоны, которая может при этом образоваться. Жидкость – этанол, диаметр отверстия в стенке аппарата D_отв=2 мм, рабочее давление в аппарате Р_р=0,52 Мпа, температура жидкости t_ж=20С, высота столба жидкости Н_ж= м. Коэффициент расхода принять равным 0,6; 1 л жидкости разливается на 1 м².

Решение:

1. Определяем количество жидкости, вышедшей из аппарата.

,

_t=683,76 кг/м³;

=900 с – по условию.

Определяем скорость истечения жидкости через отверстие

,

,

;

;

;

.

2. Определим количество жидкости, испарившейся с площади разлива:

   1. определяем площадь разлива

;

2. определяем интенсивность испарения

;

где n=1,54; D₀=0,600910^-4 м²/с

;

3. определяем _s

,

,

4. определяем плотность паров этанола

;

;

5. определяем интенсивность испарения

;

.

3. Определяем объём взрывоопасной смеси

;

Задача №117

Определить конечное давление в горизонтально расположенной цилиндрической емкости, которая оказалась полностью заполненной сжиженным газом, а также внутреннее напряжение, возникающее в стенке этой емкости, и необходимую величину свободного объема при заполнении емкости. Принять, что начальное давление было 1,2 Мпа, стенки емкости изготовлены из стали марки 20ХМ (_в=450 Мпа). Сжиженный газ – хлор, начальная t_н=20°С и конечная t_к=25°С температуры в ёмкости, диаметр цилиндрической части ёмкости D=5 м, длина ее L=8 м и толщина стенки =0,008 м. Емкость находилась в эксплуатации 5 лет, стенки подвергались коррозии со скоростью 0,4 мм в год.

Решение:

1. Определяем конечное давление в ёмкости:

   1. определяем коэффициент объёмного расширения и определяем среднее значение

Т_н=t_н+273=293 К; ₁=0,00212 К^-1;

Т_к=t_к+273=298 К; ₂=0,00219 К^-1;

;

2. по таблице определяем коэффициент объёмного сжатия

Т_н=293 К; _сж1=172·10^-11 Па^-1;

Т_к=298 К; _сж2=186·10^-11 Па^-1;

;

3. определяем приращение давления в ёмкости

;

=12·10^-6, K^-1,

4. определяем конечное давление в ёмкости

Р_к=Р_н+Р=1,2+5,97,1 Мпа.

2. Определяем внутренние напряжения, возникающие в стенках ёмкости

   1. определяем нормативно допускаемое напряжение

,

где n_в=4,25; n_т=1,5; _в=450 Мпа

;

так как , то

,

С=5·0,4·10^-3=2·10^-3 м;

,

где =1, т.к. _нт=0,15>0,1

условие прочности не выполняется, т.к.

=1,059·10⁸<=20,61·10⁸ Па.

3. Определяем допустимую степень заполнения и величину свободного объёма

, (43)

Т=T_к.max-T_н.min=298-293=5 К;

;

;