2.3 Розрахунок системи аварійного зливу

на виробництві застосовують

із апаратів, що знаходяться у

небезпечній зоні. Аварійний злив здійснюється самопливом або шляхом

витискування рідин із апаратів стиснутим інертним газом. Основним

розрахунковим параметром системи аварійного зливу є тривалість

випорожнення апаратів від пожежонебезпечної рідини. Методику визначення

тривалості випорожнення апаратів, розташованих на одній висотній відмітці,

приведено нижче.

1. Визначають об’єм зливної рідини з апаратів:

V = V e ,

і = 1

де: V_і - геометричний об’єм і-го випорожненого апарата, [м³];

74

e_і - ступінь заповнення і-го апарата;

n- число одночасно випорожнених апаратів.

2. Проводять трасування аварійного трубопроводу від випорожнених

апаратів до аварійної ємності, визначають довжину лінійних ділянок

(вертикальних, горизонтальних, похилих), кількість і види місцевих опорів.

Значення коефіцієнтів місцевих опорів знаходять за довідковим даним (див.

табл.12 дод.).

3. Визначають сумарний коефіцієнт місцевих опорів:

n

z = N z ,

і = 1

де: N_i - кількість місцевих опорів одного виду;

z_і - числове значення і-го коефіцієнта;

n - число видів місцевих опорів.

4. Визначають відстань (по вертикалі) від рівня рідини в апараті, що

випорожнюється, на початку зливу до вихідного перерізу аварійного

трубопроводу в аварійній ємності H₁ і від випускного отвору апарата до

вихідного перерізу аварійного трубопроводу в аварійній ємності H₂.

5. Визначають максимально допустиму тривалість аварійного

випорожнення апарата:

t_{випор.м}=[t]_зл-t_опер,

t_{випор.м} - максимально допустима тривалість аварійного

випорожнення апарату, [с];

[t]_зл - допустима тривалість аварійного режиму, [с];

обгрунтовується розрахунком, виходячи з вогне-стійкості

будівельних конструкцій та обладнання, тривалості

горіння рідин або середнього часу виклику пожежних

підрозділів; у більшості випадків приймають [t]_зл < 900

[с];

t_опер - тривалість операцій із приведення системи в дію, яка на

виробництві складається із часу виявлення

t_вияв.п, прийняття рішення t_п.р,

75

продування (при необхідності) системи інертним газом t_пр

та відкривання привідних засувок t_п.з:

t_опер.=t_вияв.п+t_п.р+t_пр+t_п.з.

При проектуванні системи аварійного зливу, як правило приймають:

при ручному пуску системи в дії t_опер. =300 с і при автоматичному пуску

t_опер.а = 120 с.

6. Подальші розрахунки проводять з використанням методу

послідовних наближень, для чого оцінюють коефіцієнт витрат системи

аварійного зливу:

1

j_сист = .

1 + 3z_С

7. Визначають діаметр трубопроводу d_тр:

d_тр = 0,758

^t_{випор.м}^j_сист

8. За довідковими даними (див. табл. 15 дод.) підбирають труби для

влаштування лінійної частини системи аварійного зливу, товщину стінок

яких визначають з урахуванням тиску рідини в них . Внутрішній діаметр

труб приймають не менше 100 мм.

Визначають площу прохідного перерізу труб системи аварійного зливу

і вихідного патрубка апарата:

f_тр=f_вих=0,785 d _вн² ,

де: d _вн - внутрішній діаметр трубопроводу, [м].

9. Визначають середню швидкість руху рідини по аварійному

трубопроводу при зливі:

w = 2 ,22 j

10. Знаходять густину рідини p_t [кг/м³] , яка зливається з апарата при

робочій температурі (див. табл. 4 дод.), та її в’язкість m_t [Па×с] (див. табл. 9

дод.).

11. Визначають значення критерію Рейнольдса :

Rе= w d _вн × p_t / m_t .

12. В залежності від величини числа Rе визначають коефіцієнти опору

тертя лінійних дільниць трубопроводу l за формулами:

при Rе £ 2300

64

_{l =}

Re

при 2320 < Rе £ 10000

l =

при Rе > 10000

l = 0,11ç + ÷

де: d - внутрішній діаметр трубопроводу, [м];

D - абсолютна шорсткість стінок труб, [м];

Rе = w d p_t / m - число Рейнольдса:

w - швидкість руху продукту в трубопроводі, [м/с];

m - коефіцієнт динамічної в’язкості продукту при робочій

температурі (див. табл. 7 та 9 дод.), [Па×с];

d - діаметр трубопроводу, [м];

p_t - густина продукту при робочій температурі, [кг/м³].

В розрахунках приймають такі значення величини D [м]:

- для нових стальних суцільнотягнутих і зварних, а також

оцинкованих труб D = (0,1-0,2)10 ^-3;

77

- для чавунних труб D = 0,3 × 10 ^-3;

- для суцільнотягнутих і зварних стальних труб з незначною

корозією D = (0,2-0,3)10 ^-3;

- для старих стальних труб, які піддалися значній корозії,

D = 0,7 × 10 ^-3 і вище;

- для старих чавунних труб D = 0,4 × 10 ^-3 і вище.

13. Визначають коефіцієнт опору системи:

_l

z = z_с + l_і

d_{вн і=1} ^,

де: l_і - довжина і-ї лінійної ділянки трубопроводу;

n - число лінійних ділянок.

14. Визначають уточнене значення коефіцієнта витрат системи:

1

1+ z_сист

15. Визначають помилку при оцінці коефіцієнта витрат системи:

/

j_сист

Якщо помилка не перевищує 5%, вважають значення

продовжують розрахунки, починаючи з п. 16. Якщо q_j ³ 5%, то задаються

новим значенням коефіцієнта витрат системи:

j_сист = 05 j_сист + j_сист

і повторюють всі розрахунки з п. 7 до тих пір, поки q_j стане менше 5 %.

16. Визначають тривалість спорожнення апарата. Для апарата

постійного по висоті перерізу (вертикальний циліндричний апарат, апарат з

квадратною або прямокутною опорою і паралельними стінками тощо):

0,452F H₁ - H₂

_{tопор =}

j_сист f_вих

де: F - площа поперечного перерізу апарата, [м²].

78

17. Перевіряють умови виконання аварійного зливу.

При t_випор+t_опер<[t]_зл розрахунок системи аварійного зливу

вважають закінченим.

Якщо ця умова не виконується, необхідно здійснити такі заходи (один

або декілька):

- замість ручного приводу системи аварійного зливу в дію забезпечити

автоматичний привід (провести перевірочний розрахунок системи,

починаючи з п. 5);

- збільшити діаметр аварійного трубопроводу (провести перевірочний

розрахунок системи, починаючи з п. 11);

- підібрати оптимальний варіант розміщення аварійної ємності,

забезпечивши мінімальну довжину лінійної частини трубопроводу при

мінімумі місцевих опорів (провести перевірочний розрахунок системи,

починаючи з п. 13);

- запропонувати аварійний злив шляхом витискання рідини (провести

перевірочний розрахунок системи починаючи з п. 4). В цьому випадку

величини Н₁ і Н₂ визначають таким чином:

_Рr×н

_{Н1 =}

r_t × g

де: Р_r×н і Р_r×к - надлишковий тиск інертного газу відповідно на початку

і в кінці спорожнілого апарата, [Па]; тиск інертного газу

не повинен перевищувати допустимого за умовами

міцності тиску в апараті і трубопроводі;

g=9,81 м/с² - прискорення сили тяжіння.

18. Визначають об’єм аварійної ємності:

V_a=V_р/e,

де: e - ступінь заповнення аварійної ємності рідиною;

приймають e=0,8 для ЛЗР і e=0,9 для ГР.

19. Результати розрахунку системи аварійного зливу (технічна

характеристика):

- пожежонебезпечна рідина;

- спосіб спорожнення апарата від пожежонебезпечної рідини - (вільним

самопливом або під тиском інертного газу);

- робочий тиск в апараті Р_р, [Па];

79

- об’єм рідини, що зливається V_ж, [м³];

- допустима тривалість аварійного режиму [t]_зл, [с];

- привід системи аварійного зливу (ручний або автоматичний);

- діаметр аварійного трубопроводу d_вн, [мм];

-час випорожнення апарата t_вип, [с];

- об’єм аварійної ємності V_а, [м³].