Тема 5. Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под давлением, и комперссорных установок

5.1. Общие сведения

Сосудом называется герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения, транспортирования газообразных, жидких и других веществ.

Особую опасность представляют сосуды, находящиеся под избыточным давлением, так как при взрыве выделяется огромное количество энергии. Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючую среду, так как образовавшиеся осколки даже небольшой массы вызывают разрушение зданий, гибель людей.

Причины взрыва сосудов, работающих под давлением:

• несоответствие конструкции сосуда максимально допустимому давлению и температуре;

• превышение давления сверх предельного;

• потеря механической прочности (коррозия, внутренние дефекты, местные перегревы);

• несоблюдение установленного режима работы;

• недостаточная квалификация обслуживающего персонала;

• отсутствие надлежащего надзора.

При взрыве выделяется энергия сжатой среды в течение короткого промежутка времени (0,1 секунды).

Работа при адиабатическом взрыве сосуда определяется по формуле:

где V – объем сосуда, м³; Р₁ – начальное давление в сосуде до взрыва, Па; Р₂ – конечное давление, Па; К – показатель адиабаты, определяется как отношение:

,

где С_Р – удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/кг∙°С; С_Р – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме, Дж/кг∙°С.

Приближенное значение К при расчетах можно принимать для двухатомных газов 1,4; трех- , четырехатомных – 1,29; с числом атомов 5 и более – 1,2 – 1,1. Для воздуха показатель адиабаты – 1,41.

Мощность взрыва может быть определена:

,

где t – время действия взрыва.

В связи с этим сосуды, работающие под давлением, являются объектами повышенной опасности и их изготовление и эксплуатация регламентируются «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (утверждено МЧС РБ 27.12.2005 № 56).

Правила распространяются на:

а) сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 °С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 Мпа (0,7 бар), без учета гидростатического давления;

б) сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 Мпа (0,7 бар);

в) баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 Мпа (0,7 бар);

г) цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжатых и сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 °С превышает давление 0,07 Мпа (0,7 бар);

д) цистерны и сосуды для транспортирования или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 Мпа (0,7 бар) создается периодически при их опорожнении;

е) барокамеры.

Сосуды, работающие под давлением, подразделяются на стационарные и передвижные.

К стационарным относятся сосуды, постоянно установленные в определенном месте.

Передвижные – это сосуды, предназначенные для временного использования в различных местах или во время их передвижения.