Основы проектирования предохранительной разрывной мембраны

Локальное загорание ЭНМ внутри оборудования может пе­реходить в процесс горения и детонации. Особенно болыцую опасность представляет процесс детонации.

Сброс продуктов сгорания через разрывные мембраны в критической ситуации представляет собой один из наиболее рас­пространенных способов защиты оборудования.

Схемы разрывных предохранительных мембран показаны на рис. 7.5.

Устройство состоит из разрывной мембраны и пары зажим­ных колец. Свободное сечение в корпусе аппарата закрывается предохранительным устройством. В случае загорания веществ в аппарате давление продуктов сгорания действует на поверхность мембраны и она подвергается достаточно большим деформаци­ям, приобретая перед разрушением форму сферического купола.

Во многих случаях куполообразную форму мембране при­дают при изготовлении, подвергая ее действию давления, со­ставляющего около 90% от разрывного, для повышения ее бы­стродействия. Одним из основных параметров, применяемых при расчете разрывной мембраны, является давление срабатыва­ния Р_сраб, при котором должна разрываться мембрана.

Установление численного значения Р_сраб связано с расчет­ным давлением Р_расч, при котором происходит разрушение аппа­рата или его элементов, и давлением перехода горения в детона­цию. Сложное явление перехода горения в детонацию исследует­ся в моделирующих установках.

Расчётная схема мембраны приведена на рис. 7.6

Расчетное давление - это давление, на которое рассчитан защищаемый аппарат по условию прочности. Численное значе­ние расчетного давления на рассматриваемый аппарат приводит­ся в технической документации. Если оно по каким-либо причи­нам неизвестно, то значение этого давления по исходным дан­ным аппарата определяется расчетом на прочность по формулам сопротивления материалов. Значение давления, при котором горение переходит в детонацию Р_деТ5 определяется экспери­ментально в моделирующих установках. Пусть давление разру­шения аппарата меньше давления перехода горения в детона­цию (Р_расч < Р _дет)- Тогда значение давления срабатывания оп­ределяется из неравенства Р_сраб < 0,8 Р_раСч. В против­ном случае базовым давлением является Р_дет. Давление срабаты­вания в расчетных формулах обозначается как Р_о. Перед разры­вом плоская мембрана из тонколистового проката пластического металла приобретает форму сферической оболочки, где радиус сферы R, а толщина мембраны До.

Разрывные мембраны имеют широкое применение для за­щиты технологического, оборудования от взрывных процессов. Объясняется это тем, что разрывные мембраны имеют простую конструкцию, обладая при этом высоким быстродействием и надежностью защитных функций. В промышленности применя­ют множество конструкций разрывных мембран. Наиболее простым и распространенным типом являются разрывные мембра­ны, изготовленные из тонколистового проката пластичных ме­таллов, таких как алюминий, никель, нержавеющая сталь, ла­тунь, медь, титан и др.