4.2 Задачі

4.2.1 Задача №1 Розрахунок параметрів безпечної експлуатації повітрозбірника бурової установки

Розрахувати параметри безпечної експлуатації повітрозбірника бурової установки.

а) визначити марку та кількість запобіжних клапанів;

б) розрахувати діаметр та товщину запобіжних мембран, використовуючи дані табл. 3.1, рис.3.11, табл.3.3 [2];

в) визначити товщину стінки повітрозбірника, якщо допустимий надлишковий тиск складає 5 МПа.

Корозію метала не враховувати.

Таблиця 4.1 – Вихідні дані до задачі №1

Варіант	Температура робочого середовища , ºС	Діаметр проходу в сідлі клапана, мм	Тиск спрацювання запобіжних пристроїв, МПа	Густина робочого середовища, кг/м3	Продуктивність компресора, м3/хв	Внутрішній діаметр резервуара, м	Довжина резервуара, м	Температура вибуху, ºС	Матеріал мембрани	Границя текучості металу, МПа.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Продовження табл.4.1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	430	80	0,8	1,09	4,5	1,00	3,0	3,45	м’який монель	20,0
2	435	81	0,8	1,00	4,6	1,01	3,1	350		20,5
3	440	82	0,8	1,11	4,7	1,02	3,2	355		21,0
4	445	83	0,8	1,10	4,8	1,03	3,3	360		21,5
5	450	84	0,8	1,12	4,9	1,04	3,4	365		22,0
6	455	85	0,8	1,13	5,0	1,05	3,5	370		22,5
7	460	86	0,8	1,09	5,1	1,06	3,6	375		22,0
8	465	87	0,8	1,14	5,2	1,07	3,7	380		23,0
9	470	88	0,8	1,15	5,3	1,08	3,8	385		23,5
10	475	89	0,8	1,10	5,4	1,09	3,9	390		24,0
Приклад розрахунку	450	85	0,8	1,10	5,0	1,05	3,4	370		22

Приклад розрахунку параметрів безпечної експлуатації повітрозбірника бурової установки

1 Розрахунок запобіжного клапану

1. За температурою робочого середовища t=450 ºC приймаємо повнопідйомний пружинний фланцевий стальний клапан типу СППК 4–64 ([1], табл.2.1).

2. В изначаємо висоту підйому клапана. Для повнопідйомного клапана запишемо [1]

3. Площа прохідного перерізу клапана

4. К оефіцієнт витрати клапана. Для повнопідйомного клапана отримаємо [1]

5. Коефіцієнт, що враховує розширення газу при витіканні приймемо В=1,5 [1]

6. П ропускна здатність клапана

Оскільки повітря витікає в атмосферу запишемо Р₃=0, після чого отримаємо

7. В изначимо масову витрату через клапан

8. Оскільки об’ємна пропускна здатність клапана значно перевищує продуктивність компресора (136,92 м³/хв >5 м³/хв), для попередження надмірного перевищення тиску достатньо використовувати один клапан.

2 Розрахунок запобіжних мембран

1. Об’єм газоподібних продуктів, що виділяються під час вибуху

2. О б’єм продуктів горіння, який необхідно відвести в процесі вибуху (на 1 м³ об’єму посудини)

3. Питомий об’єм продуктів горіння при нульовій температурі вибуху

4. Коефіцієнт площі мембрани k_П=0,0272 [1]

5. Переріз мембрани для 1 м³ захищуваного об’єму

6. Необхідна площа мембрани для всієї посудини

7. Діаметр запобіжної мембрани

Приймемо мембрану діаметром 0,35 м ([2], табл. 3.1).

8. В изначаємо характеристику матеріалу мембрани з мягкої монелі ([2], рис 3.11, табл. 3.3).

9. Визначаємо товщину мембрани

3 Визначення товщини стінки повітрозбірника

З [1] вибираємо необхідні дані:

1. Д опустима напруга в елементах повітрозбірника

2. Товщина стінки резервуара

Література

1. Сборник задач по охране труда в нефт. и газ. промышл. /А.В. Фомочкин и др. Учебное пособие . Часть І. – М.: МИНГ, 1989. – 108 с.

2. Водяник В.И. Взрывозащита технологического оборудования. – М.:Химия. – 1991. – 256 с.