72. Арматура химических установок.

Арматурой называются устройства, которые устанавливаются на трубопроводах и емкостях и обеспечивают управление потоком (движением) рабочих сред. По области применения арматуру подразделяют на пароводяную, энергетическую, нефтяную, судовую и т. п. По материалу корпусных деталей арматура делится на чугунную, стальную, из коррозионностойкой стали, цветных металлов и сплавов, а также из неметаллических материалов. Выделяют арматуру с защитным покрытием пластмассой или эмалью и арматуру с эластичным деформируемым затвором. Различают условное, рабочее и пробное давление. Условные давления ру образуют, согласно ГОСТ 8032—56, следующий ряд (в кгс/см2): 1; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 64; (80); 100; (125); 160; 200;-250; 320; 400; 500; 640; 800 и 1000. Арматуру и соединительные части на условные давления, заключенные в скобки, не рекомендуется применять: они используются только для замены вышедшей из строя арматуры, установленной на эксплуатирующихся линиях. По условным давлениям арматуру можно разделить на шесть групп: 1) для высокого и сверхвысокого вакуума — для абсолютного давления ниже 1 • 10~3 мм рт. ст.; 2) для низкого и среднего вакуума —для абсолютного давления от 1 • 10~3 мм рт. ст. до 1 кгс/см2; 3) для малых давлений —до 16 кгс/см2; 4) для средних давлений — от 25 до 100 кгс/см2; 5) для высоких давлений — от 160 до 800 кгс/см2; 6) для сверхвысоких давлений — от 1000 кгс/см2 и выше*. Условные (ру) рабочие (рр) и пробные (/?пр) давления для арматуры из стали, чугуна, бронзы и латуни регламентированы ГОСТ 356—68. Рабочие давления равны условным для арматуры из углеродистой стали при температуре среды t = 0 -т- 200 °С, для арматуры из чугуна, бронзы или латуни — при ^ = 0-М20°С. При повышении температуры допускаемое рабочее давление снижается в зависимости от материала корпусных деталей арматуры. ГОСТ 356—68 предусматривает 14 температурных ступеней, в пределах которых рабочее давление по мере повышения температуры * 1 мм рт. ст. = 133,3 Па, 1 кгс/см2 = 9,81 • 104 Па « 0,1 МПа.

73. Защита оборудования от превышения давления. Предохранительные клапаны. Классификация. Расчет.

Защита сосудов и аппаратов от превышения давления осуществляется:

- путем установки предохранительных клапанов или мембран;

- исключением из системы источников, которые могут создать давление в сосуде и аппарате выше их расчетного давления.

Допускается защищать сосуд или аппарат от превышения давления установкой предохранительного клапана на насосе или компрессоре, если они являются единственными источниками давления. Сбросы от предохранительного клапана в этом случае разрешается осуществлять на прием машин.

предохранительный клапан: Клапан, предназначенный для защиты от недопустимого давления посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановления рабочего давления.

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия

• клапаны прямого действия —они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;

• клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;

По характеру подъема замыкающего органа

• клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)

• клапаны двухпозиционного действия

По высоте подъема замыкающего органа

• малоподъемные

• среднеподъемные

• полноподъемные

По виду нагрузки на золотник

• грузовые или рычажно-грузовые

• пружинные

• рычажно-пружинные

• магнито-пружинные

Расчеты:

Для предохранительных клапанов, устанавливаемых на ректификационных колоннах, - из условия сброса клапаном всего количества паров, поступающих и образовавшихся в сосуде при закрытии выхода вверху колонны, а именно:

• 

• где: , Вт - тепловая нагрузка кипятильника (рибойлера) в нормальном режиме работы при Р_т (принимается по проекту);

• , Вт - количество тепла, поступающее с питанием в аварийном режиме при Р₁

• , кг/ч - расход питания колонны в аварийном режиме при Р₁;

• е, мас. доля - доля пара в питании (доля отгона);

• , Дж/кг - теплосодержание жидкого питания в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , Дж/кг - теплосодержание паров питания в аварийном режиме при P_I;

• , Дж/кг - теплосодержание питания на входе в подогреватель питания в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , Вт - тепловая нагрузка подогревателя питания в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , Вт - суммарная тепловая нагрузка промежуточных циркуляционных орошений в нормальном режиме;

• , Вт - тепловая нагрузка одного из промежуточных циркуляционных орошений, имеющего наибольшую величину, в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , кг/ч - сумма расходов промежуточных отборов в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , дж/кг - теплосодержание жидкости промежуточного отбора в аварийном режиме при P_I;

• , кг/ч - расход дистиллата в аварийном режиме при P₁.

• Д^н, кг/ч - расход дистиллата в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , кг/ч - расход питания колонны в нормальном режиме при Р_т (принимается по проекту);

• , Дж/кг - теплосодержание жидкого продукта вверху колонны в аварийном режиме при P₁;

• , кг/ч - расход кубовой жидкости в аварийном режиме при Р₁:

• , Дж/кг - теплосодержание жидкого кубового остатка в аварийном режиме при P₁;

• , Дж/кг - теплосодержание пара вверху колонны в аварийном режиме при Р₁;

• , Дж/кг - теплосодержание жидкости вверху колонны в аварийном режиме при Р₁;

• G_в.п., кг/ч - расход водяного пара (инертного газа), подаваемого в колонну на отпарку (учитывается только в случае, если давление водяного пара больше P₁).

• Для сосудов, полностью заполненных жидкой фазой или содержащих жидкую и паровую фазу, количество выбросов через предохранительный клапан определяется по формуле:

• 

• где: F_сп, м² - смоченная поверхность аппарата;

• t_г, °С - температура газо-воздушной смеси, омывающей при пожаре наружную поверхность аппарата. При расчетах принимается t_г = 600 °С;

• t_к, °С - температура кипения жидкости при давлении полного открытия предохранительного клапана, принимается по программе расчета ТФС;

• K_ж, Вт/м²·К - общий коэффициент теплопередачи от окружающего воздуха через стенку аппарата к жидкости.

• При расчетах принимается:

• K_ж для изолированного = 2,9 Вт/м²·К;

• K_ж для неизолированного = 23,2 Вт/м²·К;

• r, кДж/кг - скрытая теплота парообразования жидкости при температуре t_ж, принимается по программе расчета ТФС.

• Для сосудов, содержащих газовую (паровую) фазу, пропускная способность предохранительного клапана определяется по формуле:

• 

• где: F_н, м² - полная наружная поверхность аппарата;

• t_г, °С - температура газо-воздушной смеси, омывающей при пожаре наружную поверхность аппарата, t_г = 600 °С;

• t_п, °С - температура газов (паров) в аппарате при нормальном режиме;

• C_р, Дж/кг·К - теплоемкость газа (пара) при давлении Р₁, принимается по программе ТФС;

• K_п, Вт/м²·К - общий коэффициент теплопередачи от окружающего воздуха через стенку аппарата к газу (пару).

• При расчетах принимается:

• K_п для изолированных = 3 Вт/м²·К;

• K_н для неизолированных = 12 Вт/м²·К.

Количество предохранительных клапанов определяется по формуле:

• 

• где: f, мм² - площадь проходного сечения седла выбранного клапана