Основные положения пожарной опасности

При повышении давления в аппарате

 

Повышение давления в герметичных аппаратах, полностью заполненные пожароопасной жидкостью или сжиженным газом является сложным процессом, так как сопровождается одновременно не только увеличением объема жидкости, но и приращением вместимости самого аппарата в результате упругого и термического расширения его стенок. При этом объем жидкости изменяется в большей степени по сравнению с увеличением размеров самого аппарата. Поэтому нагревание технологической системы, полностью заполненной жидкостью или сжиженными газами, даже в пределах суточных колебаний температуры окружающего воздуха может создать давление, которое приведет к разгерметизации системы.

Давление, создаваемое жидкостью в полностью заполненном аппарате P_к при тепловом воздействии на систему, определяют по формуле

P_к = P_н + DP,                                                (6.1)

 

где P_н - начальное давление жидкости в аппарате, МПа; DP - приращение давления, МПа.

Приращение давления в герметичном нагреваемом аппарате, полностью заполненном жидкостью (без учета изменения размеров аппарата), можно определить по формуле

                                                                                    (6.2)

 

где b_р - коэффициент объемного расширения жидкости, К^-1; b_сж - коэффициент объемного сжатия жидкости, МПа^-1; DT – изменение температуры, К.

Коэффициент объемного расширения зависит от температуры жидкости. При отсутствии справочных данных о значении коэффициента объемного расширения жидкости или сжиженного газа его можно определить из соотношения изменения плотности при повышении температуры

 

                                                                          (6.3)

 

где r₁ и r₂ - плотность жидкости до и после нагрева соответственно.

Значение этого коэффициента для воды, описывается зависимостью

 

                                          (6.4)

 

где T_н, T_к - начальная и конечная температуры жидкости в интервале нагрева соответственно, К.

В широких интервалах температуры и давления коэффициент объемного сжатия для воды сохраняет почти постоянное значение и может быть принят равным 4, 97∙ 10^-4, МПа^-1.

Лабораторная установка

 

Лабораторная установка (рис. 6.1) моделирует воздействие солнечной радиации и тепла окружающей среды при колебаниях суточной температуры окружающего воздуха.

Установка состоит из трех стальных одинаковых сосудов высокого давления. Экспериментальный сосуд 7 полностью заполнен водой. Экспериментальный сосуд 5 заполнен водой на 80 % объема. Контрольный сосуд 6 предназначен для измерения температуры жидкости внутри сосуда. Термостат 8 обеспечивает моделирование воздействия тепла окружающего воздуха на сосуды, заполненные жидкостью.

 

 

Рис. 6.1. Схема лабораторной

установки:

 

1 – пульт управления; 2 – манометр; 3 – термометр; 4 – U–образный манометр; 5 – сосуд, частично заполненный водой; 6 – контрольный сосуд; 7 – сосуд, полностью заполненный водой; 8 – термостат

 

Способы и приемы обеспечения пожарной безопасности

 

При увеличении температуры жидкости профилактика защиты от разгерметизации оборудования достигается созданием в аппаратах пространства, свободного от жидкости. В этом случае давление в аппарате не может быть больше давления насыщенных паров жидкости при данной температуре. Свободное пространство выполняет функцию компенсатора при тепловом расширении жидкости.

Максимально допустимую степень заполнения (e) емкостей и резервуаров можно определить по формуле

 

e = 1 -  b _р D T _max,                                                 (6.5)

 

где DT_max – максимально возможная амплитуда колебаний температуры жидкости в сосуде, К.

При этом минимальный размер пространства, свободного от жидкости V_св, должен составлять

V_св = V_ап (1 - e ),                                              (6.6)

 

где V_ап - объем аппарата, м³.

Порядок выполнения работы

 

1. Заготовить в тетради журнал испытаний по следующей форме.

 

Ж У Р Н А Л

результатов опытов по определению

давления в сосудах с жидкостью

 

Начальная температура, Т_н = ____ К.

Конечная температура, Т_к =______ К.

Шаг изменения температуры теплоносителя, DТ =_____К.

 

Таблица 6.1

Результаты измерений и расчетов

 

Определяемый параметр		Номер опыта
		1	2		3		4	5
Экспериментальные данные
Температура внутри сосуда	оС
	К
Давление в сосуде, частично заполненном жидкостью	мм вод.ст.
	Па
Давление в сосуде, полностью заполненном жидкостью	кг∙ см-2
	МПа
Расчетные данные для сосуда, полностью заполненного жидкостью
Температура начальная, К
Температура конечная, К
Коэффициент объемного расширения жидкости, 1/К
Приращение давления, МПа
Начальное давление, МПа
Конечное давление, МПа

 

2. Установить начальную температуру теплоносителя по указанию преподавателя. При достижении температурой жидкости в экспериментальном сосуде температуры теплоносителя записать результаты измерения давления.

3. В соответствии с заданным шагом изменения температуры теплоносителя установить последующее значение температуры. Показания манометра записываются после достижения температурой жидкости в сосуде температуры теплоносителя.

4. После окончания опытов выключить систему нагрева термостата и перевести в режим охлаждения при помощи подачи воды в змеевик охлаждения.

5. Результаты изменений давления и температуры перевести в СИ.

6. Для сосуда, полностью заполненного жидкостью, аналитическим путем определить давление при нагревании для каждого опыта по следующему алгоритму:

o коэффициент объемного расширения жидкости (формула (6.4));

o значение приращения давления (формула (6.2));

o конечное давление (формула (6.1));

7. По результатам опыта и аналитических расчетов для сосуда, полностью заполненного жидкостью, построить графики: P_оп  = f (T); P_расч = f (T).

 

Вопросы для подготовки к защите работы

1. Укажите причины разгерметизации технологической системы, приводящих к аварийному выходу пожароопасных веществ наружу

2. Укажите меры пожарной безопасности, направленные на предотвращение повышения давления в технологической системе при воздействии тепла окружающей среды.

3. Напишите формулу, по которой можно определить максимально допустимую степень заполнения аппарата жидкостью, если известна максимально возможная амплитуда колебаний температуры

4. Напишите формулу, по которой можно определить давление, создаваемое жидкостью в полностью заполненном аппарате при нагревании

5. Как перевести показания манометра, выраженное в кг/см² в МПа?

6. Как можно объяснить повышения давления в аппарате, полностью заполненном жидкостью, если известно, что все тела при нагревании расширяются?

Работа №. 7.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: