Аппараты и трубопроводы могут повреждаться по следующим причинам:
- от образования повышенного давления;
- от проявления динамических воздействий;
- от образования высоких температурных напряжений в материале стенок или от изменения прочностных свойств материала в результате воздействия высоких и низких температур;
- от коррозии материала стенок или эрозии (механического истирания стенок).
Все вышеперечисленные причины рассматриваются для каждого аппарата своего варианта задания.
E
Образование повышенного давления в аппаратах.
При исследовании возможности образования повышенного давления в аппаратах следует:
- установить, есть ли причины, приводящие к нарушению материального баланса: увеличение производительности насоса, неисправность редуктора, увеличение интенсивности закачки, образование пробок в расходной линии, увеличение сопротивления дыхательной линии, уменьшение расхода продукта потребителем при неизменном его поступлении, перекрытие расходных линий задвижками, переполнение емкостей при отсутствии переливных линий или автоматики и т.п..
Если какие-либо из этих причин могут иметь место, их надо указать в работе и пояснить, почему именно эти причины характерны для данного случая:
Величину давления в линиях (для преодоления сопротивления и создания необходимой скорости движения продукта) определяют по формуле:
а общее давление из выражения Рк = Рн + D Р
где Рк - конечное давление в системе при увеличении сопротивления линий, Па;
Рн - рабочее давление в сети, Па; D Р - потери давления при увеличении сопротивления линий, Па;
l - коэффициент сопротивления трения, определяемый в зависимости от режима движения продукта по формулам:
- при R е < 2300 (ламинарный режим) l = 64/ Re;
- при 
(переходный режим) 
;
- при 15 ´ 103< Re <80 ´ 103 (турбулентный режим в гидравлических трубах) 
;
- при Re > 500 (турбулентный режим) 
,
u де d - внутренний диаметр трубопровода, м. Определяется с учетом степени уменьшения диаметра e.
d2 = d ´ (1- e), (e принимают от 0,1 - 0,55);
Δ- абсолютная шероховатость стенок труб, м;
Re = 
- число Рейнольдса;
w - скорость движения продукта в трубопроводе, м/с;
v - коэффициент кинематической вязкости при рабочей температуре, м2/с);
l экв - эквивалентная длина трубопровода с учетом наличия местных сопротивлений, м;
ρ t - плотность продукта при рабочей температуре, кг/м3.
где Р0, Рр - соответственно атмосферное и рабочее давление, Па;
Т0, Тр - соответственно температура при нормальных условиях (273К) и рабочая температура, К;
М - молекулярная масса вещества;
V 0 - объем киломоля вещества (22,41 м3/кмоль).
В расчетах принимают следующие значения величины Δ(м):
- для новых стальных цельнотянутых, а также оцинкованных труб
Δ = (0,1-0,2) ´ 10-3;
- для новых чугунных труб Δ = 0,3 ´ 10-3;
- для цельнотянутых стальных труб с незначительной коррозией
Δ = (0,2-0,3)10-3;
- для цельнотянутых стальных труб, подвергнутых значительной коррозии,
Δ = 0,5 ´ 10-3 и выше.
Меры пожарной безопасности изложены в (см. [1], стр. 40-45):
В установившемся процессе вводимые в систему потоки веществ, составляющие приходные статьи баланса, должны равняться потокам веществ, выводимым из системы, которые составляют расходные статьи баланса.
Во избежание аварий и повреждений следует: отдавать предпочтение центробежным насосам и компрессорам, подбирать центробежные насосы и компрессоры без значительного превышения их характеристик над номинальными; у поршневых насосов и компрессоров устраивать циркуляционную линию с перепускным клапаном; использовать устройства, автоматически регулирующие работу насоса или компрессора в зависимости от величины давления в линии.
Для предупреждения образования пробок в линиях производят очистку веществ от взвешенных твердых частиц и солей, не допускают образования отложений кокса, полимеров, льда, кристаллогидратов.
Аппараты и трубопроводы, расположенные на открытых площадках и в неотапливаемых помещениях, защищают теплоизоляцией, прокладывают параллельно трубам паровые спутники.
- установить, могут ли быть явления, вызывающие повышение температурного режима работы аппарата: повышение температуры поступающего в аппарат вещества, повышение температуры подогрева аппарата, ухудшение процесса охлаждения аппарата, увеличение скорости экзотермических реакций и т. п..
Если какие-либо из этих явлений имеют место, их следует указать. При этом можно показать расчетом, насколько может повыситься давление в аппаратах с жидкостями или газами при повышении температур на определённую величину (см. [2], стр. 40-41, и [1], стр. 45-47):
Так давление в герметичных аппаратах с газами или перегретыми парами при повышении температуры определяют по формуле:
где Рн - начальное давление в аппарате, Па;
Тн, Тк - соответственно начальная и конечная температура газа, К;
Z - коэффициент сжимаемости газа.
Конечное давление в аппаратах с насыщенными парами жидкостей и наличием жидкой фазы (при изменении температуры) определяют из выражения:
Рк = Р s = f (Тк)
где Р s - давление насыщенного пара при температуре Тк, Па.
Приращение давления (при повышении температуры) в герметичном аппарате или участке трубопровода, полностью заполненном жидкостью, определяется по формуле:
где β - коэффициент объемного расширения жидкости;
β сж - коэффициент объемного сжатия жидкости;
D Т = Тк - Тн - изменение температуры в аппарате, К.
Допустимую степень заполнения емкостных аппаратов с жидкостью рассчитывают по формуле:
e = 1- β D Тмакс
где e - степень заполнения аппарата;
β - коэффициент объемного расширения жидкости.
D Тмакс = Тмакс - Тмин - предельный ожидаемый перепад температур,
который может наблюдаться при эксплуатации аппарата, К.
- установить, может ли быть явление, приводящее к нарушению нормального процесса конденсации паров: уменьшение или прекращение подачи охлаждающей среды, загрязнение теплообменной поверхности.
Если это явление может иметь место, пояснить его и определить величину приращения давления (см. [2], стр. 41)
Конечное давление в аппарате определяется из выражения:
Рк=Рр + D Р
где Рр - рабочее давление в аппарате, Па;
D Р - приращение давление в системе, Па.
Приращение давления D Р в аппаратах при нарушении нормального процесса конденсации паров определяют по формуле:
где а - степень неполноты конденсации паров, %;
G п - производительность аппарата по пару, кг/с;
t - продолжительность процесса нарушения конденсации паров, с;
Р0 = 1 ´ 105 Па - давление окружающей среды;
V св - свободный объем системы, м3;
r t - плотность паров жидкости при температуре и давлении в аппарате.
