Наружные установки с нагретыми горючими жидкостями

 

Пример 40

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Цех прядильных машин. Емкость-накопитель горячего масла-теплоносителя АМТ-300 расположена на открытой площадке. Объем масла-теплоносителя в емкости V_ж = 30 м³. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем масла-теплоносителя АМТ-300, поступающего при аварийной разгерметизации емкости из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет V_тр = 5 м³. Площадка не имеет ограждения. Температура нагрева теплоносителя t_ж=280⁰С = 553,2 К (Т_а).

12. Молярная масса масла-теплоносителя АМТ-300 М = 312,9 кг∙кмоль^-1. Химическая формула С_22,25Н_33,48S_0,34N_0,07. Температура вспышки t_всп > 170⁰С.Удельная теплота сгорания масла-теплоносителя АМТ-300 Q_СГ = 42257 кДж∙кг^-1 = 42,257∙10⁶Дж∙кг^-1. Плотность жидкости при t_ж=280⁰С r_ж = 794 кг∙м³. Теплоемкость теплоносителя при t_ж=280⁰С С_ж=2480∙кг^-1∙К^-1. Константы уравнения Антуана А = 6,12439, В = 2240,001, С_А = 167,85.

1.3. Давление насыщенных паров теплоносителя Р_Н при начальной температуре нагретого теплоносителя t_ж = 280⁰С = 553,2 К (Т_а) составляет:

 

lg P_Н = 6,12439 - = 6,12439 - ,

P_Н = 13,26 кПа.

 

1.4. Теплота испарения теплоносителя L_исп (Дж∙кг^-1) согласно формуле (А.15) [1] будет равна:

L_исп =

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва DР при сгорании смеси горючих паров теплоносителя с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация емкости-накопителя горячего масла-теплоностеля АМТ-300, разлив поступившего из емкости теплоносителя на горизонтальную поверхность, испарение горячего теплоносителя с поверхности зеркала разлива и поступление паров теплоносителя в окружающее пространство.

3. Масса жидкости m_п (кг), поступившей в окружающее пространство, составляет:

m_п = (V_ж+V_тр)∙r_ж = (30+5) ∙794 = 27790 кг.

4. Масса паров m (кг), образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:

m = 0,02∙  1543,8 кг.

5. Избыточное давление взрыва DР на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-накопителя масла-теплоносителя АМТ-300 согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

DР = 101  кПа,

m_пр =  кг.

 

6. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300 относится к категории БН.

 

Пример 41

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Система водно-гликолевого обогрева. Резервуар хранения отработанного этиленгликоля расположен на открытой площадке. Объем этиленгликоля в емкости V_ж = 3,0 м³. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем этиленгликоля, поступающего при аварийной разгерметизации резервуара из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет V_тр = 0,2 м³. Площадка не имеет ограждения. Температура поступающего в резервуар хранения этиленгликоля t_ж=120⁰С = 393,2 К (Т_а).

1.2. Молярная масса этиленгликоля М = 62,068 кг∙кмоль^-1. Химическая формула С₂Н₆О₂. Температура вспышки t_всп = 111⁰С. Удельная теплота сгорания этиленгликоля Q_сг = =19329 кДж∙кг^-1 = 19329∙10⁶ Дж∙кг^-1. Плотность жидкости при t_ж=120⁰С r_ж = 987 кг∙м^-3. Теплоемкость жидкости при t_ж=120⁰С С_ж=2820∙ Дж∙кг^-1∙К^-1. Константы уравнения Антуана А = 8,13754, В = 2753,183, С_А = 252,009. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Ноглики, Сахалинская обл.) [3] составляет t_р = 37⁰С.

1.3. Давление насыщенных паров этиленгликоля Р_Н при начальной температуре жидкости t_ж = 120⁰С = 393,2 К (Т_а) составляет:

lg P_Н = 8,13754 - ,

P_Н = 5,45 кПа.

 

1.4. Теплота испарения этиленгликоля L_исп согласно формуле (А.15) [1] будет равна:

L_исп =  Дж∙кг^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва DР при сгорании смеси горючих паров этиленгликоля с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара с нагретым этиленгликолем, разлив поступившего из резервуара этиленгликоля на горизонтальную поверхность, испарение нагретого этиленгликоля с поверхности зеркала разлива и поступление паров этиленгликоля в окружающее пространство.

3. Масса жидкости m_п, поступившей в окружающее пространство, составляет:

m_п = (V_ж+V_тр)∙r_ж = (3,0+0,2) ∙987 = 3158,4 кг.

4. Масса паров m, образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:

m = 0,02∙  кг.

5. Избыточное давление взрыва DР на расстоянии r = 30 м от наружной установки резервуара хранения отработанного этиленгликоля согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

DР = 101  кПа,

m_пр =  кг.

 

6. Избыточное давление взрыва на расстоянии 30 м от наружной установки не превышает 5 кПа, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для резервуара хранения отработанного этиленгликоля не относится к категории БН.

7. В соответствии с п. п. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность ее к категории ВН.

8. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности F_q, входящих в формулу (В.27) [1]:

d = = 24,73 м,

F = F_и = 0,15∙1000∙(V_ж + V_тр) = 0,15∙1000∙(3+0,2) = 480 м²,

Н = 42∙d∙()^0,61 = 42∙24,73∙()^0,61 = 25,2 м,

М = 0,04 кг∙м^-2∙с^-1 (табл. В.1 [1]),

 кг∙м^-3,

h =

S =

B =

A =

= 0,3185∙ =

0,1830,

= =

= 0,3185∙  = 0,3185∙[0,9978-0,7315] = 0,0848,

F_q =

9. Определяем коэффициент пропускания атмосферы t по формуле (В.34) [1]:

= =0,9877.

10. Вычисляем интенсивность теплового излучения q для пожара пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:

q = E_f∙F_q∙t = 19∙0,2017∙0,9877 = 3,78 кВт∙м^-2,

E_f = 19 кВт∙м^-2 (табл. В.1 [1] по нефти).

11. Расчетная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт∙м^-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п.7.3 и табл. 2 [1] наружная установка резервуара хранения отработанного этиленгликоля, расположенного на открытой площадке, не относится к категории ВН и относится к категории ДН.