Условные обозначения и сокращения

РАСЧЕТ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА И ПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАТЕГОРИЙ ТБ

 

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ВЗРЫВООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ

Условные обозначения и сокращения

 

Принятые сокращения:

ПГФ — парогазовая фаза;

ЖФ — жидкая фаза;

АРБ — аварийная разгерметизация блока.

Обозначение параметра-символа одним штрихом соответствует парогазовым состояниям среды, двумя штрихами — жидким средам, например G' и G'' — соответственно масса ПГФ и ЖФ.

 

    Обозначения:
Е ¾ общий энергетический потенциал взрывоопасности (полная энергия сгорания ПГФ, поступившей в окружающую среду при АРБ);
Еn ¾ полная энергия, выделяемая при сгорании неиспарившейся при АРБ массы ЖФ;
¾ энергия сгорания при АРБ ПГФ, непосредственно имеющейся в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;
¾ энергия сгорания ПГФ, образующейся при АРБ из ЖФ, имеющейся в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;
А, Аi ¾ энергия сжатой ПГФ, содержащейся непосредственно в блоке и поступающей от смежных блоков, рассматриваемая как работа ее адиабатического расширения при АРБ;
V', V" ¾ соответственно геометрические объемы ПГФ и ЖФ в системе, блоке;
¾ объем ПГФ, приведенный к нормальным условиям (T0 = 293 К, Р0 = 0,1 МПа);
Р, Р0 ¾ соответственно регламентированное абсолютное и атмосферное (0,1 МПа) давление в блоке;
¾ удельный объем ПГФ (в реальных условиях);
¾ масса ПГФ и ЖФ, имеющихся непосредственно в блоке и поступивших в него при АРБ от смежных объектов;
¾ масса ЖФ, испарившейся за счет энергии перегрева и поступившей в окружающую среду при АРБ;
q', q" ¾ удельная теплота сгорания соответственно ПГФ и ЖФ;
qpi ¾ суммарный тепловой эффект химическойреакции;
Т ¾ абсолютная температура среды: ПГФ или ЖФ;
Т0 , Т1 ¾ абсолютная нормальная и регламентированная температуры ПГФ или ЖФ блока, К (T0 = 293 К);
t, t0 ¾ регламентированная и нормальная температуры ПГФ и ЖФ блока (t0 = 20 °С);
¾ температура кипения горючей жидкости (К или °С);
¾ скорость истечения ПГФ и ЖФ в рассматриваемый блок из смежных блоков;
Si ¾ площадь сечения, через которое возможно истечение ПГФ или ЖФ при АРБ;
Пpi ¾ скорость теплопритока к ГЖ за счет суммарного теплового эффекта экзотермической реакции;
Птi ¾ скорость теплопритока к ЖФ от внешних теплоносителей;
K ¾ коэффициент теплопередачи от теплоносителя к горючей жидкости;
F ¾ площадь поверхности теплообмена;
Dt ¾ разность температур теплоносителей в процессе теплопередачи (через стенку);
r ¾ удельная теплота парообразования горючей жидкости;
с" ¾ удельная теплоемкость жидкой фазы;
b1, b2 ¾ безразмерные коэффициенты, учитывающие давление (Р) и показатель адиабаты (k) ПГФ блока;
m ¾ безразмерный коэффициент, учитывающий гидродинамику потока;
r, ri ¾ плотность ПГФ или ЖФ при нормальных условиях (Р = 0,1 МПа и t0 = 20 °С) в среднем по блоку и по i-тым поступающим в него при АРБ потокам;
ti ¾ время с момента АРБ до полного срабатывания отключающей аварийный блок арматуры ;
tpi ¾ время с момента АРБ до полного прекращения экзотермических процессов;
tтi ¾ время с момента АРБ до полного прекращения подачи теплоносителя к аварийному блоку (прекращение теплообменного процесса);
qk ¾ разность температур ЖФ при регламентированном режиме и ее кипении при атмосферном давлении;
¾ масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока от твердой поверхности (пола, поддона, обвалования и т.п.);
¾ масса ЖФ, испарившейся за счет теплопередачи от окружающего воздуха к пролитой жидкости (по зеркалу испарения);
¾ суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из окружающей среды;
Fж ¾ площадь поверхности зеркала жидкости;
Fп ¾ площадь контакта жидкости с твердой поверхностью розлива (площадь теплообмена между пролитой жидкостью и твердой поверхностью);
e ¾ коэффициент тепловой активности поверхности (поддона);
l ¾ коэффициент теплопроводности материала твердой поверхности (пола, поддона, земли и т.п.);
cт ¾ удельная теплоемкость материала твердой поверхности;
rт ¾ плотность материала твердой поверхности;
mи ¾ интенсивность испарения;
М ¾ молекулярная масса;
R ¾ газовая постоянная ПГФ;
h ¾ безразмерный коэффициент;
Рн ¾ давление насыщенного пара при расчетной температуре;
tи ¾ время контакта жидкости с поверхностью пролива, принимаемое в расчет.

1. Определение значений энергетических показателей взрывоопасности технологического блока1

 

1. Энергетический потенциал взрывоопасности Е (кДж) блока определяется полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в блоке, с учетом величины работы ее адиабатического расширения, а также величины энергии полного сгорания испарившейся жидкости с максимально возможной площади ее пролива, при этом считается:

1) при аварийной разгерметизации аппарата происходит его полное раскрытие (разрушение);

2) площадь пролива жидкости определяется исходя из конструктивных решений зданий или площадки наружной установки;

3) время испарения принимается не более 1 ч:

Е = Е'1 + Е'2 + Е"1 + Е"2 + Е"3 + E"4. (1)

1.1. Е'1 — сумма энергий адиабатического расширения А (кДж) и сгорания ПГФ, находящейся в блоке, кДж:

E'1 = G'1q' + A; (2)

_____

1 Расчет выполняется в Международной системе единиц (СИ).

; (3)

A = b1 PV’; (4)

,

b1 — может быть принято по табл. 1.

При значениях Р< 0,07 МПа и PV'< 0,02 МПа · м3 энергию адиабатического расширения ПГФ (А) ввиду малых ее значений в расчет можно не принимать.

; (5)

; (6)

.

 

Таблица 1

Значение коэффициента b1 в зависимости от показателя адиабаты среды и давления в технологическом блоке

 

Показатель Давление в системе, МПа
адиабаты 0,07-0,5 0,5-1,0 1,0-5,0 5,0-10,0 10,0-20,0 20,0-30,0 30,0-40,0 40,0-50,0 50,0-75,0 75,0-100,0
k = 1,1 1,60 1,95 2,95 3,38 3,08 4,02 4,16 4,28 4,46 4,63
k = 1,2 1,40 1,53 2,13 2,68 2,94 3,07 3,16 3,23 . 3,36 3,42
k = 1,3 1,21 1,42 1,97 2,18 2,36 2,44 2,50 2,54 2,62 2,65
k = 1,4 1,08 1,24 1,68 1,83 1,95 2,00 2,05 2,08 2,12 2,15

 

return false">ссылка скрыта

 

Для многокомпонентных сред значения массы и объема определяются с учетом процентного содержания и физических свойств составляющих эту смесь продуктов или по одному компоненту, составляющему наибольшую долю в ней.

1.2. Е'2 — энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных объектов (блоков), кДж:

. (7)

Для i -того потока

, (8)

где ,

при P £ 0,07

. (9)

 

Таблица 2

Значение коэффициента b2 в зависимости от показателя адиабаты среды и давления в технологическом блоке

 

Показатель Давление в системе, МПа
адиабаты 0,07-0,5 0,5-1,0 1,0-5,0 5,0-10,0 10,0-20,0 20,0-30,0 30,0-40,0 40,0-50,0 50,0-75,0 75,0-100,0
k = 1,1 1,76 2,14 3,25 3,72 4,18 4,42 4,58 4,71 4,91 5,10
k = 1,2 1,68 1,84 2,56 3,21 3,52 3,68 3,79 3,88 4,02 4,10
k = 1,3 1,57 1,85 2.56 2,83 3,07 3,18 3,25 3,30 3,40 3,46
k = 1,4 1,515 1,74 2,35 2,56 2,74 2,81 2,87 2.91 2,97 3,02
                       

 

Для практического применения при P < 0,07 МПа определение скорости (м/с) истечения ПГФ возможно по формуле:

, (10)

bsub>2 — может приниматься по табл. 2.

Количество ЖФ, поступившей от смежных блоков,

, (11)

где , (12)

m — в зависимости от реальных свойств ЖФ и гидравлических условий принимается в пределах 0,4-0,8;

DР — избыточное давление истечения ЖФ.

Примечание. При расчетах скоростей истечения ПГФ и ЖФ из смежных систем к аварийному блоку можно использовать и другие расчетные формулы, учитывающие фактические условия действующего производства, в том числе гидравлическое сопротивление систем, из которых возможно истечение.

 

1.3. Е"1 — энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой ЖФ рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов за время ti, кДж:

. (13)

1.4. Е"2— энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при разгерметизации, кДж:

, (14)

гдеtрi принимается для каждого случая, исходя из конкретных регламентированных условий проведения процесса и времени срабатывания отсечной арматуры и средств ПАЗ, с.

 

 

Таблица 3

Значение коэффициента h

Скорость воздушного потока над зеркалом испарения, м/с Значение коэффициента h при температуре воздуха в помещении ., °С
 
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
0,1 3,0 2,6 2,4 1,8 1,6
0,2 4,6 3,8 3,5 2,4 2,3
0,5 6,6 5,7 5,4 3,6 3,2
1,0 10,0 8,7 7,7 5,6 4,6

 

Таблица 4