§ 3.2. Локальное и полное повреждение аппаратов
Локальные утечки, то есть количество вещества, выходящего наружу из поврежденного аппарата, можно определить по формуле
, (3.1)
где α — коэффициент расхода; определение значения которого известно из курса «Гидравлика и противопожарное водоснабжение»; f—площадь отверстия, через которое происходит истечение; v — постоянная или средняя скорость истечения вещества; р — плотность вещества при истечении; τ — длительность истечения.
Площадь поврежденного участка (отверстия) f определяют с учетом причин и характера повреждения и конструктивных особенностей оборудования.
Длительность истечения вещества из поврежденного аппарата τ складывается из времени от начала истечения до момента обнаружения повреждения τ1, длительности операций по прекращению утечки τ2 (закрытие задвижек, установка заглушек и т. п.) и длительности остаточного истечения τз, т. е.
τ = τ1+τ2 + τ3. (3.2)
Следует отметить, что величина каждого отрезка времени зависит от многих факторов. Так, время обнаружения повреждения и начала утечки τ1 зависит от характера и степени повреждения, числа и расположения рабочих мест обслуживающего персонала на производственном участке и в пункте управления производством, наличия стационарных средств контроля за технологическим процессом, чувствительности этих средств к отклонениям от норм технологического режима. При значительных повреждениях в большинстве случаев период обнаружения повреждения можно принимать равным нулю.
Длительность операций по прекращению утечки τ2 зависит от числа питающих трубопроводов, числа, расположения, вида привода и длительности срабатывания отключающих задвижек, а также численности обслуживающего персонала, его подготовленности к ликвидации аварийной ситуации. При повреждении сложных технологических установок с жесткими технологическими, связями следует учитывать время отключения всех взаимосвязанных блоков и узлов установки. Это время может измеряться часами. В простейших случаях время отключения оборудования принимают равным 15 мин при ручных операциях и 2 мин при автоматических.
Длительность остаточного истечения τз зависит от объема отсекаемого оборудования, его рабочих параметров к моменту отключения и параметров самого истечения. Длительность этого периода определяется гидродинамическим расчетом.
Скорость истечения вещества. Мгновенную скорость истечения жидкости через отверстие определяют по формуле
, (3.3)
тде g — ускорение силы тяжести; Н — напор.
Если истечение происходит из емкости только под давлением «столба жидкости (рис. 3.1, а), то Н определяется разностью отметок от уровня жидкости до места повреждения, т. е.
Н=НЖ. (3.4)
а
б
Рис. 3.1. Истечение жидкости при локальном повреждении аппарата: а — при атмосферном давлении в аппарате; б — при избыточном давлении в аппарате.
Если аппарат работает под избыточным давлением (рис. 3.1,6),
то
Н = Нж + р/ρжg, (3.5)
где р — рабочее избыточное давление; рж — плотность жидкости. Скорость истечения газа. Истечение газа или пара под давлением через отверстия сопровождается их политропическим расширением и происходит со звуковой или дозвуковой скоростью в зависимости от соотношения, давления окружающей среды р0, куда происходит истечение, и давления р в аппарате. Границу между двумя режимами истечения (критическим и докритическим) обозначает критическое давление ркр, определяемое соотношением
, (3.6)
Где k – показатель адиабаты.
Критическое отношение ν для одноатомных газов равно 0,489, для двухатомных 0,528, для многоатомных 0,548.
Если ро<ркр, истечение будет с дозвуковой (докритической) скоростью, определяемой по формуле
, (3.7)
где V — удельный объем газа при условиях истечения, м3/кг.
Если ро≥ркр, истечение будет происходить со звуковой (критической) скоростью, определяемой по формуле
, (3.8)
Заменяя pV на RT (по уравнению Клапейрона), получим:
, (3.9)
где R — газовая постоянная; Т — температура газа в аппарате. Последняя формула может быть упрощена. Для двухатомных газов; для многоатомных газов .
При полном разрушении аппаратов общее количество, горючего вещества (газа или жидкости) определяется по формуле
Собщ=Gап+GТр, (3.10)
где Gап— количество вещества, находящегося в аппарате к моменту разрушения; GTP — количество вещества, подаваемого к аппарату через трубопроводы до момента их отключения.
Количество вещества в аппарате к моменту разрушения определяется исходя из емкости и степени заполнения аппарата. Количество вещества, поступающего к аварийному аппарату по трубопроводам, зависит от их размеров и расхода вещества в трубопроводах, способа обнаружения аварии и отключения трубопроводов.
Площадь растекания жидкости при авариях аппаратов и трубопроводов зависит от количества излившейся жидкости, ее вязкости, температуры, интенсивности излива, высоты падения струи, уклона площадки или пола и других факторов.
Для оценки пожарной опасности производства часто приходится определять площадь растекания относительно небольшого количества жидкости по горизонтальной поверхности (без уклона). Для этого случая получены некоторые зависимости, которые можно использовать при дипломном проектировании.
Так, Донецкая пожарно-техническая станция (совместно с ВНИИПО МВД СССР) исследовала радиус растекания горючих жидкостей с различной вязкостью (автол АС-10, масло для высокоскоростных механизмов, дизельное топливо, бензин) по поверхности полированного стекла. В зависимости от кинематической вязкости v и времени растекания τ получены расчетные формулы (для определения радиуса растекания R) при разовом истечении объема V:
R=3,018V0,4τ0,115ν-0,116, (3.11)
При непрерывном истечении с объемным расходом Q
R=2,385Q0,333τ0,519v-0,155 (3.12)
Для учета характеристик поверхности (смачиваемость, поглощаемость, шероховатость и т. п.) введен коэффициент состояния поверхности КП, определяющий соотношение фактического радиуса растекания по реальной поверхности и радиуса растекания по идеальной поверхности.
Приняв для идеальной поверхности стекла Кп=1,0, экспериментально нашли: для метлахской плитки Кп = 0,9; для грунта Кп=0,9; для железобетонной плиты—1,1; для асфальта — 1,1; для бетона (с наполнителем из мраморной крошки) — 0,5.
С учетом коэффициента Кп в МИСИ им. В. В. Куйбышева для площади растекания жидкости F в количестве более 1 л (V) получена формула:
, (3.13)
где α — угол смачиваемости поверхности пола разливаемой жидкостью; g — ускорение силы тяжести; р — плотность жидкости; σ — коэффициент поверхностного натяжения жидкости.
- Пожарная безопасность
- § 1.1. Аппараты с неподвижным уровнем жидкости
- § 1.2. Аппараты с подвижным уровнем жидкости
- § 1.3. Аппараты с газом
- § 1.4. Аппараты с пылями, порошками и волокнами
- Глава 2. Выход горючих веществ наружу из нормально действующих аппаратов
- § 2.1. Аппараты с открытой поверхностью испарения
- § 2.2. Аппараты с дыхательными устройствами
- § 2.3. Аппараты периодического действия
- § 2.4. Выход пыли в помещение
- Глава 3. Выход горючих веществ наружу из поврежденного технологического оборудования
- § 3.1. Характеристика аварийной ситуации
- § 3.2. Локальное и полное повреждение аппаратов
- § 3.3. Ограничение утечек горючих веществ
- § 3.4. Образование взрывоопасной смеси в помещении и на открытой площадке
- Глава 4. Причины повреждения технологического оборудования
- § 4.1. Основы прочности и классификация причин повреждения оборудования
- § 4.2. Повреждения технологического оборудования в результате механических воздействий
- § 4.3. Повреждения технологического оборудования в результате температурного воздействия
- § 4.4. Повреждения технологического оборудования в результате химического воздействия
- Защита от коррозии
- Глава 5. Производственные источники зажигания
- § 5.1. Понятие источника зажигания
- § 5.2. Открытый огонь, раскаленные продукты горения и нагретые ими поверхности — производственные источники зажигания
- § 5.3. Тепловое проявление механической энергии как производственный источник зажигания
- § 5.4. Тепловое проявление химических реакций — производственный источник зажигания
- § 5.5. Тепловое проявление электрической энергии — производственный источник зажигания
- Глава 6. Подготовка оборудования к ремонтным огневым работам
- § 6.1. Использование естественной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.2. Использование принудительной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.3. Пропаривание аппаратов перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.4. Промывка аппаратов водой и моющими растворами перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.5. Флегматизация среды в аппаратах инертными газами — способ подготовки их к проведению ремонтных огневых работ
- § 6.6. Заполнение аппаратов пеной при проведении ремонтных огневых работ
- § 6.7. Организация ремонтных огневых работ
- Раздел второй. Предотвращение распространения пожара
- Глава 7. Ограничение количества горючих веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе
- § 7.1. Выбор технологической схемы производства
- § 7.2. Режим эксплуатации технологического процесса производства
- Производства,их удаление
- § 7.4. Замена горючих веществ, обращающихся в производстве, негорючими
- § 7.5. Аварийный слив жидкостей
- § 7.6. Аварийный выпуск горючих паров и газов
- Глава 8. Огнезадерживающие устройства на производственных коммуникациях
- § 8.1. Сухие огнепреградители
- Расчет огнепреградителя по методу я. Б. Зельдовича
- § 8.2. Жидкостные огнепреградители (гидрозатворы)
- § 8.3. Затворы из твердых измельченных материалов
- § 8.4. Автоматические заслонки и задвижки
- § 8.5. Защита трубопроводов от горючих отложений
- § 8.6. Изоляция производственных помещений от траншей и лотков с трубопроводами
- Глава 9. Защита технологического оборудования и людей от воздействия опасных факторов пожара
- § 9.1. Опасные факторы пожара
- § 9.2. Защита людей и технологического оборудования от теплового воздействия пожара
- § 9.3. Защита технологического оборудования от разрушений при взрыве
- § 9.4. Защита людей и технологического оборудования от агрессивных сред
- Пожарная профилактика основных
- § 10.2. Пожарная профилактика процессов измельчения твердых веществ
- § 10.3. Пожарная профилактика процессов механической обработки древесины и пластмасс
- § 10.4. Замена л вж и гж пожаробезопасными моющими средствами в технологических процессах обезжиривания и очистки поверхностей
- Глава 11. Пожарная профилактика средств транспортировки и хранения веществ и материалов
- § 11.1. Пожарная профилактика средств перемещения горючих жидкостей
- § 11.2. Пожарная профилактика средств перемещения и сжатия газов
- § 11.3. Пожарная профилактика средств перемещения твердых веществ
- § 11.4. Пожарная профилактика технологических трубопроводов
- § 11.5. Пожарная профилактика хранения горючих веществ
- Глава 12. Пожарная профилактика процессов нагревания и охлаждения веществ и материалов
- § 12.1. Пожарная профилактика процесса нагревания водяным паром
- § 12.2. Пожарная профилактика процесса нагревания горючих веществ пламенем и топочными газами
- § 12.3. Пожарная профилактика теплопроизводящих установок, используемых в сельском хозяйстве
- § 12.4. Пожарная профилактика процесса нагревания высокотемпературными теплоносителями
- Глава 13. Пожарная профилактика процесса ректификации
- § 13.1. Понятие процесса ректификации
- § 13.2 Ректификационные колонны: их устройство и работа
- § 13.3. Принципиальная схема непрерывно действующей ректификационной установки
- § 13.4. Особенности пожарной опасности процесса ректификации
- § 13.5. Пожарная профилактика процесса ректификации
- Пожаротушение и аварийное охлаждение ректификационной установки
- Глава 14. Пожарная профилактика процессов сорбции и рекуперации
- § 14.1. Пожарная опасность процесса абсорбции
- § 14.2. Пожарная профилактика процессов адсорбции и рекуперации
- Возможные пути распространения пожара
- Глава 15. Пожарная профилактика процессов окраски и сушки веществ и материалов
- § 15.1. Пожарная опасность и профилактика процесса окраски
- Окраска окунанием и обливанием
- Окраска в электрическом поле высокого напряжения
- § 15.2. Пожарная опасность и профилактика процессов сушки
- Глава 16. Пожарная профилактика процессов, протекающих в химических реакторах
- § 16.1. Назначение и классификация химических реакторов
- § 5. По конструктивному оформлению теплообменных устройств
- § 16.2. Пожарная опасность и противопожарная защита химических реакторов
- Глава 17. Пожарная профилактика экзотермических и эндотермических химических процессов
- § 17.1. Пожарная профилактика экзотермических процессов
- Процессы полимеризации и поликонденсации
- § 17.2. Пожарная профилактика эндотермических процессов
- Дегидрирование
- Пиролиз углеводородов
- Глава 18. Изучение технологических процессов
- §18.1. Информация о технологии производств, необходимая работнику пожарной охраны
- § 18.2. Источники информации о технологических процессах производств
- § 18.3. Методы изучения технологии производств
- Глава 19. Исследование и оценка пожаровзрывоопасности технологических процессов производств
- § 19.1. Категории пожаровзрывоопасности производств согласно требованиям сНиПов
- § 19.2. Соответствие технологии производств системе стандартов безопасности труда
- § 19.3. Разработка пожарно-технической карты
- Глава 20. Пожарно-техническая экспертиза технологических процессов на стадии проектирования производств
- § 20.1. Особенности пожарного надзора на стадии проектирования технологических процессов производств
- § 20.2. Использование норм проектирования по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов производств
- § 20.3. Задачи и методика пожарно-технической экспертизы проектных материалов
- § 20.4. Основные решения пожарной безопасности, разрабатываемые на стадии проектирования производств
- Глава 21. Пожарно-техническое обследование технологических процессов действующих производств
- § 21.1. Задачи и организация пожарно-технического обследования
- § 21.2. Бригадный метод пожарно-технического обследования
- § 21.3. Комплексное пожарно-техническое обследование предприятий отрасли
- §21.4. Нормативно-технические документы пожарно-технического обследования
- § 21.5. Пожарно-техническая анкета как методический документ обследования
- § 21.6. Взаимодействие госпожнадзора с другими надзорными органами
- Глава 22. Обучение рабочих и инженерно-технических работников основам пожарной безопасности технологических процессов производств
- § 22.1. Организация и формы обучения
- § 22.2. Учебные программы
- § 22.3. Методика и технические средства обучения
- § 22.4. Программированное обучение
- Литература
- Оглавление