Приклад виконання розрахунків

Задача. У технологічному апараті об’ємом 10 м³ знаходиться газ етилен під тиском 3 МПа та за температури 120ºС; до ємності по трубопроводу діаметром 100 мм подається та сама речовина з витратою 0,5 м³/с. У разі аварії на трубопроводі час перекривання засувки становить 120 с. Визначити значення енергетичних показників вибухонебезпечності технологічного блока, величини наведеної маси й відносного енергетичного потенціалу.

Розв’язання:

Енергетичний потенціал вибухонебезпечності Е (кДж) блока визначається повною енергією згоряння парогазової фази, що перебуває у блоці, з урахуванням величини роботи її адіабатичного розширення, а також величини енергії повного згоряння рідини, що випарувалася, з максимально можливої площі її розливу.

Оскільки за умовами задачі в технологічному процесі обертається стиснений гас етилен, то формула (3.1) набуває виду:

.

Тобто при розрахунках необхідно визначити суму енергій адіабатичного розширення А (кДж) і згоряння ПГФ, що перебуває у блоці , та енергію згоряння ПГФ, що надійшла до розгерметизованої ділянки від суміжних об'єктів (блоків) .

Сума енергій адіабатичного розширення А (кДж) і згоряння ПГФ, що перебуває у блоці, визначається за формулою 3.2:

;

де – маса парогазової фази, наявної безпосередньо у блоці, кг;

– питома теплота згоряння парогазової фази, кДж/кг;

– енергія стиснутої парогазової фази, що втримується безпосередньо у блоці, розглянута як робота її адіабатичного розширення при аварійній розгерметизації блока.

Знайдемо масу етилену, що знаходиться в апараті, за формулою 3.4:

;

де

;

	– геометричний об'єм ПГФ у системі, блоці, м3;
	– абсолютна температура середовища: ПГФ або РФ;
	– абсолютна регламентована температура ПГФ блока, К

;

	– відповідно регламентований абсолютний та атмосферний (0,1 МПа) тиск у блоці;
	– показник адіабати (для етилену за температури 120ºС k = 1,1);

;

– густина ПГФ або РФ за нормальних умов ( = 0,1 МПа та = 20°С) у середньому по блоку та по i-их поступаючих у нього при АРБ потоках;

0,001178 г/см³ = 1,178· кг/м³;

кг/м³;

К;

м³.

Тоді маса етилену:

кг.

Питому теплоту згоряння етилену визначаємо за довідниковими даними.

кДж/кг.

Для визначення енергії адіабатичного розширення ПГФ скористаємося формулою

;

де – можна взяти за табл. 3.1.

= 2,95

кДж;

МДж.

Енергія згоряння ПГФ, що надійшла до розгерметизованої ділянки від суміжних об'єктів (блоків), кДж:

.

У нашому випадку кількість етилену, що надійде від суміжного блока, буде визначатися витратою через трубопровід та часом перекривання засувок:

кг;

МДж.

Енергетичний потенціал вибухонебезпечності даного технологічного блока:

МДж.

За значеннями загальних енергетичних потенціалів вибухонебезпечності Е визначаються величини наведеної маси й відносного енергетичного потенціалу, що характеризують вибухонебезпечність технологічних блоків.

Загальна маса горючих парів (газів) вибухонебезпечної парогазової хмари m, приведена до єдиної питомої енергії згоряння, що дорівнює 46 000 кДж/кг:

_;

Відносний енергетичний потенціал вибухонебезпечності Q_в технологічного блока визначають розрахунковим методом за формулою

Відповідь: МДж; кг;

Завдання для вибору варіанта та приклади розв’язання задач контрольної роботи № 3