Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
OOP_dnevnoe / ООТ_Кожин.doc
Скачиваний:
191
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
11.64 Mб
Скачать

4.13.4 Устройства разгерметизации

Основное назначение устройств разгерметизации заключается в обеспечении необходимого по условиям взрывозащиты проходного сечения для сброса избыточного давления, образующегося при взрыве внутри технологического аппарата. В этом случае давление в аппарате не должно превышать допустимого значения р, при котором происходит его механическое разрушение. Объем газов V во внутренней полости аппарата в процессе взрыва зависит от объема аппарата , объема газов, образующихся при взрыве ∆V, и количества газов, истекающих через разгерметизирующее отверстие ∆VИСТ

V=V0+∆Vr–∆VИСТ (4.44)

Так как допустимое значение давления разгерметизации значительно меньше максимального давления взрыва, то в интервале от рабочего технологического до аварийного давления разгерметизации можно принять максимальное значение скорости распространения переднего фронта пламени.

Тогда

, (4.45)

где ∆Vr – объем газов, образующихся при взрыве в аппарате за время ∆t; υH – нормальная скорость горения; ε - степень расширения продуктов горения.

С целью ограничения давления в аппарате до величины, не превышающей допустимого значения р, необходимо, чтобы скорость образования избыточных газов после разгерметизации не превышала скорости истечения их через разгерметизирующее отверстие.

Объем газов, истекающих через разгерметизирующее отверстие в единицу времени, определяется по формуле

(4.46)

где ∆VГ – объем газов, образующихся при взрыве в аппарате за время ∆t; ∆VИСТ – объем газов, истекающих из аппарата за время ∆t; φ – коэффициент расхода; F – площадь разгерметизирующего отверстия; υ – скорость истечения газов.

Расчетная площадь проходного сечения разгерметизирующего отверстия определяется из уравнения (4.46):

, (4.47)

Время ∆t принимается равным

t=tPmax–tразг (4.48)

где tPmax – время достижения максимального давления взрыва; tразг – время с момента инициирования взрыва до разгерметизации аппарата.

На практике при расчете площади разгерметизирующего отверстия в формулу (4.48) вводится поправочный коэффициент запаса

f = k F (4.49)

где f – площадь разгерметизирующего отверстия; k – коэффициент запаса, ориентировочно равный 1,5 – 4.

Площадь Р предохранительных мембран на практике довольно часто определяется по формуле

F = c V (4.50)

где с – коэффициент проемности (удельная площадь рабочего сечения); м23; V – объем защищаемого аппарата, м3.

Устройства разгерметизации по принципу действия подразделяются на пассивные (неуправляемые) и активные (управляемые).

Устройства пассивной регенерации

К устройствам пассивной регенерации относятся предохранительные клапаны, мембраны и разрывные втулки.

Выбор типа предохранительных пассивных устройств определяется конкретными условиями технологического процесса.

Предохранительные мембраны и ослабленные втулки при срабатывании разрушаются на большое количество осколков, которые могут являться причиной травмирования обслуживающего персонала и возникновения вторичных пожаров и взрывов.

Предохранительные клапаны являются устройствами многократного действия и при срабатывании не разрушаются; в этом их важное преимущество перед мембранами и втулками.

В качестве предохранительных клапанов наиболее часто используются общепромышленные рычажные или пружинные клапаны. В рычажном клапане давление срабатывания задается положением передвижных грузиков по рейке, в пружинном -величиной натяжения пружины.

Пропускная способность предохранительных клапанов для газов и паров определяется из выражения

, (4.51)

где Q – пропускная способность клапана, кг/ч; р – абсолютное давление в сосуде, Мпа; F – рабочее сечение клапана, см2; М – молекулярный вес проходящих через клапан газов или паров; Т – абсолютная температура паров или газов, К.

Рабочее сечение клапана находят по формуле

F = 2,22 d h, (4.52)

где d – внутренний диаметр седла, см; h – высота подъема клапана, см.

Основные требования, предъявляемые к предохранительным мембранам, - простота конструкции, необходимая пропускная способность, четкое срабатывание (разрушение), длительность срока службы. Важным достоинством мембран является доступный контроль, удобство в эксплуатации, отсутствие сложных в изготовлении деталей (и следовательно, дешевизна и простота в изготовлении), обеспечение герметичности защищаемого оборудования при нормальных условиях эксплуатации, работоспособность в широком интервале рабочих давлений, меньшие габариты и вес (по сравнению с прочими взрывопредохранительными устройствами), достаточное быстродействие (0,002 - 0,1 с).

Важнейшими характеристиками предохранительных мембран, определяющих быстродействие и эксплуатационные качества, являются рабочее давление и давление разрушения.

Конструктивно предохранительные мембраны могут быть выполнены плоскими или предварительно выпученными, однослойными и многослойными, с ровной поверхностью или с канавками и рисками, с опорами или без них.

В тех случаях, когда необходимо изолировать от агрессивной среды рабочую поверхность предохранительных разрывных мембран, их изготавливают многослойными (двух- или трехслойными) с защитными покрытиями и диафрагмами.

Предохранительные разрывные мембраны могут закрепляться как во фланцевых соединениях, так и в специальных плоских, линзовых или конических державках.

По принципу действия предохранительные мембраны подразделяются на отрывные, ломающиеся, срезные, выщелкивающиеся и разрывные. Основное распространение в химической промышленности получили разрывные (62%), выщелкивающиеся (20%) и ломающиеся (12%) мембраны; все они применяются главным образом для защиты технологических аппаратов значительной емкости и рассчитанные на давления до 1 Мпа и более (при диаметре мембран до 500 - 900 мм).