ДИПЛОМ / Раздел ДП Безопасность и охрана труда, Методические указхапния и примеры расчета / ПРимеры выполнения расчетов по ОТ

Q 0,72 a Sk	10P1	1		(25.14)
	V

где а – коэффициент расхода пара (принимается равным 0,9 величины, установленной заводом-изготовителем клапана, можно принять а = 0,6);

Sk – площадь проходного сечения клапана в проточной части, мм2; Р1 – максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;

VНП, VПП – удельный объем пара насыщенного и перегретого перед клапаном (давление от 0,07 до 12 МПа), м3/кг;

V – удельный объем пара насыщенного и перегретого перед клапаном (давление от 12 МПа), м3/кг;

Количество клапанов можно рассчитать по формуле

n Qk /QНП ,

(25.15)

где Qk – паропроизводительность котла, кг/ч.

Число предохранительных клапанов для водогрейных котлов или водя-

ных экономайзеров определяется из выражения.
n	4,18 102 Q	(25.16)

d h k P1 (i tвх )

где Q – максимальная теплопроизводительность котла, Дж/ч; h – высота подъема клапана, мм;

d – диаметр седла клапана, мм;

к – эмпирический безразмерный коэффициент (для низкоподъемных клапанов к = 135, для полноподъемных к = 70);

Pi – максимально допустимое давление в котле (экономайзере) при полном открытии клапана, МПа;

i – теплосодержание насыщенного пара при максимально допустимом давлении в котле, Дж/кг;

t – температура воды, входящей в котел, °С.

На каждый котел паропроизводительностью более 100 кг/ч устанавливают не менее 2 клапанов (рабочий и контрольный) с суммарной пропускной способностью не менее часовой производительности котла [23].

Необходимый внутренний диаметр (мм) устанавливаемых предохранительных клапанов определяется по формуле

d	k Q	(25.17)

P1 n h

где Q – максимальная теплопроизводительность котла, Дж/ч; h – высота подъема клапана, мм;

k – эмпирический безразмерный коэффициент, при h<(1/20) d (малая высота

435

подъема) k = 0,0075, при h<(l/4) d (полноподъемные) k = 0,015);

Р1 – максимально допустимое давление в котле (экономайзере) при полном открытии клапана, МПа;

Диаметр прохода рычажно-грузовых и пружинных клапанов должен быть не менее 20 мм.

Предохранительные клапаны на паровых котлах и пароперегревателях регулируют на выпуск пара со следующим превышением рабочего давления: в котлах с рабочим давлением до 1,3 МПа – на 19,6 кПа для контрольного и 29,4 кПа для рабочего клапана.

Пропускная способность предохранительных клапанов (кг/ч) для стационарных сосудов, работающих под давлением (автоклавов, ресиверов, выпарных аппаратов, бродильных камер и пр.), рассчитывается по формуле [30,33]

Q 1,6 а Sk B

P1 P2

(25.18)

где а – коэффициент расхода через клапан (можно принять а=0,6); Sk – площадь проходного сечения клапана в проточной части, мм2;

В – коэффициент, учитывающий расширение истекающей из клапана субстанции, для жидкостей В=1, для газов В<1 (табл.25.3);

Р1,Р2 – максимальное избыточное давление перед клапаном и в окружающей среде, МПа;

ρ – плотность среды, кг/м3 (табл. 25.4)

Таблица 25.3 – Значения коэффициента В для расчета клапанов

Р1,Р2		Коэффициент В при значении показателя адиабаты
	1,0	1,135	1,24	1,30	1,40	1,66	2,0	2,5	3,0	4,0		6,0	10,0
0	0,43	0,45	0,46	0,47	0,48	0,51	0,54	0,58	0,61	0,66		0,72	0,79
0,08	0,45	0,47	0,48	0,49	0,50	0,53	0,57	0,61	0,64	0,69		0,75	0,82
0,16	0,47	0,49	0,51	0,52	0,53	0,56	0,59	0,63	0,67	0,72		0,79	0,86
0,24	0,49	0,52	0,53	0,54	0,55	0,59	0,62	0,67	0,70	0,77		0,83	0,89
0,32	0,25	0,55	0,56	0,57	0,59	0,62	0,66	0,70	0,74	0,79		0,86	0,91
0,40	0,55	0,58	0,59	0,60	0,63	0,66	0,70	0,75	0,79	0,84		0,88	0,93
0,48	0,59	0,62	0,64	0,65	0,67	0,71	0,75	0,79	0,82	0,87		0,91	0,94
0,52	0,62	0,65	0,66	0,68	0,69	0,74	0,77	0,81	0,85	0,88		0,92	0,95
0,56	0,65	0,68	0,69	0,71	0,73	0,76	0,80	0,84	0,86	0,89		0,93	0,96
0,60	0,68	0,71	0,73	0,74	0,76	0,79	0,82	0,85	0,88	0,90		0,94	0,96
0,64	0,71	0,74	0,76	0,77	0,78	0,81	0,84	0,87	0,89	0,92		0,95	0,97
0,68	0,75	0,77	0,79	0,79	0,81	0,84	0,86	0,89	0,90	0,93		0,96	0,97
0,76	0,81	0,83	0,84	0,85	0,86	0,88	0,90	0,92	0,93	0,95		0,96	0,97
0,84	0,88	0,89	0,89	0,90	0,91	0,92	0,94	0,95	0,96	0,97		0,98	0,99
0,92	0,94	0,94	0,95	0,95	0,96	0,96	0,97	0,97	0,98	0,98		0,99	0,99
1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00		1,00	1,00

Примечание. Значения показателя адиабата: =1,4 – воздух, водород, оксид

углерода, азот кислород; =1,24 – ацетилин;	=1,3- метан, углекислый газ;
436

=1,36 – хлор; = 1,35пары воды; =1,29сернистый газ; =1,67 – аргон, гелий; =1,34сероводород.

Если нельзя применить предохранительные клапаны, то используют предохранительное разрывные мембрана, представляющие собой диск из металла (или другого материала), закрепленный в стенке сосуда, работающего под давлением. При давлении, превышающем рабочее не более чем на 25%, мембрана разрывается и давление в сосуде падает.

Таблица 25.4 – Значение плотности некоторых сред

Название вещества	Плотность , кг/м3
Азот	1,251
Аммиак газ	0,771
Аммиак жидкость	680,0
Вода	1000
Воздух	1,293
Водород	0.090
Оксид углерода (угарный газ)	1,250
Сернистый ингридрид	11460
Сероводород	0,938
Синиьная кислота	900,0
Углекислый газ	1,977
Фосген	3500
Хлорциан жидкость	1220
Хлор жидкость	1570
Хлор газ	3,214

Основным критерием для определения возможности изготовления мембраны из конкретного материала является величина Pd, т.е.

Произведение давления на рабочий диеметр мембраны. Значения этого критерия приведены в табл. 25.5.

Таблица 25.5 – Основные характеристики мембран

Материал мембран	Максимальная ра-	Максимальная ра-	Pd, МПа·мм
	бочая диаметр, 0С	бочая температура,
		0С
Алюминий	400	100	10-40
Нержавеющая сталь	300	300	172
Латунь	140	150	24-60
	225		60-230
Бронза	65	150	30,5-79
	150		128-760
Медь	140	160	22-48
	250		55-500

Необходимая толщина мембраны, работающей на срез (из меди, алюминия, и т.п.), определяется по формуле (мм).

437

		Pp d		(25.19)
		4 ср

где Рр – давление, при которомдолжна разрушаться мембрана, Па; d – диаметр пластины (мембраны), мм;

cp –сопротивление срезу, Па.

Необходимая толщина мембраны, работающей на разрушение (из хрупких материалов), определяется по формуле (мм)

0,11 r	P	(25.20)
	из

где Рр – давление, при котором должна разрушаться мембрана, Па; r – радиус мембраны, мм;

[ cp] – предел прочности на изгиб, Па.

Пример 25.4. Для котла ДЕ-2,5 производительностью 2,5 т/ч насыщенного пара с давлением 1,4 МПа определить пропускную способность и количество предохранительных клапанов типа ППК-1 с диаметром проходного отверстия

20 мм.

Решение. Определим площадь проходного сечения клапана

Sk = ·d2 /4 = 314 мм2

Пропускную способность одного клапана по насыщенному пару определим по формуле (25.12)

QНП, 0,5 а F10P1 1 0,5 0,6 314 (10 1,4 1) 1413кг/ч

Число клапанов рассчитаем по формуле (25.15)

n = Qk /QНП = 2500/1413 = 1,8

Вывод. Принимаем 2 клапана с пропускной способностью 1413 кг/ч каждый.

Важную роль в обеспечении безопасности играет тормозная и удерживающая техника.

Тормозные устройства предназначены для снижения ограничения скорости и остановки машин. Они могут быть механические, пневматические, гидравлические, дисковые, колодочные и др. (рис. 25.6).

Основное требование к тормозным устройствам - надёжность и быстрота срабатывания.

Тормозной путь должен быть не более (подробнее см. раздел 10.4):

438

- для тракторов	L =0,1	0	2	/90	25.21)
	T		0
-для остальныхмобильныхмашин L =0,1		0	2	/90	(25.22)
	T		0

где v0 – скорость машины в момент начала торможения, км/ч.

				Тормозныеустройства
	Поназначению			Поконструкции			Похарактеру действия
	стопорные			ленточные			управляемые
	спускные			колодочные			автоматические
	Регуляторыскорости			дисковые
				Конические
				Грузоупорные
				Центробежные
				электрические

Рис. 25.6. Классификация тормозных устройств

Сигнализирующиеустройствапредназначеныдля информирования операторовв процессеработы. Классификация сигнализацийпредставленана рис. 25.7.

Классификациясигнализаций

Знаковая

Свето-

Пожарная

Звуко-

Цветовая

вая

вая

Запрещающие

Дымовая

Красный (запрет,

знаки

световая

ут-

опасность) зеленый

Предупреждающие

развуковая

(предписание) Си-

Знаки

тепловая

ний (информаци-

онное указание)

Предписывающие

комбини

Желтый (преду-

знаки

рованная

преждение об

Указательные знаки

опасности)

Задачи

1 Определить риск гибели человека на производстве за год, если ежегодно погибает 14 тыс. чел. Принять численность работающих 135 млн. чел.

2 Ежегодно вследствие различных опасностей неестественной смертью по-

439

гибает 500 тыс. чел. Рассчитать риск гибели от опасностей, если население страны 300 млн. чел.

3 Определить риск быть ввергнутым в дорожно-транспортное происшествие, если ежегодно погибает на дорогах 60 тыс. чел, а население страны 300 млн. чел.

4 В цехе находятся следующие виды оборудования: ёмкости объёмом 30м3 - 5 шт. (срок службы 55 лет); ёмкости объёмом 35м3 - 15 шт. (срок службы 80 лет); трубопроводы диаметром 250 мм - 200 пог.м. (срок службы 1 пог.м - 150 лет).Требуется оценить вероятностный выход газа в атмосферу за время между ревизиями, которое равно 6 мес.

5 Для котла производительностью 3,5 т/ч насыщенного пара с давлением 1,7 МПа определить пропускную способность и диаметр проходного отверстия предохранительного клапана.

440

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1- Международная система единиц

Величина			Размерность	Наименование		Обозначе-
			величины	единицы		ние
						единицы
1			2	3		4
	Основные единицы
Длина			L	Метр		М
Масса			M	Килограмм		кг
Время			T	Секунда		С
Сила электрического тока			I	Ампер		А
Температура			O	Кельвин		к
Сила света			J	Кандела		кд
Количество			N	моль		коль
	Дополнительные единицы
	Пространственные и временные единицы
Площадь			L2	Метр
Объем, вместимость			L3	Килограмм		м2
Скорость			LT-1	Секунда		м3
Ускорение			LT-2	Ампер		м/с
Частота периодического прецесса			T-1	кельвин		Гц
Угловая скорость			T-1	Кандела		рад/с
Угловое ускорение			T-2	моль		рад/с2
	Единицы механических величин
Плотность			ML-3	Килограмм на		кг/м3
				кубический метр
Удельный объем			L3 M-1	Килограмм на		м3/кг
				кубический метр
Импульс (количество движения)			LMT-1	Килограмм-метр		кг·м/с
				в секунду
Сила, вес			LMT-2	Ньютон		Н
Удельный вес			L-2MT-2	Ньютон на куби-		Н/м3
				ческий метр
Давление			L-1MT-2	Паскаль		Па
Работа, энергия			L2MT-2	Джоуль		Дж
Мощность			L-2MT-3	Ватт		Вт
Поверхностное натяжение			MT-2	Ньютон на метр		Н/м
Динамическая вязкость			L-1MT-1	Паскаль-секунда		Па·с
Кинематическая вязкость			L2T-1	Квадратный		м2/с
				метр
				на секунду
	Единицы электрических и магнитных вели-
		чин
Электрический заряд, количество электриче-			TI	кулон		Кл
ства
Напряжение, потенциал ЭДС			L2MT-3I-1	вольт		В
Напряженность электрического поля			LMT-3I-1	Вольт на метр		в/м
Сопротивление электрическое			L2MT-3I-2	Ом		Ом
		441

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4
Напряженность магнитного	L-1I	Ампер на метр	а/м
поля
Мощность	L2MT-3	Ватт	Вт
Частота	T1	Герц	Гц
Индуктивность	L2MT-2I-1	генри	Гн
	Единицы тепловых величин
Количества теплоты, внут-	L2MT-2	Джоуль	Дж
ренняя энергия
Теплоемкость системы	L2MT-2 -1	Джоуль на кель-	Дж/К
		вин
Удельная теплоемкость	L2T-2 -1	Джоуль на кило-	Дж/кг.к
		грамм-кельвин
Тепловая мощность, тепло-	L2MT-3	ватт	Вт
вой поток
	Единицы световых величин
Световая поток	J	люмен	Лм
Световая энергия	Tj	люмен-секунда	лм·с
Освещенность	L-2J	люкс	лк
Плотность светового потока	L-2J	Люмен на квад-	лм/м2
поверхностная		ратный метр
Яркость	L-2J	Кандела на квад-	кд/м2
		ратный метр
Световая отдача	L-2М-1Т3J	Люмен на ватт	Лм/Вт
	Единицы акустических величин
Звуковое давление	L-1MT2	Паскаль	Па
Звуковая энергия	L-2MT2	Джоуль	Дж
Звуковая мощность	L-2MT-3	Ватт	Вт
Интенсивность, сила звука	MT-3	Ватт на квадрат-	Вт/м2
		ный метр
Скорость звука	LT-1	Метр в секунду	м/с
Единицы	величин в области ионизирующих излучений
Поглощенная доза излуче-	L2 T2	Грей (джоуль на	Гр
ния		килограмм)
Мощность поглощенной до-	L2 T-3	Грей на секунду	Гр/с
зы излучения
Активность нуклида	T-1	Беккерль	Бк
Поверхностная активность	L-2 T-2	Беккерель на	Бк/м2
		квадратный метр
Объемная активность	L-3 T-1	Беккерель на ку-	Бк/м3
		бический метр
Удельная активность	М-1 T-1	Беккерель на ки-	Бк/кг
		лограмм
Интенсивность излучения	МT-3	Ватт на квадрат-	Вт/м2
		ный метр

Продолжение таблицы 1

442

1	2	3	4
Экспозиционная доза излучения	М-1	Кулон на кило-	Кл/кг
	TI	грамм
Мощность экспозиционной дозы излучения	М-1 I	Ампер на кило-	а/кг
		грамм
Время полураспада	Т	секунда	с
Единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ
Масса		Тонна	1т=103 кг
Объем, вместимость		Литр	1л=10-3м3
Время		Минута	1мин=60с
		Час	1ч=3600с
		Сутки	1сут=86400с
Плоский угол		Градус	/180=1,74·10
			-2 рад
		Минута	/10800=2,9·1
			0-4 рад
		Секунда	/648000=4,8·
			10-6 рад
Сила электрического тока		Миллиампер	1м10-3А
Электрическое напряжение		Киловольт	1кВ= 103В
Скорость		Километр в час	1км/ч=0,277
			м/с
Мощность		Киловатт	1кВт=103Вт
Давление		Килопаскаль	1кПа=103Па
Масса		Центнер	1ц=102 кг
		тонна	1ц=103 кг
Площадь		Гектар	1 га =104м2
длина		Сантиметр	1 см =10-2м
		Микрометр	1мкм=10-6м
		нанометр	1нм= 10-9м

Таблица 2 – Соотношение единиц измерения различных систем с системой СИ

Величина	Система	Единица измерения		Соотношение с систе-
				мой СИ
Сила	СГС	Дина	1	дина = 1·10-5 Н
	МКГСС	Килограмм-сила	1	кгс = 9,806 Н
	Внесистемная еди-	Тонна-сила	1	тс = 9,806 кН
	ница
Давления	СГС	Дина на квадратный	1	дин/см2=0,1 Па
		сантиметр
	МКГСС	Килограмм-сила на	1кгс/м2=9,806 Па
		квадратный метр
	Внесистемная еди-	Бар	1	бар= 100 кПа
	ница	Миллиметр ртутного	1	мм.рт.ст=133,322 Па
		столба
		Атмосфера техническая	1	ат=98,066 кПа
Продолжение таблицы 2
		443

1	2	3	4
		Миллиметр водяного	1 мм. вод.ст=0,806 Па
		столба
Работа, энергия	СГС	Эрг	1 эрг=1·10-7 дж
	МКГСС	Килограмм-сила-метр	1кгс. М=9,806 Дж
	Внесистемная еди-	Ватт-час	1 Вт.ч=3,6 кДж
	ница		(1кДж/ч=0,278 Вт)
Мощность	СГС	Эрг в секунду	1эрг/с=1·10-7 Вт
	МКГСС	Килограмм-сила-метр в	1кгс.м/с=9,806 Вт
		секунду
	Внесистемная еди-	Лошадиная сила	1л.с= 735,499 Вт
	ница
Количество тепло-	Внесистемная еди-	Калория	1кал=4,187 Дж
ты	ница
Тепловая мощность	Внесистемная еди-	Калория/ч	1ккал/ч=1,16 Вт
	ница
Длина	СГС	сантиметр	1см=1·10-2м
	МКГСС	Метр	1м
	Внесистемная еди-	Миллиметр	1мм=1·10-3м
	ница
Масса	СГС	Грамм	1г=1·10-3м
Плотность	СГС	Грамм на кубический	1г/см3=1·10-3м
		сантиметр
	МКГСС	Килограмм-сила-	1кгс·с2/м4=9,808кг/м3
		секунда в квадрате на
		метр в четвертой степе-
		ни
Удельная теплоем-	Внесистемная еди-	Килокалория на кило-	1ккал/кг·0С=4,2
кость	ница	грамм-градус Цельсия	Дж/кг/·0К
Поглощенная доза	Внесистемная еди-	Рад	1 рад =10-2Гр
излучения	ница		(1рад=10-2 Дж)
Мощность погло-	Внесистемная еди-	Рад в час	1рад/ч=3,6 10-5 Гр/с
щенной дозы излу-	ница
чения
Активность нукли-	Внесистемная еди-	Кюри	1 Ки=3,7·1010 Бк
да	ница
Поверхностная ак-	Внесистемная еди-	Кюри на квадратный	1Ки/км2=3,7·104 Бк/м2
тивность	ница	километр
Экспозиционная	Внесистемная еди-	Рентген	1Р=2,58·10-4 Кл/кг
доза излучения	ница		(1Р=0,87 рада)
Мощность экспо-	Внесистемная еди-	Рентген в час	1Р/ч= 2,58·10-4 А/кг
зиционной дозы	ница
излучения

444