Решение.

1. Количество горючих веществ, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяют по формуле (3.8) [1]:

G_п = G_ап + G ^/_тр + G ^//_тр,

где G_п - количество веществ, выходящих из системы при полном разрушении аппарата, кг; G_ап - количество веществ, выходящих из разрушенного аппарата, кг; G ^/_тр, G ^//_тр - количество веществ, выходящих из трубопроводов (соответственно) до момента отключения и после закрытия задвижек или других запорных устройств, кг.

2. Для аппаратов с жидкостями определяется по формуле (3.8а) [1]:

G_П,Ж = (V_АП ^. Е + q_i,H  +  L_i,тр ^. f_i,тр)_t,ж;

где V_ап - внутренний объём аппарата 0,9 м³ (по условию); Е = 0,9 - степень заполнения аппарата (по условию); q_i,H - расходы насосов q₁ = 2,5 м^{3 .} ч^-1, q₂ = 0.5 м^{3 .} ч^-1 (по условию); L_i,тр ^. f_i,тр - соответственно длина 10 м (по условию) и сечение участков трубопровода (м²) (от аварийного аппарата до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости; _t,ж - плотность жидкости 790,5 кг ^. м^-3 [3];  - время отключения трубопроводов 120 с = 0,033 ч (по условию).

G_П,Ж = (0,9 ^. 0,9 + 2,5 ^. 0,033 + 0,5 ^. 0,033 + 10 ^. 0,00196) ^. 790,5 = 460,6 кг.

Здесь (по условию).

3. Количество испарившейся жидкости определяется по формуле (12) [4]:

m = W F_И ,

где W - интенсивность испарения кг ^. с^{-1 .} м^-2; F_И - площадь испарения, принимается, что 1 л разливается на 1 м²;  - 1 ч =3600 с - время испарения (по условию).

Интенсивность испарения определяется по формуле (13) [4]:

где  = 1 коэффициент, принимаемый по табл. 3 [4] в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п. 1.4. кПа; М = 58,08 молярная масса [3]

Давление насыщенного пара определяем по формуле (1.4) [1]:

1,63 кПа

Здесь А, В, С_А - константы Антуана [3], t_р = 20⁰С рабочая температура (по условию).

Определяем интенсивность испарения:

W = 10^{-6 .} 1=1,52 ^. 10^-5 кг ^. с^{-1 .} м^-2.

Определяем объем вылившегося октана:

= 452 л.

Согласно допущений, что 1 л ЛВЖ растекается на 1 м², то получаем, что площадь испарения составляет 452 м². Тогда количество испарившейся жидкости равно:

m = 1,52 ^. 10^{-5 .} 452 ^. 3600 = 39,41 кг.

Определяем объём взрывоопасной концентрации по формуле:

,

где _н,г,без - нижний концентрационный предел воспламенения кг ^. м^-3, определяется по формуле (1.5) [1]:

,

где V_t - молярный объём паров при рабочих условиях м^{3 .} кмоль^-1; определяется по формуле

,

где V_O - 22,4135 м^{3 .} кмоль^-1 - молярный объём паров при нормальных условиях; Т₀ = 273,15К - температура при нормальных физических условиях (t₀ = 0⁰C); Т_р = 20⁰С - рабочая температура (по условию); Р₀ = 101,325 кПа - давление при нормальных условиях; Р_общ - общее давление в системе (по условию ацетон находится в аппарате при атмосферном давлении 101,325 кПа). Значит:

22,56 м³;

Тогда:

кг ^. м^-3,

Следовательно, объём взрывоопасной концентрации составит:

м³.

Вывод: согласно проведенным расчетам можно сделать вывод, что за время до отключения трубопроводов (120 с) из аппарата наружу выйдет 406,9 кг ацетона, за один час испарится 41,41 кг ацетона и при 967 м³ объём в котором может образоваться горючая концентрация.

Задача 162. Определить время аварийного опорожнения цилиндрического аппарата постоянного по высоте сечения (слив самотёком). Горючая жидкость - октан, его температура t_р = 25⁰С, диаметр аппарата D = 2 м, его высота Н = 1,5 м, степень заполнения Е = 0,7, диаметр сливного трубопровода d = 60 мм, перепад высот между аппаратом и аварийным резервуаром h = 4 м, коэффициент расхода системы  = 0,15. Продолжительность операции по приведению системы аварийного слива принять равным 300 с. Давление в аппарате равно атмосферному. Сделать вывод о соответствии нормативным требованиям системы аварийного освобождения.