ПОДДУБСКИЙ / ОБЭПХУ / Задачи по дисциплине ОБЭПХУ
.pdfЗадача 1 |
|
|
|
|
|
Определить |
остаточный |
ресурс |
бобышки |
поршня |
поршневог |
компрессора. Согласно техническому паспорту предельно допустимый и |
|||||
номинальный (начальный) зазоры составляют |
|
. |
|
После наработки =5 тыс.ч. в результате микрометрирования зазора получены следующие выборка изn=12 измерений(таблица 1) и рассчитаны среднее значение зазора(таблица 1) , среднее квадратическое откланение
(таблица 1)
Таблица 1- Выборка значений 1
i |
|
|
|
1 |
0,183 |
|
0,25 |
2 |
0.198 |
|
1,00 |
3 |
0.199 |
|
1,21 |
4 |
0.197 |
|
0,81 |
5 |
0.191 |
|
0,09 |
6 |
0.256 |
|
46,24 |
7 |
0.177 |
|
1,21 |
8 |
0.178 |
|
1,00 |
9 |
0.166 |
|
4,84 |
10 |
0.173 |
|
2,25 |
11 |
0.167 |
|
4,41 |
12 |
0.181 |
|
2,89 |
Таблица 2-выборка значений 2 |
|
||
|
|
|
|
i |
|
|
|
1 |
0,183 |
|
0,01 |
2 |
0.198 |
|
2,56 |
3 |
0.199 |
|
2,89 |
4 |
0.197 |
|
2,25 |
5 |
0.191 |
|
0,81 |
6 |
0.177 |
|
0,25 |
7 |
0.178 |
|
0,16 |
8 |
0.166 |
|
2,56 |
9 |
0.173 |
|
0,81 |
10 |
0.167 |
|
2,25 |
11 |
0.181 |
|
1,21 |
Рассчитываем среднее значение зазора:
где результат i- го измерения, n-число измерений, n=12.
Uср = 0,183 + 0,198 + 0,199 + 0,197 + 0,191 + 0, 256 + 0,177 + 0,178 + 0,166 + 0,173 + 0,167 + 0,171 = 0,188 мм 12
Рассчитываем среднее квадратичное отклонение:
|
|
В выборке по отношению выделяется результат |
. |
||
Оценим его анормальность при уровне доверительной вероятности а=0,05 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В приложение 64 для n=12 и a=0.05 находим b=2.29. Тогда А>b, а следовательно, результат 0,256 мм является анормальным и его исключаем из выборки. Для новой выборкиn=11 измерений (таблица 2).Рассчитываем среднее значение зазора :
Рассчитываем среднее квадратичное отклонение:
s = (15, 76*10-4 )0,5 = 0, 0126 10
Оценим анормальность результата , отличающегося от на максимальное значение, при а=0,05
В приложение 64 для n=11 и a=0.05 находим b=2.23. В этом случае A<b. Следовательно, средний зазор равен :
Предельно допустимый износ :
где
0,267-0,143=0,124 мм Фактический износ :
=0,182-0,143=0,039 мм Средняя скорость износа :
мм/тыс.ч
Полный ресурс :
тыс.ч.
Остаточный ресурс , тыс.ч:
тыс.ч.
Задача 2
Определить остаточный ресурс разгрузочного устройства ведомого
ротора, используя данные |
, |
и статически обработанные данные |
второй выборки измерений зазор |
=0,248 мм через наработку |
|
Фактический износ : |
|
Параметры характеризующие износ c, m:
где изменения выходного параметра соответственно за наработку
Полный ресурс |
: |
Остаточный ресурс :
Задача 6 |
|
|
|
|
|
Определить |
допустимое |
давление |
в |
трубе |
при |
следующих условиях: материал трубы – сталь 20 по ГОСТ 8731, температура среды 160 .
При скорости коррозии0,1 мм/год и полном сроке службы20 лет
допустимое давление в трубе может быть не более, :
где – допустимое напряжение материала стенки трубы при20
|
|
– коэффициент |
прочности сварного шва =1; – |
||||
наружный |
диаметр |
трубы, |
; |
– запас |
по |
толщине |
стенки |
трубы с |
учетом |
продолжительности |
эксплуатации |
и |
скорости |
коррозии, |
=0,002 м; толщина стенки трубы, А – коэффициент, равный:
где |
допустимое напряжение материала стенки трубы при |
рабочей температуре |
. |
||
|
|
|
|
Мпа
Задача 7 |
|
|
|
|
|
|
Определить |
радиусы |
зон |
разрушения |
в |
случае |
выброса |
испарительного конденсатора парообразного аммиака массой1400 кг и наличии открытого пламени или искрения.
Тротиловый эквивалент взрыва аммиачно-воздушной среды W:
где удельная теплота сгорания аммиака, кДж/кг; удельная энергия
сгорания тринитротолуола, |
МДж/кг; |
z |
– доля |
приведенной массы |
||||
парогазовых веществ, участвующих во |
взрыве, принимается равной 0,1; |
|||||||
масса парогазовой среды, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=446 |
||||
Радиусы зон разрушенияR(м) |
при |
взрыве |
аммиачно-воздушной |
|||||
смеси: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где К – коэффициент, принимаемый по таблице 1в зависимости от класса зоны разрушения.
Таблица 1 – зависимость от класса разрушения
Класс зоны |
Избыточное |
Коэффициент, К |
разрушения |
давление по |
|
|
фронту, , кПа |
|
1 |
Более 100 |
3,8 |
2 |
70 |
5,6 |
3 |
28 |
9,6 |
4 |
14 |
28,0 |
5 |
Менее 2 |
56,0 |
Соответственно для зон:
1 зона R
2 зона R
3 зона R
4 зона R
5 зона R
Задача 12.3
Определить зону заражения аммиаком. Наибольшим из установленных на предприятии аппаратов является линейный ресивер марки РЛД 2,5, вместимостью Vл.р. = 2,5 м3 .Площадь поддона под группой линейных ресиверов составляет 30 м2 .
Расчетная масса жидкого аммиака в ресивере равна его максимальному заполнению на 80%:
Mж.бл. =0,8×Vл. р. ×rж
где Vл. р. - вместимость ресивера, м3; rж - плотность жидкого аммиака, кг/м3;
M ж.бл. = 0,8×Vл. р. ×rж = 0,8×2,5×0,68 =1,36 т.
Найдем толщину слоя жидкости при разливе в поддон
h= Мж.бл.
жF под×rж
где F под - площадь поддона; |
|
|
|
|
h = |
М ж.бл. |
= |
1360 |
= 0,2м |
|
|
|||
ж |
F под×rж |
10×680 |
|
|
|
|
Рассчитаем эквивалентную массу аммиака в первичном облаке
M э1 = К1 ×К3 ×К5 ×К7 ×М ж.бл.
где К1 - коэффициент, зависящий от условий хранения аммиака(под давлением 0,18, изотермическое 0,01);
К3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе аммиака, принимают равной 0,04;
К5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости
атмосферы, принимают равным 1; |
|
|
|
К7 -коэффициент, учитывающий |
влияние |
температуры |
воздуха, |
принимают для наиболее сложных (летних) условий равным 1,4.
M э1 = К1 ×К3 ×К5 ×К7 ×М ж.бл. = 0,18×0,04×1×1, 4×1360 =13,7кг
Найдем продолжительность испарения аммиака из поддона:
tис = |
hж ×rж |
|
||
К2 ×К4 |
×К7 |
|||
|
||||
где К2 - коэффициент, зависящий |
от физико-химических свойств |
аммиака, принимают 0,025;
К4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра, принимают 1;
К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха,
принимают для наиболее сложных (летних) условий равным 1.
tис = |
hж ×rж |
= |
0, 2×680 |
= 5, 44ч |
|||
К2 |
×К4 |
×К7 |
0, 025×1×1×1000 |
||||
|
|
|
Тогда К6 = 3,03 , где К6 - коэффициент, зависящий от времени,
прошедшего после начала аварии (принимают 3,03, если продолжительность испарения аммиака более четырех часов, иначе К6 =t 0,8 ).
Определяем эквивалентную массу аммиака во вторичном облаке:
Mэ1 = (1- К1) ×К2 ×К3 ×К4 ×К5 ×К6 ×К7 ×М ж.бл. =
= (1- 0,18) ×0, 025×3,03×1×1×0,04×1×1360 = 3, 4кг
Максимальная глубина заражения первичным облаком Г и вторичным
1
облаком Г2 аммиака при скорости ветра 1м/с зависит от эквивалентной массы аммиака.
Полная глубина зоны заражения:
Г = Гб + 0,5× Г м
где Гб – большее из двух значений Г1 и Г2; Гм – меньшее из двух значений Г1 и Г2;
Мэ, т |
0,01 |
0,05 |
0,1 |
0,5 |
1 |
3 |
5 |
10 |
20 |
30 |
Г, км |
0,38 |
0,85 |
1,25 |
3,16 |
4,75 |
9,18 |
12,83 |
9,20 |
29,56 |
38,13 |
Предельно возможная глубина переноса воздушных масс при инверсии
искорости ветра 1м/с может быть равной Гпл=40 км.
Г= Гб + 0,5× Г м = 0, 44 + 0,5×0, 25 = 0,565км
Расчетная глубина зоны заражения принимается равной меньшему значению из двух Г и Гпр.
Площадь зоны возможного заражения S,км, определяется по формуле:
S = 0,00872Г 2 ×j
где j - угловые размеры зоны возможного заражения, при прогнозировании следует принимать 180о.
S = 0,00872Г 2 ×j = 0,00872×0,5652 ×180 = 0,501км
Ответ: 0,501 км.
Задача 12.7
Определить площадь проходного сечения предохранительного клапана, установленного на линейном ресивере при использовании его в составе аммиачной холодильной установки с конденсаторами водяного и воздушного охлаждения. Линейный ресивер имеет вместимостьVл.р.=2,5 м3; внутренний диаметр обечайки Dвн=0,8м.; длину обечайки (расстояние между двумя сварными швами) L= 5,39 м. и толщину стенки dст=0,0023м.
Решение
Таблица 12.7.1
t, оС |
|
|
Избыточные давления, |
|
Теплофизические |
|
||||||
|
|
|
|
МПа |
|
свойства аммиака |
|
|||||
|
|
|
рр |
|
|
р1 |
|
r,кДж/кг |
|
cп,кг/м3 |
|
|
43 |
|
|
1,57 |
|
1,81 |
|
|
1062,9 |
|
14,65 |
|
|
50 |
|
|
1,96 |
|
2,26 |
|
|
1020,8 |
|
18,42 |
|
|
55 |
|
|
2,26 |
|
2,59 |
|
|
990,8 |
|
21,15 |
|
|
Найдем площадь наружной поверхности ресивера как сумму площадей |
||||||||||||
обечайки и крышек: |
|
Fнар = P×Dвн ×L + 2×0,67 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где 0,67 – это площадь крышек ресивера. |
|
|
|
|
||||||||
F |
= P×D ×L + 2×0,67 = 3,14×0,8×5,39 + 2×0,67 =14,87м2 |
|||||||||||
нар |
вн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Массовый поток пара хладагента в аварийной ситуацииmав,кг/с, |
||||||||||||
определяется по зависимости: |
|
= qав ×Fнар |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
ав |
|
r1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где qав -плотность теплового потока на |
поверхности аппарата в |
|||||||||||
аварийной ситуации, принимается равной 10кВт/м2; |
|
|
|
|
||||||||
F - площадь наружной поверхности аппарата,м2; |
|
|
||||||||||
нар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r1 – удельная |
теплота парообразования хладагента при |
давленииp1, |
кДж/кг.
Рассчитаем массовый поток хладагента в аварийной ситуации для трех разных величин расчетного давления.
1. при рр=1,57 МПа:
|
|
m |
|
= |
qав ×Fнар |
= |
10×14,87 |
= 0,14кг / с |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
ав |
|
|
|
r1 |
1062,9 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2. |
при рр=1,96 МПа: |
|
|
qав ×Fнар |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
m |
= |
= |
10×14,87 |
= 0,146кг / с |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
ав |
|
|
|
|
r1 |
1020,8 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3. |
при рр=2,26 МПа: |
|
|
|
qав ×Fнар |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
m |
|
= |
= |
10×14,87 |
= 0,15кг / с |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ав |
|
|
|
r1 |
990,8 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Необходимо |
подобрать |
предохранительный |
клапан такого размера, |
|||||||||||
чтобы расход пара через него был не менее требуемого расхода в аварийной |
||||||||||||||
ситуации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим варианты с различными марками предохранительных |
||||||||||||||
клапанов УФ5515, |
17с11нж и |
АПК, которые при |
одинаковом условном |