ПОДДУБСКИЙ / ОБЭПХУ / Задачи по дисциплине ОБЭПХУ
.pdfпроходе (D ) имеют |
разные |
площади |
проходного |
¦ |
|
|
и |
|||||||||
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сеченияп. . |
|
|
||
коэффициенты расхода m. Данные приведены в таблице 12.7.2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Таблица 12.7.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Характеристика |
|
D1 |
|
|
Марка клапана |
|
|
|
|
|
|||||
|
клапана |
|
|
|
|
УФ55115 |
|
17с11нж |
|
АПК |
|
|
|
|
||
|
¦п.с.,мм2 |
|
|
15 |
|
113 |
|
177 |
|
220 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
25 |
|
379,9 |
|
490 |
|
434 |
|
|
|
|
||
|
¦п.с.m |
|
|
15 |
|
33,9 |
|
17,7 |
|
22,0 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
25 |
|
114 |
|
49 |
|
43,4 |
|
|
|
|
||
|
Анализ клапанов показал, что требуемый массовый расход пара |
|||||||||||||||
обеспечивается всеми марками предохранительных клапанов. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Задача 12.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить |
надежность |
|
системы |
автоматического |
управлени, |
||||||||||
контроля и защиты поршневого компрессорного агрегата, которая включает |
||||||||||||||||
элементы, представленные в таблице 12.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Таблица 12.8.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Элемент |
|
|
|
|
Средний |
|
Среднее квадратичное |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ресурс tср ,ч |
|
отклонение s , ч |
|
|
|
||||
|
Реле высокого давления |
|
4700 |
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
||||
|
Реле низкого давления |
|
4700 |
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
||||
Реле температуры нагнетания |
|
5700 |
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|||||
Реле температуры хладоносителя на |
|
5700 |
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|||||
|
выходе из испарителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Реле давления хладоносителя на |
|
5000 |
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|||||
|
выходе из испарителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Находим вероятность безотказной работы элементов за время, равное наработке до технического осмотра компрессионного агрегатаtн=tт.о.=1800ч при нормальном законе распределения по формуле:
Pi (tн ) = F (U )
где F (U ) - табулированная функция, значения которой приведены в
прил. 66;
U - квантиль нормального распределения.
Квантиль нормального распределения, равный:
|
|
|
U = |
tср -tп |
|
|
|
|
|
|
s |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
где tср -средний ресурс; |
|
||||||
tн - наработка до технического осмотра |
|
||||||
Значения U и Pi (tн ) приведены в таблице 12.8.2 |
|
||||||
Таблица 12.8.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Элемент |
|
Квантиль нормального |
|
Вероятность |
|||
|
|
|
распределения U |
|
безотказной работы |
||
|
|
|
|
|
|
|
Р(1800) |
Реле высокого давления |
|
5,8 |
|
|
|
0,9999 |
|
Реле низкого давления |
|
5,8 |
|
|
|
0,9999 |
|
Реле температуры |
|
|
6 |
|
|
|
0,9999 |
нагнетания |
|
|
|
|
|
|
|
Реле температуры |
|
|
6 |
|
|
|
0,9999 |
хладоносителя на |
|
|
|
|
|
|
|
выходе из испарителя |
|
|
|
|
|
|
|
Реле давления |
|
|
5,3 |
|
|
|
0,9999 |
хладоносителя на |
|
|
|
|
|
|
|
выходе из испарителя |
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем вероятность безотказной работы системы, полагая, что |
|||||||
отказ любого элемента приводит к отказу всей системы |
|
||||||
|
|
P (t ) = ПР (t ) = 0,99995 = 0, 9995 |
|||||
|
|
c |
i |
|
|||
Полученное |
значение |
больше требуемого, следовательно, система |
|||||
надежна. |
|
|
|
|
|
|
|
Пример 12.1
Определить значение энергетического показателя взрывоопасности блока «Конденсатор РЛД-2,5». Каждый из конденсаторов отделён от системы (других элементов) ручными запорными вентилями. После маслоотделителей на паровых трубопроводах перед конденсаторами установлены обратные клапаны. Жидкийхладагент отсутствует в конденсаторе и трубопроводах, связывающих его с другими блоками.
Найдём масса пара, находящегося в конденсаторе при известных значениях: Vn=2,5 м3, рmax=18 бар, ρn≈10 кг/м3, b1= 1,97
Мn= Vn× ρn ,
где Vn– объём паровой фазы в блоке, м3; ρn – плотность пара аммиака, кг/м3.
Мn = 2,5×10=25 кг.
Определим энергию сгорания пара, находящегося в конденсаторе, кДж
Е1СГ= Мn×qC2 ,
где qC2– удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг.
Е1СГ=25×18631,26=465781 кДж.
Рассчитаем энергию адиабатного расширения пара, кДж
Еад= b1× рmax × Vn,
где рmax– максимальное давление пара, бар;
b1 – коэффициент, учитывающий давление и показатель адиабаты аммиака (см. таб.12.1);
Vn– объем пара в блоке,м3.
Еад =1,97×1,8×2,5=8,87 кДж.
Энергия адиабатного расширения и сгорания пара , амм находящегося в конденсаторе, кДж
Е1П= Е1СГ+ Еад ,
Е1П =465781+8,87=465789,8 кДж.
Масса пара поступившего из i-го смежного блока, кг
|
Мтрi |
|
, |
|
где |
– скорость |
адиабатического |
истечения |
пара i-гоиз |
трубопровода, |
|
|
м/с; |
|
|
– площадь поперечного сечения i-го трубопровода, м2; |
|||
|
– время истечения пара, с, равное 300 |
с при наличии ручного и 12 |
||
с –автоматического запорного устройства.
Находим массу пара, поступившего из уравнительного трубопровода,
кг
Мтр1 
,
Мтр1=80×3,14×0,082×10×100/4=1205,7 кг .
Находим массу пара, поступившего из трубопровода воздухоаммиачной смеси, кг
Мтр2 
,
Мтр2=50×3,14×0,0252×10×100/4=73,6 кг.
Энергия сгорания пара, поступающего из трубопроводов, кДж
Е2П = (Мтр1+ Мтр2)× qC2 ,
где qC2– удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг.
Е2П = (1205,7+73,6)×18631,26 = 62178103 кДж.
Общий энергетический потенциал взрывоопасности конденсатора, кДж, определяем по формуле
Евзр= Е1П+Е2П ,
Евзр = 465789,8 + 62178103 = 62643893,8 кДж.
Найдем относительный энергетический потенциал Qвзр, кДж
Qвзр= 
,
Qвзр =(62643893,8)0,33/16,534 = 22,62 кДж.
Общая приведенная масса mпр, кг
|
mпр = |
|
|
, |
|
|
|||
mпр = |
|
|
= 1361,8 кг. |
|
|
|
|||
Полученные значения позволяют отнести«Конденсатор РЛД-2,5» к 3 категории взрывоопасности.
Пример 12.2
Определить категорию помещения по взрывопожароопасности, котором линейный ресивер РЛД-4 является наибольшим по вместимости аммиака аппаратом. Размеры помещения в плане 12×12 м и высота 6м
Свободный объём помещения составит Vсв= 0,8×12×12× 6 = 691,2 м3 Найдем избыточное давление взрыва ∆Р, кПа
∆Р = (Рmax – P0)×
,
где Рmax – максимальное давление взрыва стехиометоической паровоздушной смеси в замкнутом объеме, принимается 900 кПа;
Ро – начальное давление, принимается 101 кПа;
m – масса аммиака, вышедшего в помещение в результате аварии,
кг;
Z – коэффициент участия горючего во взрыве, допускается принимать 0,5 ;
Vсв– свободный объем помещения, м3;
rп. – плотность пара аммиака при расчетной температуре tр, кг/м3 Cст – стехиометрическая концентрация пара аммиака, %(объем) Kн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и
неадиабатичность процесса горения,можно принимать равным 3.
∆Р= (900 – 101)
= 53,5 кПа.
Рассчитываем плотность пара аммиака rп, кг/м3
|
ρп= |
|
, |
|
|
||
где М |
– молярная масса аммиака, кг/кмоль; |
|
|
Vо – молярный объем аммиака, равный 22,413 м3/кмоль; |
|||
tр |
– расчетная температура, равная максимально |
||
возможной температуре воздуха в помещении,принимаем 61 °С.
3.
Объём пара аммиака, вышедшего из линейного расивера, м3, равен
Vп.бл = 0,001×p1 ×Vбл ,
где Vбл–вместимость блока, м3; p1–давление в блоке, кПа.
Vп.бл=0,01×1500×4 = 60 м3.
Определяем массу пара аммиака Мn, поступившего в помещение, кг
Мn= Vп.бл× ρп , |
|
|||
Мn =60×0,62 = 37,2 кг. |
по |
|||
Стехиометрическая концентрация |
пара аммиака вычисляется |
|||
формуле |
|
|
|
|
Сст= |
|
|
, |
|
|
|
|
||
где 
- стехиометрический коэффициент кислорода реакции сгорания.
Сст
Так как давление превышает 5 кПа, то помещения относится к категории А.
Пример 12.5
Определить толщину стенки трубыd = 0,05м при следующих
вн
условиях: материал трубы – сталь 20 по ГОСТ 8731, давление в трубы 1,8 Па, температура среды 160 °С.
δтр = 
,
где р – давление среды в трубопроводе, МПа; dвн – внутренний диаметр трубы, м;
φ – коэффициент прочности сварного шва, принимают равным единице при использовании бесшовных труб и 100% контроле швов на стыках;
σд – допустимое напряжение материала трубы при рабочей температуре, МПа;
с – запас по толщине стенки трубы с учетом продолжительности эксплуатации и скорости коррозии, м.