6.3. Наружные установки с нагретыми горючими жидкостями

Пример 40

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Цех прядильных машин. Емкость-накопитель горячего масла-теплоносителя АМТ-300 расположена на открытой площадке. Объем масла-теплоносителя в емкости V_ж = 30 м³. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем масла-теплоносителя АМТ-300, поступающего при аварийной разгерметизации емкости из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет V_тр = 5 м³. Площадка не имеет ограждения. Температура нагрева теплоносителя t_ж = 280 °С = 553,2 К (T_а).

1.2. Молярная масса масла-теплоносителя АМТ-300 составляет M = 312,9 кг ∙ кмоль^-1. Химическая формула С_22,25Н_33,48S_0,34N_0,07. Температура вспышки t_всп > 170 °С. Удельная теплота сгорания масла-теплоносителя АМТ-300 равна Q_сг = 42257 кДж ∙ кг^-1 = 42,257 ∙ 10⁶ Дж ∙ кг^-1. Плотность жидкости при t_ж = 280 °С составляет С_ж = 794 кг ∙ м^-3. Теплоемкость теплоносителя при t_ж = 280 °С равна С_ж = 2480 Дж ∙ кг^-1 ∙ К^-1. Константы уравнения Антуана А = 6,12439, В = 2240,001, С_а = 167,85.

1.3. Давление насыщенных паров теплоносителя Р_н и при начальной температуре нагретого теплоносителя t_ж = 280 °С = 553,2 К (Га) составляет:

0246S10-12291

 

Р_н =13,26 кПа.

1.4. Теплота испарения теплоносителя L_исп (Дж ∙ кг^-1) согласно формуле (А.15) [1] будет равна:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва ∆Р при сгорании смеси горючих паров теплоносителя с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300, разлив поступившего из емкости теплоносителя на горизонтальную поверхность, испарение горячего теплоносителя с поверхности разлива и поступление паров теплоносителя в окружающее пространство.

3. Масса жидкости m_п (кг), поступившей в окружающее пространство, составляет:

m_п = (V_ж + V_тр) ∙ ρ_ж = (30 + 5) ∙ 794 = 27790 кг.

4. Масса паров m (кг), образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

5. Избыточное давление взрыва ∆Р на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-накопителя масла-теплоносителя АМТ-300 согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

6. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300 относится к категории БН.

Пример 41

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Система водно-гликолевого обогрева. Резервуар хранения отработанного этиленгликоля расположен на открытой площадке. Объем этиленгликоля в емкости V_ж = 3,0 м³. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем этиленгликоля, поступающего при аварийной разгерметизации резервуара из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет V_тр = 0,2 м³. Площадка не имеет ограждения. Температура поступающего в резервуар хранения этиленгликоля t_ж = 120 °С = 393,2 К (T_а).

1.2. Молярная масса этиленгликоля М = 62,068 кг ∙ кмоль^-1. Химическая формула С₂Н₆О₂. Температура вспышки t_всп = 111 °С. Удельная теплота сгорания этиленгликоля Q_сг = 19329 кДж ∙ кг^-1 = 19329 ∙ 10⁶ Дж ∙ кг^-1. Плотность жидкости при t_ж = 120 °С равна ρ_ж = 987 кг ∙ м^-3. Теплоемкость жидкости при t_ж = 120 °С составляет С_ж = 2820 Дж ∙ кг^-1 ∙ К^-1. Константы уравнения Антуана А = 8,13754, В = 2753,183, С_а = 252,009. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Ноглики, Сахалинская обл.) [3] составляет t_р = 37 °С.

1.3. Давление насыщенных паров этиленгликоля Р_н при начальной температуре жидкости t_ж = 120 °С = 393,2 К (T_а) составляет:

0246S10-12291

 

1.4. Теплота испарения этиленгликоля L_исп согласно формуле (А.15) [1] будет равна:

0246S10-12291

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва ∆Р при сгорании смеси горючих паров этиленгликоля с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара с нагретым этиленгликолем, разлив поступившего из резервуара этиленгликоля на горизонтальную поверхность, испарение нагретого этиленгликоля с поверхности разлива и поступление паров этиленгликоля в окружающее пространство.

3. Масса жидкости m_п, поступившей в окружающее пространство, составляет:

m_п = (V_ж + V_тр) ∙ ρ_ж = (3,0 + 0,2) ∙ 987 = 3158,4 кг.

4. Масса паров m, образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:

0246S10-12291

5. Избыточное давление взрыва ∆Р на расстоянии r = 30 м от наружной установки резервуара хранения отработанного этиленгликоля согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

0246S10-12291

 

0246S10-12291

6. Избыточное давление взрыва на расстоянии 30 м от наружной установки не превышает 5 кПа, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для резервуара хранения отработанного этиленгликоля не относится к категории БН.

7. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории БН.

8. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности F_q, входящих в формулу (В.27) [1]:

0246S10-12291

 

F = F_и = 0,15 ∙ 1000 ∙ (V_ж + V_тр) = 0,15 ∙ 1000 ∙ (3 + 0,2) = 480 м²;

 

0246S10-12291

 

М = 0,04 кг ∙ м^-2 ∙ с^-1 (табл. B.1 [1]);

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

∙ [0,412 ∙ arctg0,921 - 0,840 ∙ {arctg0,646 - 1,113 ∙ arctg1,034}] =

 

= 0,3185 ∙ [0,3066 + 0,2681] = 0,1830;

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

0246S10-12291

 

- 0,912 ∙ arctg1,034] = 0,3185 ∙ [0,9978 - 0,7315] = 0,0848;

 

0246S10-12291

9. Определяем коэффициент пропускания атмосферы τ по формуле (В.34) [1]:

τ = ехр [-7,0 ∙ 10^-4 ∙ (r - 0,5 ∙ d)] = exp [-7,0 ∙ 10^-4 ∙ (30 - 0,5 ∙ 24,73)] = 0,9877.

10. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:

q = Ef ∙ F_q ∙ τ = 19 ∙ 0,2017 ∙ 0,9877 = 3,78 кВт ∙ м^-2;

 

E_f = 19 кВт ∙ м^-2 (табл. В.1 [1] по нефти).

11. Расчетная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт ∙ м^-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка резервуара хранения отработанного этиленгликоля, расположенного на открытой площадке, не относится к категории ВН и относится к категории ДН.