Методика расчета систем аварийного слива

 

Продолжительность аварийного слива из емкостной аппаратуры определяется зависимостью:

 

                                     ,               (13.1)

 

где t_ав.сл – продолжительность аварийного слива; t_опор  – продолжительность опорожнения аппарата; t_оп – продолжительность операций по приведению системы слива в действие; t_ав.реж – допустимая продолжительность аварийного режима.

Допустимая продолжительность аварийного режима устанавливается в пределах 10–30 мин., исходя из условий безопасности (огнестойкость несущих и ограждающих конструкций, защита технологической аппаратуры и коммуникаций от теплового воздействия при пожаре) и экономической целесообразности. С учетом возможной деформации незащищенных металлических конструкций или технологической аппаратуры и коммуникаций, допустимая продолжительность аварийного режима может быть принята равной 15 мин., исходя из огнестойкости незащищенных металлических конструкций и среднего времени до начала тушения пожара.

Аварийный слив из одиночного (постоянного сечения по высоте) аппарата. Дифференциальное уравнение для процесса опорожнения аппарата постоянного сечения (при отсутствии притока в него жидкости) имеет вид:

 

                                ,                             (13.2)

 

где  – площадь поперечного сечения аппарата; f – сечение аварийного трубопровода на выходе;  – коэффициент расхода системы.

Интегрирование уравнения (13.2) дает время полного опорожнения аппарата:

 

                          .                    (13.3)

 

Если задан объем сливаемой жидкости, формула (13.3) может быть представлена следующим образом:

                                 ,                                  (13.4)

 

где V _ж – объем истекающей жидкости; q _ср – средняя пропускная способность системы: q _ср = 0,5(q _max + q _min), здесь q _max – пропускная способность системы при максимальной высоте столба жидкости; q _min – то же, но при минимальной высоте столба жидкости.

Коэффициент расхода системы слива определяют по формулам, изучаемым в гидравлике.

Среднюю скорость истечения жидкости определяют как среднеарифметическое значение скоростей при уровнях жидкости Н ₁ и Н ₂.

Если слив происходит под давлением инертной среды (азота, водяного пара, двуокиси углерода и т. п.), формула (13.3) принимает вид:

 

               , (13.5)

 

где p _и – избыточное давление над поверхностью жидкости; – плотность жидкости при данной температуре.

Аварийный слив из одиночного (переменного по высоте сечения) аппарата (цистерны, аппарата конической формы, шарового резервуара и т. п.). Общая формула для определения времени опорожнения аппарата имеет вид:

 

                          , (13.6)

 

где m и n – соответственно коэффициент и показатель степени функциональной зависимости площади сечения поверхности жидкости от уровня: ; ; , здесь F ₁ и F ₂ – площадь поверхности при уровнях Н ₁ и Н ₂ соответственно.

Если аппарат имеет несколько переменных сечений, время его опорожнения определяется для каждой пары уровней (начиная с Н ₁) и затем суммируется для всего аппарата.

Время опорожнения горизонтального цилиндрического аппарата (цистерны) при турбулентном режиме движения жидкости может быть найдено по формуле В. С. Яблонского:

 

                                   ,                 (13.7)

 

где L – длина котловой части аппарата; D – диаметр аппарата; d – диаметр сливного трубопровода на выходе; A – параметр, учитывающий степень сокращения времени опорожнения аппарата (в зависимости от величины напора Н) и определяемый по графику (рис. 13.2).

А

Н / D

Рис. 13.2. Графическая зависимость параметра А от величины напора

 

Время опорожнения аппарата шаровой формы (диаметром D) может быть найдено по формуле:

 

                                   .                   (13.8)

Салихова Аниса Хамидовна

Песикин Александр Николаевич

Ширяев Евгений Викторович

Сырбу Светлана Александровна

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»

 

Методическое пособие для обучающихся по направлению подготовки (специальности) 20.05.01 «Пожарная безопасность», направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность».

 

Редактор:

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ №

Усл. печ. л.

Отделение организации научных исследований

экспертно-консалтингового отдела

Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России

153040, г. Иваново, пр. Строителей, 33

[1] Курсовая работа предусматривается учебным планом для обучающихся по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность»

[2] Расчеты выполняются только обучающимися по направлению подготовки (специальности) 20.05.01 «Пожарная безопасность»