СПОСОБ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. Способ взрывозащиты технологического оборудования, заключающийся в том, что подбирают диаметр сбросного отверстия взрывозащитного устройства, содержащего фланцы и мембранный узел, состоящий из мембраны и пары зажимных колец, отличающийся тем, что сначала для определения требуемой площади проходного сечения взрывозащитного устройства выполняют следующее условие:
повышение давления в защищаемом объеме при горении среды должно быть полностью компенсировано снижением давления вследствие истечения газов через сбросное отверстие, т.е.
G=Fuρ(ε-1),
где F - поверхность фронта пламени; u - нормальная скорость распространения фронта пламени; ρ - плотность удаляемого газа; ε - степень расширения газов при сгорании, а затем определяют площадь проходного сечения устройств сброса давления взрыва по формулам:
γ/(γ-1)
для случая докритических режимов истечения, когда β>(2/(γ+1)
γ(γ-1)
)
для случая надкритических режимов истечения, когда β≤(2/(γ+1).
m
m
P
V
P
V
m
m
m
m
m
m
m
0
0
где α - коэффициент истечения сбросного отверстия; S - площадь проходного сечения сбросного отверстия; β=Р'/Р - максимальный относительный перепад давлений на сбросном отверстии; Р' - абсолютное давление в пространстве, в которое происходит истечение газов (если сброс газов осуществляется в атмосферу, то Р'=0,1 МПа); М - молекулярная масса газа; Т - абсолютная температура сбрасываемого газа; R - универсальная газовая постоянная; Р - определяется прочностью защищаемого объекта и представляет собой максимальное давление, которое может быть допущено из условия прочности объекта; Р - абсолютное значение давления в защищаемом объеме; γ=С/С - показатель адиабаты; С и С - средние теплоемкости газов соответственно при постоянном давлении и постоянном объеме; индекс «о» обозначает начальные значения параметров, а при определении ρ считают, что через сбросное отверстие истекает холодный горючий газ, а не продукты сгорания, при этом площадь сбросного отверстия должна быть рассчитана таким образом, чтобы при самых неблагоприятных условиях давление в защищаемом объеме не превысило наперед заданной величины P; F - максимальная поверхность фронта пламени F=χF; F - максимальная поверхность пламени, найденная геометрически в предположении, в первом приближении, что от точки поджога пламя распространяется во все стороны с одинаковой скоростью и поэтому имеет сферическую форму; χ - коэффициент искривления фронта пламени, при этом принимают, что для сосудов цилиндрической формы с отношением длины к диаметру больше единицы величина F равна поверхности сферы, вписанной в цилиндрическую часть сосуда, и тогда расчетные формулы для определения площади сбросных отверстий в окончательном виде представляют следующим образом:
для до критического режима истечения
для надкритического режима истечения
.
2. Способ взрывозащиты технологического оборудования по п. 1, отличающийся тем, что предохранительное устройство выполняют с системой оповещения начальной фазы возникновения чрезвычайной ситуации, содержащее корпус клапана, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана посредством не менее трех гибких связей, разрывной элемент в виде мембранного предохранительного устройства, при этом на одной из диаметрально расположенных планок мембранного узла мембранного предохранительного устройства закрепляют индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, выход которого соединяют с усилителем сигнала, а выход усилителя сигнала соединяют со входом устройства оповещения персонала об аварийной ситуации, при этом на корпусе клапана, в месте крепления футерованного грузового затвора, подвижно соединенного с корпусом клапана, посредством не менее трех гибких связей, закрепляют дополнительный индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на ударную деформацию при открытии затвора, при этом выход датчика соединяют с усилителем сигнала, а выход усилителя сигнала соединяют со входом устройства оповещения персонала об аварийной ситуации.
3
2
4
3
2
4
3
6
3. Устройство для реализации способа взрывозащиты технологического оборудования, содержащее фланцы и мембранный узел, состоящий из мембраны и пары зажимных колец, уплотнительные поверхности колец выполнены правильной геометрической формы и высокой чистоты обработки, а при сборке мембранного узла во фланцевом соединении кольца скрепляют одно с другим двумя диаметрально расположенными планками и винтами, причем одно из отверстий под винты в планке имеет продолговатую форму, при этом формы поверхностей колец, контактирующих с фланцами, полностью соответствуют форме уплотнительных поверхностей фланцев, а мембраны выполняют из тонколистового проката пластичных металлов, таких как алюминий, никель, нержавеющая сталь, латунь, медь, титан, монель, при этом параметры мембранного узла находятся в следующих оптимальных интервалах величин: а=D/D=1,01÷1,5; b=D/D=1,11÷1,3; где D - диаметр проходного сечения мембранного узла, равный внутреннему диаметру колец, контактирующих соответственно с фланцами и мембраной, D - наружный диаметр разрывной мембраны, D - внешний диаметр колец, контактирующих с фланцами, D - диаметр нижнего конуса верхнего кольца, отличающееся тем, что расчет необходимого количества горючей жидкости (например, ацетона СНO) для создания стехиометрической концентрации в сосуде определяется по формуле
K
В
где М - молекулярный вес жидкости; V - объем сосуда, л; V - объем воздуха, необходимый для полного сгорания одной молекулы горючей жидкости, л
бар
0
где Р - барометрическое давление, мм рт. ст.; V=22,4 л - объем грамм-молекулы воздуха при 0°C и давлении 760 мм рт. ст.,
3
заливаемый в сосуд объем (см) исследуемой жидкости
3
где ρ - плотность жидкости, г/см.