Расчет реакционных аппаратов производства взрывчатых веществ. Федеральный закон (16). Список использованной литературы

РАСЧЕТ ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВА

ВНУТРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Развитие химической промышленности сопровождается увеличением масштабов производства, мощности установок и аппаратов и усложнением технологических процессов и режимов управления производством. Вследствие усложнения и увеличения производства, происходящие аварии имеют все более тяжкие последствия. Особую опасность представляют химические, взрывоопасные производства, атомные электростанции , склады взрывчатых и легковоспламеняющихся веществ, боеприпасов , а также сосуды и резервуары, предназначенные для хранения и транспортировки нефтепродуктов и сжиженных газов.

В настоящее время в мире все больше внимания уделяется вопросам обеспечения на высоком уровне защиты окружающей среды, безопасности жизнедеятельности и охране труда . Одним из возможных путей снижения риска возникновения чрезвычайных ситуаций на промышленных объектах является анализ произошедших аварий. На их основе разрабатываются мероприятия по предупреждению возникновения аварий и предотвращению опасных последствий.

Одним из видов аварий на промышленных объектах являются взрывы технологического оборудования. Взрыв оборудования несет потенциальную опасность поражения людей и обладает разрушительной способностью.

Взрыв (взрывчатое превращение) – это процесс быстрого физического или химического преобразования вещества, сопровождающийся переходом потенциальной энергии этого вещества в механическую энергию движения или разрушения . В зависимости от вида энергоносителя и условий энерговыделения при взрыве различают химические и физические источники энергии.

Физический взрыв может быть вызван внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью, смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т. д.

Источником химического взрыва являются быстропротекающие самоускоряющиеся экзотермические реакции взаимодействия горючих веществ с окислителями или термического разложения нестабильных соединений.

Физические взрывы в оборудовании

Физические взрывы, как правило, связывают с взрывами сосудов от давления газов или паров .

В химической технологии часто приходится преднамеренно сжимать как инертные, так и горючие газы, затрачивая при этом электрическую, тепловую или другие виды энергии. При этом сжатый газ (пар) находится в герметичных аппаратах различных геометрических форм и объемов. Однако в ряде случаев сжатие газов (паров) в технологических системах происходит случайно вследствие превышения регламентированной скорости нагрева жидкости внешним теплоносителем .

При взрывах сосудов под давлением могут возникать сильные ударные волны, образуется большое число осколков, что приводит к серьезным разрушениям и травмам. При этом общая энергия взрыва переходит в основном в энергию ударной волны и кинетическую энергию осколков.

Многие жидкости хранятся или используются в условиях, когда давление их паров значительно превышает атмосферное. Энергия перегрева жидкости может быть источником чисто физических взрывов, например, при интенсивном перемешивании жидкостей с различными температурами, при контакте жидкости с расплавами металла и нагретыми твердыми телами. При этом не происходит химических превращений, а энергия перегрева расходуется на парообразование, которое может протекать с такой скоростью, что возникает ударная волна. Масса образующихся паров и скорость парообразования при этом определяются по материальным и тепловым балансам двух возможных моделей аварийных ситуаций: 1) тепловыделение с парообразованием происходит при постоянном объеме; 2) за тепловыделением при сохранении объема следует расширение с сохранением теплового равновесия.

При смешивании двух жидкостей с существенно разными температурами возможны явления физической детонации с образованием облака жидких капель одного из компонентов.

На промышленных предприятиях нейтральные (негорючие) сжатые газы - азот , диоксид углерода, фреоны, воздух - в больших объемах находятся главным образом в сферических газгольдерах высокого давления.

9 июля 1988 г произошел взрыв шарового газгольдера сжатого воздуха объемом 600 м3 (радиус сферы 5,25 м), изготовленного из стали толщиной стенки 16 мм и рассчитанного для работы под давлением 0,8 МПа. Взрыву газгольдера (происшедшему при давлении 2,3 МПа) предшествовало медленное повышение давления до предела текучести стали, из которой он был изготовлен.

Шаровой газгольдер входил в состав технологического агрегата производства карбамида, введенного в эксплуатацию в апреле 1988 г. Воздух в газгольдер поступал из общей заводской технологической линии через обратный клапан и арматуру. Газгольдер не был оборудован средствами сброса давления, так как максимально возможное давление воздуха (0,8 МПа) в нем обеспечивалось его стабилизацией в технологической системе и характеристиками воздушных компрессоров типа ВП-50-8. Контроль давления осуществлялся показывающим по месту и регистрирующим манометрами на пульте управления.

Из газгольдера воздух поступал по системе трубопроводов на технологические нужды, в том числе в отделение очистки СО2 от горючих примесей. В это отделение воздух из газгольдера отводился по трубопроводу диаметром 150 мм в нагнетательную линию турбокомпрессора СО2 типа «Бабета», работающую под давлением 2,3 МПа и являющуюся одновременно приемной линией дожимного до 10,0 МПа поршневого компрессора (4ДВК-210-10); подводимый воздух предназначался для продувки системы компремирования и через нее технологической линии от СО2 перед ремонтом.

По окончании ремонта технологической установки был включен турбокомпрессор СО2 и через 10 мин при движении давления в линии нагнетания 2,3 МПа был включен поршневой компрессор с регулировкой на режимное давление 10,0 МПа. После пуска центробежного компрессора СО2 давление в воздушном газгольдере стало возрастать; при этом манометр со шкалой 0,8 МПа на пульте управления «зашкалило». Диоксид через неплотно закрытый вентиль из нагнетательного трубопровода, работающего центробежного компрессора по воздушной линии поступал в воздушный газгольдер. Давление газа в газгольдере возрастало в течение 4 ч, что привело к разрушению газгольдера от превышения давления.

Поступление СО2 в воздушный газгольдер подтверждается снижением температуры воздуха до 0°С за счет дросселирования СО2 с давлением нагнетания центробежного компрессора до давления в газгольдере.

В областях низких давлений ударной волны разрушено до 100% остекления в шести производственных зданиях, находящихся на расстоянии м от места установки взорвавшегося газгольдера; незначительные повреждений остекления (до 10%) отмечались в домах жилых кварталов, расположенных в 2500 м от места взрыва.

Большую опасность представляли разлетающиеся осколки оболочки газгольдера.

Химические взрывы в оборудовании

Экзотермические химические реакции проводят в технологических системах (реакторах), сбалансированных по тепловому режиму. Выделяемое при реакции тепло отводится внешним хладагентом через стенки теплообменных элементов с нагретыми продуктами реакции или с избыточным сырьем за счет его испарения и т. д. Устойчивое протекание реакционного процесса обеспечивается равенством скоростей тепловыделения и теплоотвода. Скорость реакции и соответственно притока тепла возрастает по степенному закону с ростом концентрации реагентов и быстро увеличивается при повышении температуры.

При выходе химической реакции из-под контроля возможны следующие механизмы взрывов .

1. Если реакционная масса представляет собой конденсированные ВВ, при достижении критической температуры возможна детонация продукта; при этом взрыв будет происходить по механизму взрыва точечного заряда ВВ в оболочке. Энергия взрыва будет определяться тротиловым эквивалентам всей массы ВВ в системе.

2. В условиях газофазных процессов возможно термическое разложение газов или взрывное горение газовой смеси; их следует рассматривать как взрывы газов в замкнутых объемах с учетом реальных энергетических потенциалов и тротиловых эквивалентов.

3. В жидкофазных процессах возможен вариант аварийного взрывного энерговыделения: перегрев жидкости и повышение давления пара над ней до критического значения.

Общая энергия взрыва облака будет равна сумме эквивалентов теплот сгорания паров, имеющихся в системе и дополнительно образующихся при испарении жидкости.

Причинами выхода из-под контроля экзотермической химической реакции часто являются снижение теплопритока в жидкофазных периодических процессах с большими массам и реагирующих веществ и ограниченные возможности теплоотвода обычными методами. К таким процессам относится, в частности, полимеризация в массе мономера, при которой скорость реакции регулируется обычными методами, а также дозировкой инициирующих веществ. На случай выхода процесса из-под контроля дополнительно предусматривают ввод в реакционную массу веществ, снижающих скорость или подавляющих экзотермическую реакцию.

Некоторые вещества могут полимеризоваться более или менее самопроизвольно, и обычные реакции полимеризации будут экзотермическими. Если мономер - летучий, как это часто бывает, достигается стадия, при которой может произойти опасное повышение давления. Иногда полимеризация может протекать только при повышенных температурах, но для некоторых веществ, таких, как этиленоксид, полимеризация может начаться при комнатной температуре, особенно когда исходные соединения загрязняются веществами, ускоряющими полимеризацию.

Подобные аварии происходили при полимеризации винилхлорида и других мономеров, в хранилищах хлоропрена и в железнодорожных цистернах с жидким хлором, углеводородами и другими активными соединениями, когда в них ошибочно закачивали вещества, взаимодействующие с содержащимися в них продуктами . При значительном превышении тепловыделения по сравнению с теплоотводом при таких авариях происходит полное раскрытие технологической системы, при котором резко уменьшается давление, снижается скорость химической реакции или она совсем прекращается. В этом случае общий энергетический потенциал составляет сумму эквивалентов энергий сгорания паров (газов), находящихся над жидкостью и образующихся в результате испарения под действием тепла перегрева жидкости до температуры, соответствующей критическим условиям разрушения системы.

Так же самый простой случай взрыва - это процесс разложения, который дает газообразные продукты . Один из примеров - пероксид водорода , который разлагается со значительной теплотой реакции, давая водяной пар и кислород:

2Н2О2 ->2Н2О + О2 - 23,44 ккал/моль

Как бытовой продукт пероксид водорода продается в виде 3%-ного водного раствора и представляет незначительную опасность. Иначе дело обстоит с пероксидом водорода «высокой пробы», концентрация которого составляет 90% или более. Разложение такой Н2О2 ускоряется рядом веществ, что используется в качестве реактивного топлива или в газовой турбине для накачки топлива к главным двигателям.

Одним из примеров может служить окислительно-восстановительные реакции и конденсации :

1). Окислительно-восстановительные реакции, в которых воздух или кислород реагирует с восстановителем, весьма обычны и составляют основу всех реакций горения. В тех случаях, когда восстановитель является недиспергированным твердым веществом или жидкостью, реакции горения протекают недостаточно быстро, чтобы стать взрывными. Если твердое вещество мелко раздроблено или жидкость находится в виде капелек, то возможен быстрый рост давления. Это может привести в условиях замкнутого объема к росту избыточного давления вплоть до 0,8 МПа.

2). Реакции конденсации весьма распространены. Они особенно широко применяются в производстве красок, лаков и смол, где служат основой процессов в реакторах непрерывного действия со змеевиками для нагрева или охлаждения. Зарегистрировано много примеров неконтролируемых реакций, обусловленных тем, что скорость переноса тепла в таких сосудах является линейной функцией разности температур между реакционной массой и охладителем, тогда как скорость реакции - это экспоненциальная функция температуры реагента. Однако благодаря тому, что скорость выделения тепла, будучи функцией концентрации реагентов, во время протекания реакции уменьшается, нежелательный эффект до некоторой степени компенсируется.

Таким образом, энергия взрыва, вызванного выходом из-под контроля экзотермической химической реакции, зависит от характера технологического процесса и его энергетического потенциала. Такие процессы, как правило, оснащаются соответствующими средствами управлений и противоаварийной защиты, что снижает возможность развития аварии. Однако химические реакции часто являются источником неуправляемого высвобождения энергии в аппаратуре, в которой не предусмотрен организованный теплоотвод. В этих условиях начавшиеся самоускоряющиеся химические реакции неизбежно приводят к разрушению технологических систем.

Статистика аварий

В таблице 1 представлены данные об авариях, связанных с взрывами внутри технологического оборудования.

Таблица 1 - Перечень произошедших аварий

Дата и место аварии	Вид аварии	Описание аварии и основные причины	Масштабы развития аварии, максимальные зоны действия поражающих факторов	Число пострадавших	Источник информации

г. Ионава	Взрыв резервуара-хранилища	В результате полимеризации винилацетата выделилось тепло, достаточного для создания разрушительного давления.	Разрушение резервуара.
	Разрушение аппарата окисления	При выходе из-под контроля экзотермической реакции окисления изопропилбензола воздухом произошло разрушение аппарата от резкого подъема давления.	Разрушение аппарата.
склад Сумгаитского ПО	Взрыв сферического резервуара	Вследствие начавшегося процесса полимеризации бутадиена произошло разрушение резервуара.	Врыв резервуара повлек за собой взрыв цистерны. Осколками повреждены соседние резервуары и здание.

Продолжение таблицы 1


	Взрыв газгольдера	Взрыву газгольдера предшествовало медленное повышение давления до предела текучести стали.	На расстоянии м от газгольдера 100% разрушено остекление, 2500 м – 10%.
02.1990 Новокуйбышевское НПЗ	Взрыв сосуда	Сосуд разрушился в результате превышения давления паров пропан-бутановой фракции в сепараторе.	Разрушение емкости по сплошному металлу обечайки.
	Взрыв реактора	В результате экзотермической химической реакции разложения нитромассы и превышения давления произошел взрыв реактора.	Разрушено здание, в котором находился реактор.
07.1978 Сан-Карлос	Разрыв оболочки автоцистерны		Осколки разлетелись на расстояние 250 м, 300 м, 50 м. Тягач оказался на расстоянии 100м.
07.1943 Людвигсгафене,	Взрыв цистерны	Из-за превышения гидравлического давления	Разрушение оболочки.

Продолжение таблицы 1


Германия		разрушилась цистерна, содержащая бутан-бутиленовой смеси.
07.1948 Людвигсгафене, Германия	Взрыв цистерны диметилового эфира	Из-за превышения гидравлического давления разрушилась цистерна.	Разрушение оболочки.
10.02.1973 Нью-Йорк, США	Взрыв в резервуаре	При ремонте резервуара взорвались пары природного газа от искры.	Разрушение резервуара.	40 человек погибло, 2 пострадали.
24.10.1973 Шеффилд, Англия	Взрыв подземного резервуара	Взрыв остатков вещества от оборудования для резки материалов пламенем.	Радиус разрушений составил около полукилометра.	3 человека погибло, 29 получили ранения
19.12.1982 г. Каракас, Венесуэла	Взрыв резервуара	На складе нефтехранилища взорвался резервуар с 40 тыс. т топлива	Горящая нефть хлынула в город и в море. Загорелся танкер в бухте и взорвался еще один резервуар на берегу.	140 человек погибло, пострадало более 500.
20.06.2001 Каталония, Испания	Взрыв резервуара	Взрыв резервуара с техническим спиртом произошел на химическом предприятии.		2 человека погибло

Методика расчета

При взрывах оборудования основным поражающим фактором является ударная воздушная волна .

При оценке параметров аварийного взрыва емкости с инертным газом (смесью газов) допускается, что оболочка имеет сферическую форму. Тогда напряжение в стенке сферической оболочки определяется по формуле:

σ = ΔP · r/(2d), (1)

где σ – напряжение в стенке сферической оболочки, Па;

ΔP – перепад давлений, Па;

r – радиус стенки оболочки, м;

d – толщина стенки оболочки, м.

Преобразование формулы (1) позволяет рассчитать разрушающее давление (условие разрушения - σ ≥ σв):

ΔP = 2d · σв/ r, (2)

где σв – временное сопротивление разрушению материала, Па.

Давление парогазовой смеси в емкости:

Р = ΔP + Р0, (3)

где Р0 – атмосферное давление, 0,1·106 Па.

Уравнение изэнтропы:

Р/Р0 = (ρ/ρ0)γ, (4)

где γ – показатель адиабаты газа;

ρ0 – плотность газа при атмосферном давлении, кг/м3,

ρ – плотность газа при давлении в емкости, кг/м3.

Плотность газа при давлении в емкости определяется после преобразования уравнения изэнтропы (4):

ρ = ρ0 · (Р/Р0)1/γ, (5)

Полная масса газа:

С = ρ · V, (6)

где V – объем парогазовой смеси, м3.

При взрыве емкости под внутренним давлением Р инертного газа (смеси газов) удельная энергия Q газа:

Q= ΔP/[ρ · (γ - 1)] (7)

В случае сжатого взрывоопасного газа:

Q = Qв + ΔP/[ ρ· (γ - 1)], (8)

где Qв – удельная энергия взрыва газовой смеси, Дж/кг.

Тротиловый эквивалент взрыва емкости с газом составит:

qтнт = Q · С/ Qтнт, (9)

где Qтнт – удельная энергия взрыва тротила, равная 4,24·106 Дж/кг.

Эквивалент по ударной волне оценивается с коэффициентом 0,6:

qу. в. = 0,6 · qтнт (10)

q = 2 · qу. в. (11)

Избыточное давление на фронте ударной волны (ΔРфр, МПа) на расстоянии R определяется по формуле для сферической УВВ в свободном пространстве :

где , R – расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м.

В таблице 2 представлены значения предельно допустимого избыточного давления ударной волны при сгорании газо-, паро - или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве , для которых подбираются расстояния для определения зон поражения.

Таблица 2 – Предельно допустимые избыточные давления при сгорании газо-, паро - или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий (смертельное поражение человека)
50 %-ное разрушение зданий
Средние повреждения зданий
Умеренные повреждения зданий (повреждения внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.)
Нижний порог повреждения человека волной давления
Малые повреждения (разбита часть остекления)

Импульс волны давления, кПа·с:

Формулы (12,13) справедливы при условии ≥0,25.

Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит–функции» Pr, которая рассчитывается по формуле :

Pr = 5 – 0,26·ln(V) , (14)

где

Связь функции Рr с вероятностью Р той или иной степени поражения находится по таблице 3 .

Таблица 3 – Связь вероятности поражения с функцией «пробит»

Основной целью расчетов по данной методике является определение радиусов зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека и определение вероятности поражения людей, находящихся на определенном расстоянии от эпицентра взрыва.

Примеры расчетов

Физические взрывы

Пример №1

Взрыв шарового газгольдера сжатого воздуха объемом V = 600 м3 произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением Р = 0,8 МПа. Взрыв произошел при давлении Р = 2,3 МПа. Плотность газа при нормальном давлении ρ = 1,22 кг/м3, показатель адиабаты γ = 1,4. Оценить последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определить радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека) и определить вероятность поражения человека на расстоянии R = 50 м.

Решение :

Определяется перепад давлений, преобразовав формулу (3):

ΔР = 2,3 - 0,1 = 2,2 МПа

Рассчитывается плотность газа по уравнению (5):

ρ = 1,22 · (2,3/0,1)1/1,4 = 11,46 кг/м3

Полная масса газа:

С = 11,46 · 600 = 6873 кг

Q = 2,2 / = 0,48 МДж/кг

qтнт = 0,48 · 6873 / 4,24 = 778 кг

Эквивалент по ударной волне:

qу. в. = 0,6 · 778 = 467 кг

Применительно к наземному взрыву принимается значение:

q = 2 · 467 = 934 кг

Результаты расчета приведены ниже (таблица 4).

Таблица 4 – Радиусы зон воздействия УВВ

ΔРфр, кПа

Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (12,13) рассчитываются избыточное давление во фронте волны и удельный импульс для расстояния 50 м:

50/(9341/3) = 5,12

ΔРфр = 0,084/5,12 + 0,27/5,122 + 0,7/5,123 = 31,9 кПа.

I = 0,4 · 9342/3/50 = 0,76 кПа·с

Условная вероятность поражения избыточным давлением человека, находящегося на 50 м от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит – функции Pr, которая рассчитывается по формуле (14):

V = (17500/(31,9·103))8,4 + (290/(0,79·103))9,3 = 0,0065

Pr = 5 - 0,26 · ln(0,0065) = 6,31

С помощью таблицы 3 определяется вероятность. Человек, находящийся на расстоянии 50 м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 91%.

Пример №2

Взрыв шарового газгольдера диоксида углерода объемом V = 500 м3 (радиус сферы 4,95 м) произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат изготовлен из стали 09Г2С толщиной стенки 16 мм и рассчитан для работы под давлением Р = 0,8 МПа. Временное сопротивление разрушения материала σв = 470 МПа. Плотность газа при нормальном давлении ρ = 1,98 кг/м3, показатель адиабаты γ = 1,3. Оценить последствия взрыва сжатого диоксида углерода в шаровом газгольдере (определить радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека) и определить вероятность поражения человека на расстоянии R = 120 м.

Решение:

Разрушающее давление определяется по формуле (2):

ΔP = 2 · 0,016 · 470/4,95 = 3 МПа

Определяется давление парогазовой смеси в емкости по формуле (3):

Р = 3 + 0,1 = 3,1 МПа

Рассчитывается плотность газа по уравнению (5) при давлении Р:

ρ = 1,98 · (3,1/0,1)1/1,3 = 28,05кг/м3

Полная масса газа:

С = 28,05 · 550 = 14026 кг

По формуле (7) рассчитывается удельная энергия газа:

Q = 3 / = 0,36 МДж/кг

Тротиловый эквивалент взрыва газа составит:

qтнт = 0,36 · 14026 / 4,24 = 1194 кг

Эквивалент по ударной волне:

qу. в. = 0,6 · 1194 = 717 кг

Применительно к наземному взрыву принимается значение:

q = 2 · 717 = 1433 кг

Методом подбора величины расстояния от эпицентра взрыва по формулам (12,13) определяются радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека, указанные в таблице 2.

Результаты расчета приведены ниже (таблица 5).

Таблица 5 – Радиусы зон воздействия УВВ

ΔРфр, кПа

120/(14333) = 10,64

ΔРфр = 0,084/10,64 + 0,27/10,642 + 0,7/10,643 = 10,9 кПа.

I = 0,4 · 14332/3/120 = 0,42 кПа·с

Условная вероятность поражения избыточным давлением человека, находящегося на 120 м от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит – функции Pr, которая рассчитывается по формуле (14):

V = (17500/(10,9*103))8,4 + (290/(0,42*103))9,3 = 0,029

Pr = 5 - 0,26 * ln(0,029) = 5,92

С помощью таблицы 3 определяется вероятность. Человек, находящийся на расстоянии 120 м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 82%.

Химические взрывы

Пример №1

Из хранилища объемом V = 1000 м3 был слит толуол для проведения ремонта. В начале сварки произошел взрыв паров толуола. Плотность паров по воздуху при нормальном давлении ρ = 3,2, показатель адиабаты γ = 1,4, ВКПВ - 7,8 % об., теплота взрыва газа 41 МДж/кг. Оценить последствия взрыва (определить радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека) и определить вероятность поражения человека на расстоянии R = 100 м.

Решение :

В хранилище атмосферное давление Р = 0,1 МПа.

Плотность паров:

ρ = 3,2 · 1,29 = 4,13 кг/м3

Объем пара находится через ВКПВ (считается, что весь объем заполнен смесью с концентрацией паров толуола, соответствующей ВКПВ):

V = 1000 · 7,8/100 = 78 м3

Полная масса газа:

С = 4,13 · 78 = 322 кг

По формуле (8) рассчитывается удельная энергия газа:

Q = 41 + 1/ = 41,06 МДж/кг

Тротиловый эквивалент взрыва составит:

qтнт = 41,06 · 322 / 4,24 = 3118 кг

Эквивалент по ударной волне:

qу. в. = 0,6 · 3118 = 1871 кг

Применительно к наземному взрыву принимается значение:

q = 2 · 1871 = 3742 кг

Результаты подсчета давлений и импульсов приведены ниже (таблица 6).

Таблица 6 – Радиусы зон воздействия УВВ

ΔРфр, кПа

100/(37421/3) = 6,44

ΔРфр = 0,084/6,44 + 0,27/6,442 + 0,7/6,443 = 22,2 кПа.

I = 0,4 · 37422/3/100 = 0,96 кПа·с

Условная вероятность поражения избыточным давлением человека, находящегося на 100 м от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит – функции Pr, которая рассчитывается по формуле (14):

V = (17500/(22,2·103))8,4 + (290/(0,96·103))9,3 = 0,14

Pr = 5 - 0,26 · ln(0,14) = 5,51

С помощью таблицы 3 определяется вероятность. Человек, находящийся на расстоянии 100 м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 69%.

Пример №2

Взрыв железнодорожной цистерны объемом V = 60 м3, заполненной на 80 % толуолом, произошел в результате удара молнии. Плотность газа при нормальном давлении ρ = 4,13 кг/м3, показатель адиабаты γ = 1,4, ВКПВ – 7,8 % об., теплота взрыва газа 41 МДж/кг. Давление в цистерне Р = 0,1 МПа. Оценить последствия взрыва (определить радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека) и определить вероятность поражения человека на расстоянии R = 30 м.

Решение :

Объем газа определяется через коэффициент заполнения и ВКПВ (считается, что весь объем заполнен смесью с концентрацией паров толуола, соответствующей ВКПВ):

V = 60 · 0,2 · 0,078 = 0,936 м3

Полная масса газа:

С = 4,13 · 0,936 = 3,9 кг

По формуле (7) рассчитывается удельная энергия газа:

Q = 41 + 0,9/ = 41,1 МДж/кг

Тротиловый эквивалент взрыва составит:

qтнт = 41,1 · 3,9 / 4,24 = 37,4 кг

Эквивалент по ударной волне:

qу. в. = 0,6 · 37,4 = 22,4 кг

Применительно к наземному взрыву принимается значение:

q = 2· 22,4 = 44,8 кг

Результаты подсчета давлений и импульсов приведены ниже (таблица 7).

Таблица 7 – Радиусы зон воздействия УВВ

ΔРфр, кПа

Для определения вероятности поражения человека на расстоянии R по формулам (12,13) рассчитываются избыточное давление во фронте волны и удельный импульс для расстояния 30 м:

30/(44,81/3) = 8,4

ΔРфр = 0,084/8,4 + 0,27/8,42 + 0,7/8,43 = 14,9 кПа.

I = 0,4 · 44,82/3/30 = 0,17 кПа·с

Условная вероятность поражения избыточным давлением человека, находящегося на 70 м от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит – функции Pr, которая рассчитывается по формуле (14):

V = (17500/(14,9·103))8,4 + (290/(0,17·103))9,3 = 161

Pr = 5 - 0,26·ln(161) = 3,7

С помощью таблицы 3 определяется вероятность. Человек, находящийся на расстоянии 30 м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 10%.

Список использованной литературы

1. Челышев теории взрыва и горения. Учебное пособие – М.: Министерство обороны СССР, 1981. – 212 с.

2. Взрывные явления. Оценка и последствия: В 2-х книгах. Книга 1. Пер. с англ./ – М.: Мир, 1986. – 319 с.

3. Бесчастнов взрывы. Оценка и предупреждение – М.: Химия, 1991. – 432 с.

5. http://www. Пресс-Центр. ru

6. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 2. и др. – М.: Изд. АСВ, 1996. – 384с.

7. ГОСТ Р 12.3.047-98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

8. РД Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей.

9. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения/, и др. – М.: Химия, 1990. – 496 с.

10. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. Справочник/под ред. -Агалакова – М.: Изд-во мин. коммунального хоз-ва, 1956. – 112 с.

11. , Носков и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

12. Бережковский и транспортирование химических продуктов. – Л.: Химия, 1982. – 253 с.

13. , Кондратьева безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отделение, 1988. – 303 с.

14. Справочник металлиста. В 5-ти т. Т. 2. Под ред. , – М.: Машиностроение, 1976. – 720 с.

Приложения

Приложение А

Таблица А1 - Свойства газов и некоторых жидкостей

Название	Плотность вещества, кг/м3 (при 20 оС)	Плотность по воздуху газа (пара)*	Коэффициент адиабаты


Ацетилен




Диоксид азота
Диоксид углерода
Кислород



Пропилен

Примечание: Для определения плотности паров используется плотность воздуха при 0 оС.

Приложение Б

Таблица Б1 - Конструкционные материалы

Материал	Предел прочности, σв МПа	Назначение
Ст3пс, Ст3сп (гр. А)		Для деталей машин, станков, резервуаров.
		Для хранения разбавленной азотной и серной кислоты, раствора аммиачной селитры и аналогичных веществ с плотностью 1400 кг/м3.
		Для хранения агрессивных химических продуктов плотностью 1540 кг/м3.
		При изготовлении трубопроводов и аппаратов. Резервуары для хранения сжиженных газов, железнодорожные цистерны.


		Трубопроводы, давление до 100 кгс/см2.
		Северного исполнения для деталей машин.

Главная > Закон

производства взрывчатых веществ и содержащих их изделий 1. Оборудование должно разрабатываться с учетом физико-химических и взрывчатых свойств намечаемых к использованию ВВ и изделий: чувствительности к удару и трению, воздействию положительных и отрицательных температур, химической активности и способности образования новых продуктов, электризуемости, склонности к пылению, слеживаемости, расслаиваемости, пригодности к пневмотранспортированию или перекачиванию по трубам и иных свойств, прямо или косвенно влияющих на безопасность функционирования системы “ взрывчатое вещество – оборудование”. 2. Конструкция оборудования должна обеспечивать безопасность обслуживающего персонала, а также технические характеристики и режимы работы, соответствующие требованиям нормативно-технической документации на намечаемые к использованию ВВ и изделия, в том числе: возможность свободного доступа для осмотра и очистки узлов, где взрывчатые вещества и взрывчатые изделия подвергаются механическим воздействиям, а также к местам, где возможно накопление остатков взрывчатых веществ, смазки и иных продуктов; ограничение механических нагрузок на ВВ и изделия до безопасных пределов; защиту рукавов, заземляющих проводников трубопроводов, тяг, электропроводки от истирания при эксплуатации; соблюдение параметров заданного теплового режима, в т.ч. исключение перегревов в узлах и деталях, контактирующих с ВВ и изделиями, и, в необходимых случаях, контроль за температурой; дозировку компонентов ВВ; установленное пылеподавление; блокировку от опасного нарушения последовательности операций; дистанционное управление опасными операциями; достоверный и своевременный контроль осуществляемых технологических процессов;надежную световую и (или) звуковую сигнализацию о возникновении или приближении опасных (аварийных) режимов. 3. При выборе материалов для изготовления сосудов и аппаратов учитывают температуру стенки (минимальную отрицательную и максимальную расчетную), химический состав, характер среды (коррозионно-активный, взрывоопасный, пожароопасный и т.д.) и технологические свойства веществ.Материалы не должны вступать во взаимодействие с реакционной массой, парами или пылью обрабатываемых веществ. 4. Для изготовления отдельных деталей могут применяться жаростойкие электропроводящие пластмассы достаточной прочности. 5. Узлы с трущимися и соударяющимися деталями, не имеющими прямого контакта с ВВ и изделиями, но выполненные из материалов, дающих искры, должны быть надежно изолированы от ВВ и изделий или покрыты пластиком, либо герметично закрыты кожухом, изготовленным из материалов, не дающих искр. 6. Во всех случаях, если это не определяется специально регламентированными условиями эксплуатации узлов, конструкция оборудования должна исключать попадание ВВ в зазоры между трущимися и соударяющимися деталями. Последнее может быть достигнуто применением соответствующих уплотнений, выносных подшипников, отбойных витков на шнеках и тому подобных решений. 7. В трактах прохождения ВВ не должно быть крепежных деталей (болтов, шпилек, шпонок, пальцев, шплинтов). 8. В резьбовых соединениях вне тракта прохождения ВВ необходимо предусматривать шплинтовку или иной способ фиксирования крепежных деталей. 9. Оборудование, в котором получают или перерабатывают ВВ, способные к разложению при длительном нахождении в сосуде или аппарате, не должно иметь застойных зон, где возможно скопление веществ.10. Конструкция узлов оборудования должна исключать возможность попадания смазочных материалов в ВВ. 11. При эксплуатации оборудования разогрев поверхностей узлов и деталей, на которые возможно оседание пыли ВВ, не должен превышать 60 о С. Это необходимо обеспечивать выбором соответствующих режимов работы и только в исключительных случаях (магистрали трубопроводов и рубашки с горячей водой, выхлопные трубы двигателей внутреннего сгорания, нагреватели, теплообменники) путем применения теплоизоляции. 12. Наружные поверхности сосудов и аппаратов, имеющие температуру более 45 о С, должны иметь теплоизоляцию. Крепление теплоизоляции производится на месте монтажа, для чего в конструкции сосудов и аппаратов должны быть предусмотрены устройства для крепления теплоизоляции. Теплоизоляционные материалы должны быть несгораемыми и не вступать во взаимодействие с перерабатываемыми веществами. Сосуды и аппараты должны иметь устройства, препятствующие попаданию ВВ между теплоизоляцией и их наружной поверхностью. 13. Применяемые смазочные материалы должны быть указаны в паспорте (формуляре) на оборудование и в соответствующей эксплуатационной документации, утвержденной в установленном порядке. 14. Конструкция сосудов и аппаратов должна исключать на всех предусмотренных режимах работы возможность появления в деталях и сборочных единицах нагрузок, способных вызвать их разрушение, представляющее опасность для работающих. 15. Конструкция сосудов и аппаратов и их отдельных частей должна исключать возможность их падения, опрокидывания при всех предусмотренных условиях эксплуатации и монтажа (демонтажа). 16. Конструкция зажимных, захватывающих, подъемных, загрузочных и т.п. устройств или их приводов должна исключать возможность возникновения опасности при полном или частичном самопроизвольном прекращении подачи энергии, а также исключать самопроизвольное изменение состояния этих устройств при восстановлении подачи энергии. 17. Элементы конструкций сосудов и аппаратов не должны иметь острых углов, кромок, заусенцев и других поверхностей с неровностями, представляющих опасность травмирования работающих, если их наличие не определяется функциональным назначением этих элементов. 18. Части оборудования, в том числе трубопроводы паро-, гидро-, пневмосистем, предохранительные клапаны, кабели и т.д., механическое повреждение которых может вызвать возникновение опасности, должны быть защищены ограждениями или расположены так, чтобы предотвратить их случайное повреждение работающими или средствами технического обслуживания. 19. Конструкция сосудов и аппаратов должна исключать самопроизвольное ослабление или разъединение креплений сборочных единиц и деталей, а также исключать перемещение подвижных частей за пределы, предусмотренные конструкцией, если это может повлечь за собой создание опасной ситуации. 20. В конструкции оборудования могут применяться пневматические, гидравлические, электрические во взрывобезопасном исполнении и механические приводы. 21. С учетом назначения конструкция оборудования и регламентированные в эксплуатационной документации приемы работы должны исключать: попадание в ВВ и изделия посторонних предметов и веществ, а также атмосферных осадков;повреждение электрических проводов, детонирующих шнуров, волноводов и других средств инициирования в процессе заряжания. 22. Изготовленные из стали крышки и сетки, снимающиеся в процессе эксплуатации, в местах стыков с рамкой люка бункера должны армироваться материалом, смягчающим удар и не дающим искр (резина, эластичный пластик), с осуществлением мер по защите от накопления потенциалов статического электричества. 23. В целях исключения попадания посторонних предметов в тракт прохождения ВВ на загрузочных люках и отверстиях емкостей должны устанавливаться сетки. Размеры ячеек сеток не должны превышать для граммонитов, гранулотола, алюмотола - 15х15 мм, для прочих ВВ и аммиачной селитры - 10х10 мм, в случаях перфорированных (круглых) отверстий, соответственно, диаметров: 18 и 12 мм. Во избежание образования пробок при пневмозаряжании необходимо соблюдать условие, чтобы размеры ячеек сита составляли не более 1/2 диаметра условного прохода зарядного трубопровода. 24. Конструкция оборудования должна исключать зависание материалов в бункерах, камерах и других накопительных и перепускных узлах. При невозможности выполнения этого требования оборудование должно оснащаться эффективными и безопасными средствами для ликвидации или предупреждения зависаний ВВ. 25. В шнековых транспортерах должна быть исключена возможность запрессовки ВВ или их компонентов в торцовых частях шнеков, попадание продуктов в подшипники и трение шнек-винта о внутренние стенки кожуха. Для исключения запрессовки ВВ в торцевых частях шнека в конструкции шнек-винта должна предусматриваться отсечка потока ВВ путем применения в торце шнека отбойных витков. Длина шнеков во всех случаях должна приниматься такой, чтобы исключалось трение его ребер о кожух, в том числе за счет прогиба. 26. Вибропитатели допускается применять только для ВВ, которые не расслаиваются в процессе воздействия на них вибрации. 27. Для перемещения по трактам оборудования жидких компонентов и льющихся ВВ допускается использовать шланговые и винтовые насосы.28. Ленточные транспортеры для подачи ВВ и изделий должны иметь защиту от пробуксовки и оборудоваться системой, обеспечивающей дублированное отключение в любой точке по длине. Ширина транспортерной ленты должна соответствовать конструкции транспортера и составлять не более полуторной ширины мешка с ВВ (аммиачной селитрой). При транспортировании гранулированных ВВ насыпью ширина ленты должна быть не менее чем в 3 раза шире навала ВВ на ленте. Конструкция ленточных конвейеров должна исключать попадание ВВ на натяжные барабаны и опорные ролики, а также обеспечивать очистку транспортерной ленты от прилипших частиц ВВ путем применения специальных устройств. В конвейерах разрешается применять только ленты, изготовленные из трудновоспламеняемых материалов, отвечающих действующим нормам. 29. В случаях, когда вал приводит в движение исполнительные органы измельчающих, перемешивающих, транспортирующих или дозирующих устройств, расположенных в камерах или полостях, где может находиться ВВ, подшипники вала должны быть выносными. Видимый разрыв между подшипниками и стенкой, отделяющей тракт прохождения ВВ, должен составлять не менее 40 мм. Устройство подвесных подшипников, расположенных внутри потока ВВ, не допускается. В месте прохождения вала через стенку, отделяющую тракт движения ВВ, необходимо размещать уплотнения. 30. Выносные подшипники должны герметизироваться установкой сальников в крышках подшипников. Редукторы и подшипниковые узлы должны иметь конструкцию надежно предохраняющую от утечки масла и исключающую попадание в них влаги, грязи и пыли. 31. Во всех случаях прокладочные и набивочные (уплотняющие) материалы должны не вступать в химическую реакцию с ВВ и их компонентами. 32. Емкости для горючих жидкостей на зарядных машинах должны иметь гасящие перегородки, воздушники или предохранительные клапаны в виде мембран, рассчитанных на выдавливание содержимого при давлении на 0,05 МПа выше предельно допустимого или плавкий элемент, разрушающийся при температуре 110 -–115 о С. Предохранительные клапаны следует располагать в верхней части емкости. Необходимо предусматривать меры, защищающие клапаны от любых повреждений. 33. Степень наполнения емкостей для горючих легковоспламеняющихся жидкостей и растворов окислителей не должна превышать 90 % их вместимости. 34. Для обслуживания загрузочных люков, расположенных на высоте более 1,5 м от уровня пола (площадок) необходимо предусматривать рабочие площадки, оборудованные лестницами для подъема, ограждениями и поручнями. 35. Перед загрузкой ВВ и компонентов в аппараты должны быть предусмотрены меры, исключающие возможность попадания в эти аппараты посторонних предметов (фильтрование жидких компонентов, просеивание или магнитная сепарация сыпучих материалов). Необходимость объединения указанных контрольных операций определяется директивным технологическим процессом. Размеры ячеек сит для просеивания компонентов должны быть указаны в регламенте технологического процесса. 36. Все пришедшие в негодность аппараты, оборудование, узлы, детали, приборы, инструменты и другие предметы, бывшие в соприкосновении с ВВ, подлежащие дальнейшему использованию или уничтожению, должны быть предварительно очищены, промыты и при необходимости подвергнуты обжигу. 37. Оборудование пунктов производства и подготовки ВВ и изделий, используемое непосредственно для производства и переработки ВВ и изделий, должно соответствовать требованиям конструкторской документации, разработанной в соответствии с настоящим регламентом и требованиями соответствующих стандартов. 38. Изменения конструкции эксплуатируемого оборудования разрешается только при наличии соответствующей конструкторской документации, утвержденной в установленном в организации порядке и согласованной с разработчиком данного оборудования. 39. На все передаваемое в эксплуатацию оборудование должны быть составлены паспорта (формуляры) с изложением основных требований по их эксплуатации. Импортное оборудование или оборудование, изготавливаемое по иностранным лицензиям должно обеспечивать требования безопасности, предусмотренные настоящим техническим регламентом. Статья 22. Требования к средствам механизации транспортно- технологических, транспортных, погрузо-разгрузочных и складских работ

1. Основными специальными требованиями для подъемно-транспортных машин и вспомогательных устройств, применяемых во взрыво- и пожароопасных помещениях и наружных установках для работы со взрыво- и пожароопасными грузами, должны быть:

Исключение воздействия электрических искр и разрядов, искр от трения и соударения, нагретых поверхностей на окружающую оборудование взрывоопасную среду и транспортируемый груз;

исключение мест, недоступных для очистки, с целью предупреждения застоев, залеживания, коркообразования и защемления продукта;

применение материалов для изготовления элементов конструкций машин с учетом характера агрессивного воздействия транспортируемых веществ, особенностей технологических процессов и требований техники безопасности;

исключение взаимодействия транспортируемого продукта со смазочными материалами, рабочими жидкостями гидросистем, если такое взаимодействие приводит к возгоранию или взрыву.

2. Для выполнения подъемно-транспортных операций в производственных, складских помещениях, на погрузо-разгрузочных площадках, в железнодорожных вагонах со взрыво- и пожароопасными веществами, находящимися в упаковке, корпусах, ящиках, допускается применение серийно выпускаемых подъемно-транспортных машин и вспомогательных устройств общего назначения при соблюдении требований части 1 и грузоподъемность которых больше номинальной массы брутто упаковки ВВ и их изделий. 3. Механизмы подъема груза у грузоподъемных машин, применяемых для транспортирования ВВ, пожароопасных грузов, должны быть оборудованы двумя тормозами и иметь коэффициент запаса прочности грузовых канатов не менее шести.4. Взрывоопасные вещества в жидком состоянии или в виде суспензии следует транспортировать, как правило, инжекционным способом, а также с помощью диафрагменных, мембранных и других специально разработанных для этих целей насосов. 5. При передаче пожароопасных веществ и изделий непрерывным транспортом из одного помещения (здания) в другое, изолированное от него помещение (здание), должны быть установлены автоматические устройства, предотвращающие распространение горения. 6. При передаче ВВ из одного здания в другое непрерывным транспортом должна быть исключена передача детонации по транспортной цепи между зданиями, а также распространение пламени в случае загорания. Применение пневмовакуум-транспорта для транспортирования ВВ между хранилищами и технологическими зданиями не допускается. Конвейеры, транспортирующие пожаро-взрывоопасные вещества, должны иметь блокирующие устройства, обеспечивающие остановку при пробуксовке, обрыве тяговых органов при заклинивании винта. Конвейеры с наклонными и вертикальными участками трассы должны иметь предохранительные устройства, предупреждающие самопроизвольное движение тягового органа или транспортируемого груза. 7. Операторам, осуществляющим местное или дистанционное управление работой подъемно-транспортных машин во взрыво- и пожароопасных помещениях, должна быть обеспечена возможность эвакуации. Управление движением грузоподъемных машин и механизмов, используемых для перемещения взрыво- и пожароопасных грузов, должно быть напольным. Статья 23. Требования к теплоснабжению, водоснабжению и канализации 1. Тепло- и водоснабжение производств взрывчатых веществ и изделий должны выполняться с учетом обеспечения технологических потребностей, безаварийной остановки процессов при внезапных ограничениях подачи тепла и воды, потребностей на ликвидацию аварийных ситуаций. 2. Снабжение паром технологических потребителей основных производств должно осуществляться по двум магистральным трубопроводам с расчетной нагрузкой на каждый 70% от общего суммарного потребления. 3. Ответвления теплопроводов от магистралей должны выполняться двухтрубными к тем зданиям, в которых не допускаются перебои в теплоснабжении технологических потребителей по условиям техники безопасности или потери качества производимой продукции. 4. Ввод тепловых сетей в помещения с взрыво- и пожароопасными, а также коррозионно-активными материалами, не допускается. Вводы теплоносителя, тепловые пункты, водонагревательные установки, обслуживающие взрыво- и пожароопасные производства, должны размещаться в изолированных помещениях с самостоятельными входами снаружи, из местных клеток или из безопасных коридоров. Допускается размещение тепловых пунктов и водонагревательных установок в помещениях приточных вентиляционных камер. Для отопления производственных помещений, в которых выделяется пыль взрывчатых веществ, должно применяться воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, или водяное отопление, или комбинированное воздушно-водяное отопление с температурой на поверхности нагревательных приборов отопления не выше 80 о С. 5. Сеть водоснабжения здания должна обеспечить сумму максимальных расходов на автоматическую систему пожаротушения, пожарные краны и наружное пожаротушение. 6. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение зданий категорий А, Ал, Б, В, Г принимается не менее 25 л/с. 7. Емкость противопожарного запаса воды в резервуарах системы водоснабжения предприятия выбирается с учетом времени действия автоматических систем пожаротушения по приложению 11. 8. Противопожарное водоснабжение промежуточных и базисных складов, площадок уничтожения отходов производства, располагаемых вне территории предприятия, обеспечивается от пожарных резервуаров с радиусом действия не более 200 м или от гидрантов, располагаемых на кольцевой водопроводной сети. При этом в расчет принимается один пожар, независимо от площади территории, с расходом воды 20 л/с.

9. Емкостные сооружения системы водопровода (резервуары, приемные камеры) должны быть оборудованы устройствами для забора воды пожарными машинами и иметь свободные подъезды с твердым покрытием.

10. В целях экономии свежей воды водоснабжение предприятий должно проектироваться с устройством замкнутых систем для целей охлаждения, а также систем повторного использования отработанной незагрязненной воды и очищенных обезвреженных сточных вод.

11. Дополнительно к гидрантам на сети противопожарного водопровода необходимо также устанавливать гидранты на сетях водопровода охлажденной воды оборотных систем, проходящих вблизи взрыво- и пожароопасных зданий.

12. Производственные сточные воды, содержащие продукты производства, как правило, отводятся на локальные очистные сооружения самостоятельной (производственной) системой канализации.

13. При отводе производственных сточных вод совместно с бытовыми сточными водами по системе объединенной канализации, при условии возможности их совместного транспортирования и очистки, содержание загрязнений в стоках не должно превышать допустимые концентрации для сооружений биологической очистки.

14. Сточные воды, содержащие нитроэфиры, отводятся самостоятельной специальной сетью на установку разложения и обезвреживания. Обезвреженные стоки направляются на сооружения биоочистки совместно с хозяйственно- бытовыми водами предприятия. 15. Сточные воды от производства ИВВ, производств содержащих вещества первого класса опасности, должны быть полностью уловлены и обезврежены непосредственно в здании, после чего они могут быть выпущены в контрольный колодец, а затем в канализационную сеть. 16. Необходимость устройства ливневой канализации и очистки ливневых вод определяется в зависимости от плотности застройки территории, характера дорожного покрытия и возможной степени загрязненности.

Статья 24. Требования к вентиляции

1. Производства ВВ, где происходит выделение в воздух вредных паров, газов, пыли, должны быть оборудованы вентиляционными устройствами, при этом вентиляция должна осуществляться по системе, предотвращающей возможность передачи пожара из одного помещения в другое по воздуховодам и препятствующей возникновению загорания в них.2. На стадиях сушки, просеивания и укупорки производств ВВ, кроме тротила, динитронафталина и других малочувствительных к механическим воздействиям вытяжная вентиляция должна производиться с помощью эжекторов.В производстве нитроэфиров и других жидких ВВ, баллиститных порохов, ИВВ и смесей на их основе, а также при снаряжении изделий этими веществами, где при удалении от технологического оборудования газов и паров может образовываться чувствительный к механическим воздействиям конденсат, эжектирующий воздух должен подогреваться до температуры, исключающей конденсацию паров и газов. 3. Воздух, удаляемый местными отсосами, с содержанием вредных взрыво– и пожароопасных веществ перед выбросом в атмосферу должен подвергаться очистке до допустимого уровня загрязнения атмосферы промплощадки, а также до ПДК в воздухе населенных пунктов. 4. Вытяжные системы, удаляющие взрыво– и пожароопасную пыль, должны быть оборудованы фильтрами с орошением водой или другими, исключающими выброс пыли в атмосферу.Работа вытяжного вентилятора должна быть сблокирована с системой орошения фильтра, а в необходимых случаях - с технологическим оборудованием. Фильтр должен быть установлен до вентилятора по ходу воздуха. Фильтры могут устанавливаться как внутри технологических помещений, так и в помещении вытяжной вентиляционной камеры. 5. Взрыво– и пожароопасные производственные помещения, сообщающиеся между собой открытыми незащищенными технологическими или дверными проемами, могут обслуживаться общими вентиляционными системами. Не допускается выброс в одну вентиляционную систему паров и газов, продуктов, при взаимодействии которых может создаваться опасность загорания, взрыва и оборудования вредных продуктов. Взрыво– и пожароопасные помещения, имеющие самостоятельные наружные входы, не сообщающиеся между собой и не связанные единым технологическим процессом, должны обслуживаться самостоятельными для каждого помещения вентиляционными системами. 6. Разобщенные взрыво– и пожароопасные производственные помещения одного технологического процесса, расположенные в пределах одного этажа, могут обслуживаться общими приточными системами вентиляции коллекторного типа при соблюдении следующих условий: суммарная площадь обслуживаемых помещений не должна превышать 1100 м 2 ; каждое изолированное помещение должно обслуживаться самостоятельными приточными воздуховодами, идущими от коллекторов; на каждом ответвлении от коллектора в пределах вентиляционной камеры должен быть установлен самозакрывающийся обратный клапан; коллекторы должны размещаться в пределах помещений, предназначенных для установки вентиляционного оборудования (венткамер), или снаружи здания. В отдельных случаях допускается размещение коллектора в безопасном помещении в месте, доступном для обслуживания обратных клапанов; должна обеспечиваться защита транзитных воздуховодов, прокладываемых через другие помещения, с нормируемым пределом огнестойкости не менее 0,5 ч; длина воздуховода от коллектора до ближайшего выпуска воздуха должна быть не менее 4 м; 7. Необходимость аварийной вентиляции и количество выделяющихся вредных веществ для расчета воздухообмена в каждом отдельном случае определяются директивным технологическим процессом. Включение аварийной вентиляции должно производиться автоматически и дублироваться ручным включением за пределами обслуживаемого помещения у входа в него. 8. Вытяжные вентиляторы, перемещающие воздух с примесью взрыво– и пожароопасных веществ, должны иметь исполнение, исключающее возможность инициирования загорания или взрыва перемещаемой среды. 9. Приточные вентиляторы, обслуживающие производственные помещения, где протекание технологического процесса связано с выделением паров растворителей, пыли взрывоопасных веществ и составов, могут быть приняты в нормальном исполнении из углеродистой стали, при условии установки на воздуховодах после вентилятора и калориферов самозакрывающегося обратного клапана, препятствующего проникновению в вентилятор, при его остановке, и калориферы взрыво– и пожаропасных веществ из помещений. 10. Вентиляторы, а также регулирующие устройства, установленные на воздуховодах, удаляющих воздух из производственных помещений, при отсутствии в ходе технологического процесса выделений взрывоопасных паров или пыли могут быть приняты в нормальном исполнении из углеродистой стали. В вытяжных системах с мокрой очисткой воздуха, транспортирующих пыль перхлората аммония, хлората калия и аммиачной селитры, вентиляторы принимаются в нормальном исполнении из кислотостойкой стали при условии установки вентиляторов после фильтра. 11. Если производственный процесс в обвалованном здании связан с выделением токсических газов, паров и пыли, забор наружного воздуха для приточных систем должен производиться с внешней стороны вала. Допускается производить непосредственный забор наружного воздуха из пространства между валом и зданием, если все вытяжные установки обеспечены эффективными очистными устройствами со степенью очистки не менее 90 %, при этом вентиляционные выбросы должны производиться за пределы циркуляционной зоны. 12. В технологических приточных установках вентиляторы, нагнетающие воздух в технологические аппараты, в которых выделяются взрывоопасные пары или пыли, должны иметь искрозащищенное исполнение. Допускается применять вентиляторы с повышенной защитой от искрообразования. В тех случаях, когда между вентилятором и технологическим аппаратом устанавливаются пластинчатые или оребренные калориферы без обводного канала, вентиляторы могут применяться из углеродистой стали. При этом после калорифера по ходу воздуха должен быть установлен самоозакрывающийся взрывозащищенный обратный клапан в пределах вентиляционной камеры. Регулирующие и прочие элементы в пределах производственного помещения должны быть во взрывозащищенном исполнении. 13. При отсосах паро-воздушной смеси растворителей на рекуперацию в технологических помещениях категории В предусматривается установка масляных сетчатых фильтров, располагаемых до огнепреградителя по ходу паро-воздушной смеси.14. Помещения для оборудования вытяжных систем должны удовлетворять требованиям взрывопожарной безопасности, предъявляемым к производственным помещениям, которые они обслуживают в зависимости от категории размещаемых в них производственных процессов. 15. Склады ВВ оборудуются системой естественной вытяжной вентиляции для предотвращения конденсации влаги на поверхности упаковки.16. В цехах и на отдельных рабочих местах, где возможно пылеобразование, раздачу приточного воздуха необходимо проводить через воздухораспределители при быстром затухании скоростей, исключающем возможность раздувания пыли.17. Внутренняя поверхность трубопроводов вентиляционной системы должна быть такой, чтобы на ней не задерживалась пыль продуктов, и чтобы ее легко можно было очистить или промыть от загрязнения. Вентиляционные установки должны иметь люки в воздуховодах для промывки и очистки внутренней поверхности воздуховодов при генеральной уборке и перед ремонтом, а также люки для проверки фактической производительности и отбора проб воздуха на содержание химических веществ. Статья 25. Требования к электроснабжению и

Исходные данные для расчетов. Задачи курсовой работы: - систематизация закрепление и расширение теоретических и практических знаний по этим дисциплинам; - приобретение практических навыков и развитие самостоятельности в решении инженерно технических задач; - подготовка студентов к работе над дальнейшими курсовыми и дипломными проектами УСТРОЙСТВО АППАРАТА И ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Описание устройства и принцип работы аппарата Реакционным аппаратом называются закрытые сосуды предназначенные для проведения...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Введение ...................................................................................................................................

Устройство аппарата и ...............................
1. …………………………
2. ……
3. Выбор конструкционных материалов ………………………………………..

Цель расчетов и исходные данные ……………………………………………………
1. Цель расчетов ……………………………………………………………………
2. Расчетная схема аппарата ……………………………………………………..
3. Исходные данные для расчетов ……………………………………………….
4. …………………………………………

Прочностной расчет основных элементов аппарата ……………………………….
1. ………………………………………………
  1. Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженной избыточным внутренним давлением ……………………………………………………………..
  2. Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженного наружным давлением
  3. Расчет обечайки рубашки, нагруженной внутренним давлением
2. Расчет днища ……………………………………………………………………..
  1. Расчет днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним давлением …………………………………………………………………………….
  2. Расчет толщины стенки днища корпуса, нагруженного наружным давлением …………………………………………………………………………….
  3. Расчет днища рубашки, нагруженной избыточным внутренним давлением …………………………………………………………………………….
3. ………………………………………………..
4. ………………………...
5. Выбор и расчет опоры …………………………………………………………...

Выводы ………………………………………………………………………………………..

Список используемой литературы .......................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Современное химическое производство со специфическими условиями работы оборудования, характеризуемыми часто высокими рабочими параметрами (температурой и давлением) и в основном большой производительностью, требует создания аппаратов высокого качества.

Высокое качество аппаратов характеризуется: высокой эффективностью; долговечностью (сроком службы не менее 15 лет); экономичностью; надежностью; безопасностью; удобством и простотой обслуживания, зависящих как от качества, так и от изготовления.

Задачи курсовой работы:

Систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по этим дисциплинам;

Приобретение практических навыков и развитие самостоятельности в решении инженерно технических задач;

Подготовка студентов к работе над дальнейшими курсовыми и дипломными проектами

УСТРОЙСТВО АППАРАТА И ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Описание устройства и принцип работы аппарата

Реакционным аппаратом называются закрытые сосуды, предназначенные для проведения различных физико-химических процессов. Реактор аппарат, в котором протекает основной процесс химической технологии; он должен работать эффективно, т.е. обеспечивать определенную глубину и избирательность химического превращения веществ. Реактор должен удовлетворять следующим требованиям: иметь необходимый реакционный объем; обеспечивать заданную производительность и гидродинамический режим движения реагирующих веществ, создавать требуемую поверхность контакта фаз, поддерживать необходимый теплообмен, уровень активности катализатора и т.д.

Конструкцию реакционного аппарата определяет ряд факторов: температура, давление, требуемая интенсивность теплообмена, консистенция обрабатываемых материалов, агрегатное состояние материалов и т.д.

На крышке и корпусе аппарата имеются два патрубка для подвода и отвода продуктов. С помощью мешалки происходит перемешивание веществ. Для поддержания определенной температуры внутри реактора, аппарат снабжен рубашкой, на которой имеется два патрубка для подвода греющего агента и отвода конденсата.

Выбор конструктивного исполнения основных элементов аппарата

Элементами, подлежащими выбору и конструктивной проработке являются: обечайка (корпус), днище, крышка, рубашка, мешалка, фланцевые соединения, опоры.

Выбор конструктивного исполнения основных элементов аппарата производим в соответствии с использованием .

Для стальных цилиндрических обечаек, обечайки которых выполняются из листового проката, применяется ГОСТ 9617-76.

Днище выбираем эллиптической формы с отбортовкой на цилиндр (ГОСТ 6533-78) [стр.112, рис.7.1(а), 1]. Размеры днища корпуса принимаем согласно табл.7.2 стр.116 :

; ; .

Крышки аппаратов могут быть как отъемными, так и цельносварными с аппаратом. Такие цельносварные аппараты обычно снабжены люками, которые стандартизованы. Конструкция люка с крышкой принимаем со сферической крышкой, исполнение 1 с уплотнением на соединительном выступе .

Рубашки предназначены для наружного нагрева или охлаждения обрабатываемых и хранящихся в аппарате жидких продуктов. По конструкции рубашки бывают неразъемные и отъемные. Более простыми и надежными в работе являются неразъемные рубашки. Поэтому принимаем стальную неразъемную рубашку для стального вертикального аппарата типа 1 с эллиптическим днищем и нижнем выпуском продукции стр.164 :

; ; ; .

Обозначение: Рубашка 1-3000-3563-2-О ОСТ 26-01-984-74.

Рубашки с эллиптическими днищами применяются при и, что соответствует заданным условиям в рубашке (,).

В аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. Конструкцию фланцевого соединения применяем в зависимости от рабочих параметров аппарата. При и применяют плоские приварные фланцы .

Конструкцию мешалки принимаем турбинную открытую. Турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем рабочем объеме смесителя при перемешивании жидкостей вязкостью до, а также грубых суспензий.

Установка аппаратов на фундаменты или специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор. Вертикальные аппараты обычно устанавливают на подвесных лапах, когда аппарат размещают между перекрытиями в помещении или на специальных конструкциях . Принимаем конструкцию опор лапы .

Выбор конструкционных материалов

При выборе конструкционных материалов необходимо учитывать:

Условия эксплуатации аппарата, т.е. коррозионные и эрозионные свойства среды, температуру и давление среды;

Технологические свойства используемого материала: свариваемость, пластичность и другие;

Технико-экономические соображения

Для корпуса аппарата выбираем сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 . Сталь 12Х18Н10Т это высоколегированная сталь коррозионная аустенитного класса. Данная сталь весьма распространена в химической промышленности и не является дефицитной. Сталь не будет оказывать влияния на жидкую среду, находящуюся в корпусе аппарата.

Согласно условию, в рубашке неагрессивная среда (водяной пар). Учитывая это, для рубашки выбираем углеродистую сталь обыкновенного качества ВСт3сп5 ГОСТ 380-71 .

Мешалку и вал, которые соприкасаются с рабочей средой, изготавливают из сталей с коррозионной стойкостью не ниже, чем сталь, из которой выполнен корпус аппарата. Выбираем также сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

Так как в аппарате нетоксичная и не взрывоопасная среда, а также рабочее давление не превосходит значения, то применяют сальниковые уплотнения.

Материал заготовок или готовые крепежные изделия должны быть термообработаны. Сопрягаемые гайки и болты (шпильки) должны изготавливаться из разных по твердости материалов, при этом предпочтительно более твердыми принимать болты (шпильки). Согласно материалом крепежных деталей выбираем Ст 35 ГОСТ 1050-74 НВ=229 (болты) и НВ=187 (гайки).

Материал прокладок выбираем паронит ГОСТ 480-80.

Прямолинейные и кольцевые стыковые швы аппарата, изготавливаемого из листовой стали, выполняются полуавтоматической сваркой под слоем флюса. Выбираем сварочные материалы, применяемые для полуавтоматической сварки:

для высоколегированной стали 12Х18Н10Т :

Марка проволоки 05Х20Н9ФБС ГОСТ 2246-70

для углеродистой стали ВСт3сп5 :

Марка проволоки СВ-08А ГОСТ 2246-70

Марка флюса ОСЦ-45 ГОСТ 9087-69

для высоколегированной стали 12Х18Н10Т с углеродистой ВСт3сп5 :

Марка проволоки 07Х25Н12Г2Т ГОСТ 2246-70

Марка флюса АН-26С ГОСТ 9087-69

При изготовлении и приварке внутренних устройств аппарата, опорных конструкций применяют ручную электродуговую сварку. Выбираем сварочные следующие материал:

1) для штуцеров, выполненных из высоколегированной стали 12Х18Н10Т, с корпусом :

Тип электрода Э08Х20Н9Г2Б ГОСТ 10052-75;

2) для штуцеров и опор, выполненных из углеродистой стали ВСт3сп5, с рубашкой :

Тип электрода Э50А ГОСТ 9467-75.

ЦЕЛЬ РАСЧЕТОВ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Цель расчетов

Целью работы является:

Определение толщин стенок обечаек, днищ корпуса и рубашки;

Определение основных размеров укрепляющих элементов отверстий;

Выбор фланцевого соединения, определение диаметра и числа болтов фланцевого соединения;

Подбор и расчет опоры

Расчетная схема аппарата

Конструкция смесителя для жидких сред с перемешивающим устройством приведена на рисунке 1. В соответствии с рисунком 1 основными элементами смесителя являются: корпус с рубашкой, крышка, привод со стойкой, вращающаяся мешалка, установленная на валу, сальниковое и торцевое уплотнение, штуцер для отвода продуктов реакции.

Рис. 1 Расчетная схема аппарата.

Исходные данные для расчетов

Исходные данные:

Объем аппарата

В реакторе
Среда	Температура, С	Давление, Мпа
Глицерин, 30%
В рубашке
Среда	Температура, С	Давление, Мпа
Пар		0,33

Значения диаметров

Масса привода

Опоры расположить на стенке рубашки;

Привод на чертеже изображен условно. Высоту привода принять равной высоте реактора.

Определение расчетных параметров

Расчетная температура определяется на основании теплового расчета или результатов испытаний. В случае невозможности выполнения теплового расчета расчетная температура равна рабочей, но не менее 20 0 С, следовательно:

Рабочая температура: корпуса

Рубашки

Расчетная температура: корпуса

Рубашки

Расчетное давление для корпуса аппарата принимаем равным:

(2.1)

Проверим необходимость учета давления гидростатического столба жидкости, проверив условие:

; (2.2)

; (2.3)

где - плотность среды в корпусе при рабочей температуре. Средой в корпусе является 30% раствор глицерина. Плотность раствора определяют по формуле:

; (2.4)

где W влажность, принимаем W =90%;

Т=275 295 0 К, принимаем Т=290 0 К;

Высота уровня жидкости в корпусе аппарата;

Условие выполняется, следовательно, давление гидростатического столба жидкости в аппарате необходимо учесть. Тогда расчетное давление определяется по формуле:

; (2.5)

Допускаемые напряжения материала корпуса выбираем согласно табл.1.4 при расчетной температуре

Допускаемые напряжения материала рубашки выбираем согласно табл.1.3 при расчетной температуре

Расчетное давление для рубашки:

(2.6)

Проверим необходимость учета гидростатического столба жидкости в рубашке. По формуле (2.3):

Тогда по формуле (2.2) получаем:

Так как условие не выполняется, то давление гидростатического столба жидкости в аппарате не учитываем. Следовательно.

Пробное давление при гидравлическом испытании корпуса определяем по формуле при:

; (2.7)

Пробное давление при гидравлическом испытании рубашки определяем по формуле при:

; (2.8)

Допускаемые напряжения при гидравлическом испытании определяются по формуле:

; (2.9)

где - поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки. Для стального листового проката

Предел текучести стали при 20 0 С. Для стали 12Х18Н10Т ; для стали ВСт3сп5 ;

Для материала корпуса;

Для материала рубашки.

Проверим необходимость расчета аппарата на внутреннее пробное давление, проверив условие:

; (2.10)

где - давление гидроиспытаний определяется по формуле:

; (2.11)

где - плотность воды при;

Высота столба жидкости (воды);

По формуле (2.10) получаем:

Условие не выполняется, следовательно, расчет на прочность корпуса аппарата в условиях гидроиспытаний проводить требуется.

Проверяем условие (2.10) для рубашки:

где - высота уровня воды в рубашке при гидроиспытании;

По формуле (2.10) получаем:

Условие не выполняется, следовательно, расчет на прочность рубашки аппарата в условиях гидроиспытаний проводить требуется.

ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТОВ

Расчет цилиндрических обечаек

Начнем с расчета цилиндрической обечайки корпуса.

На обечайку действуют два давления: избыточное внутреннее (внутри реактора) и внешнее давление (давление в рубашке), таким образом, при расчете цилиндрической обечайки корпуса будет два варианта толщины, из которых нужно выбрать максимальный.

Объем, занимаемый обечайкой, определяется как разность объема аппарата и объема днища:

; (3.1)

Высота обечайки:

; (3.2)

Расчетная длина цилиндрической обечайки корпуса:

; (3.3)

где - длина обечайки, на которую действует наружное давление;

Высота цилиндрической части сопрягаемого днища, принимаем согласно стр.118 ;

Высота эллиптической части днища;

3.1.1 Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженной избыточным внутренним давлением

Определяем расчетную толщину обечайки корпуса, расчет ведем по и :

; (3.4)

где - внутренне давление;

Диаметр обечайки;

Расчетная толщина обечайки для условий гидроиспытаний:

; (3.5)

Проверяем условие:

; (3.6)

Условие не выполняется, следовательно, .

Исполнительная толщина стенки определяется по формуле:

; (3.7)

где с суммарная величина прибавки к расчетным толщинам стенок. Величина с определяется по формуле:

; (3.8)

где с 1 прибавка для компенсации коррозии и эрозии;

С 2 прибавка для компенсации минусового допуска;

С 2 технологическая прибавка;

Прибавка с 1 определяется по формуле:

; (3.9)

где - скорость коррозии материала корпуса стали 12Х18Н10Т

Т=20лет срок службы аппарата;

значения с 2 , с 3 равны нулю.

По формуле (3.7) получаем:

Выбираем ближайшее большее стандартное значение.

3.1.2 Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженного наружным давлением

Ориентировочная толщина стенки определяется по формуле:

; (3.10)

где - коэффициент, определяемый по рис.6.3 в зависимости от значений коэффициентов и:

; (3.11)

где - коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий, принимаем согласно стр.105 ;

Коэффициент запаса устойчивости для условий гидроиспытаний, принимаем согласно стр.105 ;

Модуль упругости для стали 12Х18Н10Т ;

Модуль упругости для стали ВСт3сп5 ;

Расчетное наружное давление, принимаем равным давлению воды в рубашке;

для рабочих условий: ;

для гидроиспытаний: .

Расчетный коэффициент К 3 определяется по формуле:

; (3.12)

Определяем: для рабочих условий

Для условий гидроиспытаний.

По формуле (3.10) для рабочих условий:

Для условий гидроиспытаний:

Расчетную толщину стенки обечайки корпуса, нагруженной внутренним и наружным давлением, принимаем из условия максимума:

; (3.13)

; (3.14)

Осевая сжимающая сила F определяется по формуле:

для рабочих условий; (3.15)

для условий гидроиспытаний (3.16)

Проверим устойчивость обечайки корпуса. Должно выполнятся условие:

для рабочих условий; (3.17)

для условий гидроиспытаний; (3.18)

где и - давление в рабочих условиях и гидроиспытания соответственно;

И - допускаемое наружное давление в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний;

И - допускаемое осевое сжимающее усилие в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний;

Допускаемое наружное давление из условия прочности:

В рабочих условиях; (3.19)

в условиях гидроиспытаний; (3.20)

В рабочих условиях; (3.21)

где В 1 определяется так:

; (3.22)

принимаем В 1 =1;

В условиях гидроиспытаний (3.23)

Допускаемое наружное давление с учетом прочности и устойчивости:

В рабочих условиях; (3.24)

В условиях гидроиспытаний; (3.25)

Проверим условие прочности обечайки:

В рабочих условиях; (3.26)

В условиях гидроиспытаний; (3.27)

Условия прочности выполняются.

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:

Для рабочих условий; (3.28)

для условий гидроиспытаний; (3.29)

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости при; (3.30)

; (3.31)

Для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний.

Допускаемое осевое сжимающее усилие с учетом обоих условий:

Для рабочих условий; (3.32)

для условий гидроиспытаний; (3.33)

Проверяем условие (3.17):

Проверяем условие (3.18):

Оба условия устойчивости выполняются.

3.1.3 Расчет обечайки рубашки, нагруженной внутренним давлением

Расчетная толщина обечайки рубашки определяется по формуле:

; (3.34)

где - давление в рубашке;

Диаметр рубашки;

Коэффициент прочности сварного шва для стыковых сварных швов рубашки с двухсторонним сплошным проваром, выполняемых автоматической сваркой ;

Для условий гидроиспытаний:

; (3.35)

В качестве расчетной толщины

Исполнительная толщина стенки:

; (3.36)

где с определяется по формуле:

; (3.37)

где - скорость коррозии материала корпуса стали ВСт3сп5

Принимаем большее стандартное значение.

Для рабочих условий; (3.38)

для условий гидроиспытаний; (3.39)

Проверяем условие прочности

Для рабочих условий; (3.40)

Для условий гидроиспытаний; (3.41)

Расчет днища

Расчет начинаем вести с днища корпуса. На него действуют два давления: наружное и внутреннее избыточное.

3.2.1 Расчет днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним давлением

В рабочих условиях; (3.42)

где - внутренне давление;

Диаметр днища;

Допускаемые напряжения для стали 12Х18Н10Т при;

Коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно ;

в условиях гидроиспытаний; (3.43)

Из двух значений выбираем большее, т.е. .

3.2.2 Расчет толщины стенки днища корпуса, нагруженного наружным давлением

Толщина стенки эллиптического днища рассчитывается по формуле:

В рабочих условиях; (3.44)

где К Э коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища. Для предварительного расчета принимаем К Э =0,9;

В рабочих условиях

или;

для условий гидроиспытаний; (3.45)

или;

Расчетную толщину стенки днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним и наружным давлением, принимаем из условия:

; (3.46)

8,5мм.

Исполнительная толщина стенки:

; (3.47)

Принимаем большее стандартное значение.

Допускаемое внутренне избыточное давление:

; (3.48)

Проверим условие прочности:

; (3.49)

Допускаемое наружное давлении определяется по формуле:

Для рабочих условий; (3.50)

Допускаемое давление из условия прочности:

; (3.51)

Допускаемое давление из условия устойчивости:

; (3.52)

Коэффициент К Э определяем по формуле:

; (3.53)

; (3.54)

Для условий гидроиспытаний; (3.55)

; (3.56)

Допускаемое давление из условия устойчивости:

; (3.57)

Проверяем условие прочности

Для рабочих условий; (3.58)

Для условий гидроиспытаний; (3.59)

Оба условия прочности выполняются.

3.2.3 Расчет днища рубашки, нагруженной избыточным внутренним давлением

Расчетная толщина стенки эллиптического днища определяется по формуле:

В рабочих условиях; (3.60)

где - внутренне давление;

Диаметр рубашки;

Допускаемые напряжения для стали ВСт3сп5 при;

Коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно ;

в условиях гидроиспытаний; (3.61)

Из двух значений выбираем большее, т.е. .

Исполнительная толщина стенки:

; (3.62)

Принимаем большее стандартное значение.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

Для рабочих условий; (3.63)

для условий гидроиспытаний; (3.64)

Проверяем условие прочности

Для рабочих условий; (3.65)

Для условий гидроиспытаний; (3.66)

Оба условия прочности выполняются.

Расчет и укрепление отверстий

Произведем расчет отверстия, не требующего укрепления:

; (3.67)

где; (3.68)

; (3.69)

Проверяем условие: ; (3.70)

Условие выполняется, следовательно, укреплять данное отверстие не следует. Также это относится и к остальным отверстиям.

Выбор фланцевого соединения и расчет его болтов

Материал болтов, гаек сталь 35 ГОСТ 1050-74;

Материал фланцев 20К ;

Материал прокладки паронит ГОСТ 480-80;

Расчетное давление внутри аппарата 0,136 МПа;

Расчетная температура -

Внутренний диаметр фланцевого соединения;

Толщина стенки;

Основные параметры фланцевого соединения :

Внутренний диаметр фланца;

Наружный диаметр фланца;

Диаметр болтовой окружности;

Геометрические размеры уплотнительной поверхности;

Толщина фланца;

Диаметр отверстий под болты;

Число отверстий;

Диаметр болтов;

Основные параметры прокладки :

Наружный диаметр;

Внутренний диаметр;

Ширина прокладки;

Нагрузка, действующая на фланцевое соединение от избыточного внутреннего давления:

; (3.71)

где - средний диаметр прокладки;

; (3.72)

Реакция прокладки в рабочих условиях:

; (3.73)

где - эффективная ширина прокладки;

для плоских прокладок; (3.74)

Коэффициент, принимаем по ;

Усилие, возникающее от температурных деформаций. Для приварных фланцев из одного материала:

; (3.75)

где - число болтов;

; (3.76)

где - шаг болтов;

; (3.77)

Безразмерный коэффициент. Для соединений с приварными фланцами:

; (3.78)

где; (3.79)

где - линейная податливость прокладки;

(3.80)

где - модуль предельной упругости материала прокладки, принимаем согласно ;

Линейная податливость болтов:

; (3.81)

где - расчетная длина болта:

; (3.82)

где - длина болта между опорными поверхностями головки болта и гайки;

; (3.83)

- ;

Расчетная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, ;

Модуль продольной упругости материала болта;

Угловая податливость фланца:

; (3.83)

где w безразмерный параметр;

Коэффициент;

Безразмерный параметр;

Ориентировочная толщина фланца;

Модуль продольной упругости материала фланца;

; (3.84)

где - безразмерный параметр;

; (3.85)

для плоских приварных фланцев; ; (3.86)

Принимаем согласно ;

; (3.87)

где; (3.88)

Эквивалентная толщина втулки фланца для плоских приварных фланцев;

Меньшая толщина конической втулки фланца;

Но; (3.89)

Принимаем согласно ;

Коэффициент температурного линейного расширения материала фланцев;

Коэффициент температурного линейного расширения материала болтов;

Согласно ;

; (3.90)

где параметр, принимаем согласно ;

Коэффициент жесткости фланцевого соединения;

; (3.91)

где; (3.92)

для плоских приварных фланцев.

Принимаем согласно ;

; (3.93)

Приведенные изгибающие моменты в диаметральном направлении сечения фланца:

; (3.94)

; (3.95)

; (3.96)

Условия прочности болтов:

; (3.97)

; (3.98)

; ;

; .

Крутящий момент на ключе при затяжке болтов (шпилек) определяется по .

Условие прочности прокладки:

; (3.99)

; .

Условие прочности прокладки выполняется.

s 1 фланца:

; (3.100)

при - принимаем согласно

Максимальное напряжение в сечении s 0 фланца:

; (3.101)

где - принимаем согласно ;

Напряжение в кольце фланца от действия момента М 0 :

; (3.102)

Напряжения во втулке фланца от внутреннего давления:

; (3.103)

; (3.104)

Условие прочности фланца:

; (3.105)

при; (3.106)

Угол поворота фланца:

; (3.107)

для плоских фланцев ;

. (3.108)

Выбор и расчет опоры

Расчет ведется по .

Определяем расчетные нагрузки. Нагрузка на одну опору определяется по формуле:

; (3.109)

где, - коэффициенты, зависящие от числа опор;

Р вес сосуда в рабочих условиях и в условиях гидроиспытания;

М внешний изгибающий момент;

D диаметр рубашки;

e расстояние между точкой приложения усилия и подкладным листом.

Так как внешний изгибающий момент равен нулю, то формула (3.109) принимает вид:

; (3.110)

При числе опор ;

Вес сосуда в рабочих условиях;

Вес сосуда в условиях гидроиспытаний;

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний;

Осевое напряжение от внутреннего давления и изгибающего момента:

; (3.111)

где - толщина стенки аппарата в конце срока службы;

; (3.112)

где s исполнительная толщина стенки аппарата;

С прибавка для компенсации коррозии;

С 1 дополнительная прибавка;

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний.

Окружное напряжение от внутреннего давления:

; (3.113)

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний.

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры:

; (3.114)

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний.

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяется по формуле:

; (3.115)

[ 1, стр.293, рис.14.8 ] ;

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний

Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры:

; (3.116)

где - коэффициент, зависящий от параметров и. [ 1, стр.293, рис.14.9 ] ;

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний.

Условие прочности имеет вид:

; (3.117)

где - для рабочих условий;

Для условий гидроиспытаний;

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний;

Условие прочности выполняется.

Толщина накладного листа определяется по формуле:

где - коэффициент, принимаем согласно ;

для рабочих условий;

для условий гидроиспытаний;

Окончательно принимаем.

ВЫВОДЫ

Итогом курсового проектирования является подробный расчет аппарата и его элементов исходя из условий его эксплуатации. В частности, был произведен расчет толщин обечайки, рубашки, днища; расчет фланцевого соединения; расчет укрепления отверстий; расчет опор. Также был произведен подбор материалов с учетом технико-экономических показателей. Большинство толщин элементов аппарата были приняты с запасом исходя из прочностных расчетов, что дает возможность применять аппарат при более жестких условиях, чем заданные.

Итак, на основании расчет можно сделать вывод, что спроектированный аппарат пригоден к эксплуатации при заданных условиях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие, 1981. 382 с., ил.

2. Михалев М.Ф. "Расчет и конструирование машин м аппаратов химических производств";

3. Конспект лекций по КРЕО

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
5103.		Расчет теплообменного аппарата	297.72 KB
	Определение параметров газовой смеси одинаковых для всех термодинамических процессов. В основных технологических установках и устройствах нефтяной и газовой промышленности наиболее часто встречающимися газами являются углеводородные или их смеси с компонентами воздуха и небольшим количеством примесей других газов. Целью термодинамического расчета является определение основных параметров газовой смеси в...
14301.		РАСЧЕТ АППАРАТА УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ	843.24 KB
	Целью настоящего курсового проекта является выполнение расчета станции умягчения воды производительностью 100 куб. Расчет мембранного аппарата заключается в определении требуемого количества мембранных элементов составлении балансовых схем по движению воды и компонента подборе насосного оборудования для обеспечения требуемого рабочего давления при подаче воды в мембранный аппарат определении...
1621.		Расчёт элементов привода (аппарата, устройства)	128.61 KB
	При выполнении курсового проекта студент последовательно проходит от выбора схемы механизма через многовариантность проектных решений до его воплощения в рабочих чертежах; приобщаясь к инженерному творчеству, осваивая предшествующий опыт.
20650.		Прочностной расчет основных элементов аппарата	309.89 KB
	Исходные данные для расчетов. Задачи курсовой работы: - систематизация закрепление и расширение теоретических и практических знаний по этим дисциплинам; - приобретение практических навыков и развитие самостоятельности в решении инженерно технических задач; - подготовка студентов к работе над дальнейшими курсовыми и дипломными проектами УСТРОЙСТВО АППАРАТА И ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Описание устройства и принцип работы аппарата Реакционным аппаратом называются закрытые сосуды предназначенные для проведения...
6769.		Устройство речевого аппарата	12.02 KB
	При дыхании легкие человека сжимаются и разжимаются. Когда легкие сжимаются, то воздух проходит через гортань, поперек которой расположены голосовые связки в виде упругих мышц. Если из легких идет воздушная струя, а голосовые связки с двинуты и напряжены, то связки колеблются - возникает музыкальный звук (тон)
13726.		Анатомия опорно-двигательного аппарата	46.36 KB
	В кости главное место занимает: пластинчатая костная ткань которая образует компактное вещество и губчатое вещество кости. Химический состав и физические свойства кости. Поверхность кости покрыта надкостницей. Надкостница богата нервами и сосудами через нее осуществляется питание и иннервация кости.
20237.		Нарушения опорно-двигательного аппарата у детей	156.13 KB
	Невзирая на то, что опорно-двигательная система является, казалось бы, самой крепкой структурой нашего организма, в детском возрасте она наиболее уязвима. Именно в младенчестве и подростковом возрасте обнаруживают такие патологии как кривошея, плоскостопие, сколиоз, кифоз и другие нарушения осанки. И если вовремя не принять должных мер для устранения врожденных или появившихся у ребенка дефектов
17394.		Анализ деятельности аппарата Гольджи в клетке	81.7 KB
	Аппарат Гольджи является компонентом всех эукариотических клеток (практически единственное исключение - эритроциты млекопитающих). Он представляет собой важнейшую мембранную органеллу, управляющую процессами внутриклеточного транспорта. Основными функциями аппарата Гольджи являются модификация, накопление, сортировка и направление различных веществ в соответствующие внутриклеточные компартменты, а также за пределы клетки.
11043.		РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ТИПОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ. РАСЧЕТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ	2.41 MB
	Состояние современной отечественной экономики обусловлено уровнем развития отраслей промышленности, определяющих научно-технический прогресс страны. К таким отраслям прежде всего относится машиностроительный комплекс, производящий современные автотранспортные средства, строи-тельные, подъемно-транспортные, дорожные машины и другое оборудование.
18482.		Проектирование кожухотрубного теплообменного аппарата вертикального типа	250.25 KB
	В подогревателе ПСВ холодная вода из сети течет по теплообменным трубам, в тоже время греющий пар поступает сквозь пароподводящий патрубок во внутренне межтрубное пространство, где соприкасаясь с теплообменными трубами, подогревает воду. Образующийся во время этого процесса конденсат отводится через специальный патрубок внизу корпуса.

Категории

Выбор редакции

Расчет реакционных аппаратов производства взрывчатых веществ. Федеральный закон (16). Список использованной литературы

Физические взрывы в оборудовании

Химические взрывы в оборудовании

Статистика аварий

Методика расчета

Физические взрывы

Решение:

Список использованной литературы

Приложения

Поиск

Подписка

Популярные записи

Последние записи