ПРИЛОЖЕНИЕ И

(рекомендуемое)

МЕТОД РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ИСПАРЕНИЯ ГОРЮЧИХ НЕНАГРЕТЫХ ЖИДКОСТЕЙ И СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

И. 1 Интенсивность испарения W, кг/(с· м2), определяют по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ, при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле1)

W = 10-6 h pн, (И.1)

_______

1) Формула применима при температуре подстилающей поверхности от минус 50 до плюс 40 °С.

где h коэффициент, принимаемый по таблице И.1 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

М — молярная масса, г/моль;

pн давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр, определяемое по справочным данным, кПа.

Таблица И.1

Скорость воздушного потока в помещении,

Значение коэффициента h при температуре t, ° С, воздуха в помещении

м/с

10

15

20

30

35

0,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3,0

2,6

2,4

1,8

1,6

0,2

4,6

3,8

3,5

2,4

2,3

0,5

6,6

5,7

5,4

3,6

3,2

1,0

10,0

8,7

7,7

5,6

4,6

И.2 Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу паров испарившегося СУГ m СУГ, кг/м2, по формуле1)

, (И.2)

_______

1) Формула применима при температуре подстилающей поверхности от минус 50 до плюс 40 °С.

где М — молярная масса СУГ, кг/моль;

Lисп — мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Тж, Дж/моль;

Т0 — начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, соответствующая расчетной температуре tp, К;

Тж — начальная температура СУГ, К;

l тв — коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт/(м · К);

а — эффективный коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, равный 8,4· 10-8 м2/с;

t — текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с;

число Рейнольдса (n — скорость воздушного потока, м/с; d — характерный размер пролива СУГ, м;

u в — кинематическая вязкость воздуха при расчетной температуре tр, м2/с);

l в — коэффициент теплопроводности воздуха при расчетной температуре tр , Вт/(м · К).

Примеры — Расчет параметров испарения горючих ненагретых жидкостей и сжиженных углеводородных газов

1 Определить массу паров ацетона, поступающих в объем помещения в результате аварийной разгерметизации аппарата.

Данные для расчета

В помещении с площадью пола 50 м2 установлен аппарат с ацетоном максимальным объемом Vaп = 3 м3. Ацетон поступает в аппарат самотеком по трубопроводу диаметром d = 0,05 м с расходом q, равным 2 · 10-3 м3/с. Длина участка напорного трубопровода от емкости до ручной задвижки l1 = 2 м. Длина участка отводящего трубопровода диаметром d = 0,05 м от емкости до ручной задвижки L2 равна 1 м. Скорость воздушного потока и в помещении при работающей общеобменной вентиляции равна 0,2 м/с. Температура воздуха в помещении tр=20 ° С. Плотность r ацетона при данной температуре равна 792 кг/м3. Давление насыщенных паров ацетона рa при tр равно 24,54 кПа.

Расчет

Объем ацетона, вышедшего из напорного трубопровода, Vн.т составляет

м3,

где t — расчетное время отключения трубопровода, равное 300 с (при ручном отключении).

Объем ацетона, вышедшего из отводящего трубопровода Vот составляет

Объем ацетона, поступившего в помещение

Va = Vап + Vн.т + Vот = 3 + 6,04 · 10-1 + 1,96 · 10-3 = 6,600 м3.

Исходя из того, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 площади пола, расчетная площадь испарения Sр = 3600 м2 ацетона превысит площадь пола помещения. Следовательно, за площадь испарения ацетона принимается площадь пола помещения, равная 50 м2.

Интенсивность испарения равна:

Wисп = 10-6 · 3,5 · 24,54 = 0,655 · 10-3 кг/(с · м2).

Масса паров ацетона, образующихся при аварийной разгерметизации аппарата т, кг, будет равна

т = 0,655 · 10-3 · 50 · 3600 = 117,9 кг.

2 Определить массу газообразного этилена, образующегося при испарении пролива сжиженного этилена в условиях аварийной разгерметизации резервуара.

Данные для расчета

Изотермический резервуар сжиженного этилена объемом Vи.р.э = 10000 м3 установлен в бетонном обваловании свободной площадью Sоб = 5184 м2 и высотой отбортовки Ноб = 2,2 м. Степень заполнения резервуара a = 0,95.

Ввод трубопровода подачи сжиженного этилена в резервуар выполнен сверху, а вывод отводящего трубопровода снизу.

Диаметр отводящего трубопровода dтp = 0,25 м. Длина участка трубопровода от резервуара до автоматической задвижки, вероятность отказа которой превышает 10-6 в год и не обеспечено резервирование ее элементов, L= 1 м. Максимальный расход сжиженного этилена в режиме выдачи Gж.э = 3,1944 кг/с. Плотность сжиженного этилена r ж.э при температуре эксплуатации Тэк = 169,5 К равна 568 кг/м3. Плотность газообразного этилена r г.э при Тэк равна 2,0204 кг/м3. Молярная масса сжиженного этилена Мж.э = 28 · 10-3 кг/моль. Мольная теплота испарения сжиженного этилена Lиcn при Тэк равна 1,344 · 104 Дж/моль. Температура бетона равна максимально возможной температуре воздуха в соответствующей климатической зоне Tб = 309 К. Коэффициент теплопроводности бетона l б=1,5Вт/(м· К). Коэффициент температуропроводности бетона а = 8,4 · 10-8 м2/с. Минимальная скорость воздушного потока u min = 0 м/с, а максимальная для данной климатической зоны u max = 5 м/с. Кинематическая вязкость воздуха n в при расчетной температуре воздуха для данной климатической зоны tр = 36 ° С равна 1,64 · 10-5 м2/с. Коэффициент теплопроводности воздуха l в при tр равен 2,74 · 10-2 Вт/(м · К).

Расчет

При разрушении изотермического резервуара объем сжиженного этилена составит

м3.

Свободный объем обвалования Vоб = 5184 · 2,2 = 11404,8 м3.

Ввиду того, что Vж.э < Vоб примем за площадь испарения Sисп свободную площадь обвалования Sоб, равную 5184 м2.

Тогда массу испарившегося этилена mи.э с площади пролива при скорости воздушного потока u = 5 м/с рассчитывают по формуле (И.2)

Масса mи.э при u = 0 м/с составит 528039 кг.