Описание технологического процесса. Основные характеристики оборудования и помещений. Анализ пожарной опасности технологического процесса

Воздействию гидравлических ударов чаще всего подвержены трубопроводы и насосы. Гидравлические удары могут возникнуть в результате быстрого закрывания или открывания вентилей на трубопроводах, при больших пульсациях подаваемой насосами жидкости, при резком изменении давлении на каком-либо из участков трубопровода.

Приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского:

где с – скорость распространения ударной волны:

где - удельный плотность жидкости , = 780 кг/м³;

d – внутренний диаметр трубы, d = 0,047 м;

Е – модуль упругости материала трубы, Е = Па (для стальных труб);

Е_ж – модуль упругости жидкости,  Е_ж = 1340 мПа

s – толщина стенки трубы, s = 0,003 м;

 - уменьшение скорости движения жидкости в трубопроводе, м/с;

где - начальная скорость движения продукта в трубопроводе, м/с;

- конечная  скорость движения продукта в трубопроводе, м/с (частота =0);

Вибрации трубопроводов

Вибрация наблюдается у трубопроводов, находящихся под давлением, и недостаточно хорошо закрепленных, у аппаратов, соединенных с поршневыми насосами и компрессорами. Наблюдается вибрация у недостаточно закрепленных наружных аппаратов и от воздействия ветра.

Наибольшая опасность от вибрации возникает в том случае, когда число колебаний возмущающей силы по своему значению будет приближаться к числу собственных колебаний системы или отличаться от него в целое число раз. При этом наблюдается так называемое явление резонанса.

Меры борьбы с вибрациями - устранение или уменьшение действия возмущающих сил. Практически это достигается уменьшением пульсации при работе насосов (замена поршневых насосов центробежными, установка «воздушных» колпаков), гашением колебаний путем применения различного рода прокладок, и тому подобных устройств, а также прочным креплением трубопроводов и аппаратов, подверженных вибрации.

Образование температурных напряжений или уменьшение прочностных свойств материала стенок аппарата

В аппаратах, где протекают процессы теплообмена, могут наблюдаться такие случаи, когда некоторые конструктивные элементы, жестко заделанные по концам, в процессе эксплуатации имеют неодинаковую температуру. Это относится к кожухотрубчатым теплообменникам, которые имеются в данном технологическом процессе.

Силу, возникающую между жестко соединенными частями аппарата, за счет температурных напряжений можно определить по формуле:

где - коэффициенты линейного расширения для материала корпуса и труб, при соответствующих температурах, 1/град (для стальных труб принимаются равным 0,000012);

t_k, t_T- расчетные температуры корпуса и труб, град;

Е_к,Е_Т - модули упругости для материала корпуса и труб при соответствующих им температурах, мПа;(для стальных труб составляет 21000 мПа)

F_k,F_T- площадь поперечного сечения корпуса и труб, см² .

Кроме силыP_t, на жестко соединенные части аппарата действует сила Р, вызванная давлением среды в межтрубном и трубном пространствах, т.е.

P= 0.785x[(D² - d²z)P_M + d²zP_T] ,

Где D - расчетный диаметр трубной решетки, м;

d- средний диаметр трубки, м;

z- число трубок;

Р_М, Р_Т- давление среды соответственно в межтрубном и трубном пространствах, мПа.

Теплообменные аппараты с жестким соединением корпуса нельзя эксплуатировать когда

где ,- напряжения максимальные в материале корпуса и трубок, мПа;

,- предел текучести материала корпуса и труб, мПа.

Делать вывод о недопустимости жесткого соединения корпуса и трубок кожухотрубчатого холодильника-компенсатора невозможно, так как неизвестны пределы текучести материалов корпуса и труб.

Если согласно расчету окажется, что жесткое соединение корпуса и трубок теплообменника недопустимо, необходимо применять аппараты, имеющие температурные компенсаторы. Наиболее часто теплообменные аппараты оборудуют линзовыми компенсаторами и компенсаторами типа «плавающая головка».

Снижение температурных напряжений достигается путем уменьшения разности температур между отдельными конструктивными элементами и подбора соответствующих материалов при конструировании отдельных узлов аппаратов с примерно одинаковыми коэффициентами линейного расширения.

Также температурные напряжения возникают в трубопроводах, которые определяются по формуле:

σ_t = αE∆t=l,2xl0^-5x2,lxl0⁶x30=756 кг/см²

где σ_t - температурные напряжения, кг/см²;

α-коэффициент линейного расширения, °С^-1 (для стальных труб α_t=1,2х10^-5 °С^-1);

Е - модуль упругости материала, кг/см (для стальных труб Е = 2,1x10⁶).

∆t - изменение температуры, °С.

Рассмотрим причины, приводящие к химическому износу материала (коррозии) аппаратов.

Стенки полимеризатора и трубопроводов подвержены коррозии