Расчет систем аварийного слива жидкостей. Тема № 9.2

сливных отверстий в устройствах, ограничивающих розлив горючих жидкостей

в устройствах, ограничивающих розлив горючих жидкостей

В методике существуют следующие предположения:
При аварийной ситуации герметичность стенок аппарата не нарушается;
Разрушаются только патрубки, лежащие ниже уровня жидкости в аппарате, образуя сливные отверстия, равные диаметру патрубков;
Вероятность одновременного разрушения 2-х патрубков мала(отсутствует);
Давление паров над поверхностью жидкости в аппарате в процессе слива жидкости не меняется

и площадь сливного отверстия

Условие задачи:
В производственном помещении вертикально установлен цилиндрический аппарат диаметром D=1,5м и заполнен толуолом. Аппарат имеет 4 патрубка. Сечения патрубка и высоты уровней жидкости над ними представлены в табл.1:
Таблица 1

Нормативная интенсивность подачи воды от системы пожаротушения равна j=0,5 кг/м2 с. скорость выгорания толуола W =3,47*10-2 кг/м с2. Давление в аппарате атмосферное. Предполагается под аппаратом установить поддон с высотой борта L =0,3 м. Необходимо найти площадь поддона Fn и площадь сливного отверстия f.

через патрубки №1-№4:

ϕ=0.65 – коэффициент истечения жидкости через отверстие
- площадь сечения трубопровода
g – ускорение свободного падения
Н – высота уровня жидкости над трубопроводом

аппарата:

и, принимая сторону квадратного поддона большей на 1м диаметра аппарата, найдем площадь поддона:
Fn= (D+1) 2

3. Определим m (отношение объема жидкости в аппарате к объему жидкости в поддоне):

,

4. Вычислим с учетом скорости выгорания толуола объем воды, поступающий в поддон в единицу времени:

Н0- высота уровня жидкости над патрубком, имеющим максимальный расход;
hmax =0,8L – максимально допустимый уровень жидкости в поддоне.

ρ - плотность огнетушащей жидкости;
j – интенсивность орошения водой (ОТВ);
W– скорость выгорания горючей жидкости в поддоне.

аппарате = 0, то напор, создаваемый сжатыми газами над поверхностью жидкости Нр=0.
Определим b:
По таблице К1(ГОСТ Р 12.3.047-12) по b находим а.
Рассчитаем площадь сливного отверстия f:

Выберем сечение трубопровода отходящего от поддона из условия :
Fт > f

слива горючих жидкостей

аварийного слива из емкостей арматуры определяется зависимостью:
τав.сл.=τопор + τопер +τав.реж.
где: τав.сл. - продолжительность аварийного слива, мин;
τопор - продолжительность опорожнения аппарата, мин;
τопер - продолжительность операций по приведению системы аварийного слива в действие, мин;
τав.реж.- допустимая продолжительность аварийного слива, мин;

При истечении ГЖ из горизонтального резервуара самотёком время истечения жидкости из такого резервуара определяется по формуле:
где: L - длина резервуара (аппарата);
FТ - площадь отверстия (трубопровода);
Др - диаметр резервуара;
Н - высота столба жидкости в резервуаре
μ - коэффициент истечения жидкости через отверстие

резервуара (аппарата) шаровой формы
Время опорожнения τопор может быть найдено по формуле:

где ρ – плотность жидкости, кг/м3;
Д - диаметр резервуара (аппарата),м;
φсист - коэффициент расхода системы, определяемый по формуле:

где ξ сист - коэффициент сопротивления системы, определяемый по формуле;
λi - коэффициент сопротивления трению для рассматриваемого участка трубопровода (λ принимается по табл.1);
li,di - длина и внутренний диаметр участка трубопровода, м;
dвых - диаметр трубопровода на выходе в аварийную емкость, м;
ξi - коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке системы слива;

вход в сливной патрубок;
ξ2 =0,372 - внезапное сужение трубы (в месте аварийной врезки аварийного трубопровода);
ξ3 =1,1 - тройник для прямого потока;
ξ4 =0,15 - полностью открытая задвижка;
ξ5 =1,3 - гидравлический затвор;
ξ6 =2.07 - колено аварийного трубопровода;
ξ7 =0,5 - прямой вход в аварийную емкость.

Таблица 1. Коэффициент сопротивления трению для рассматриваемого участка трубопровода

условия аварийного слива ГЖ из емкости
Условие задачи:
Вещество – ацетон;
Емкость в сечении – квадрат со сторонами а=1,5м;
Высота емкости h=3м;
Степень заполнения емкости -ε =0,8;
Нормативное время опорожнения τопор=900с;
Время принятия решения τопер=60с;
Расстояние от уровня жидкости до аварийной емкости Н1=6,5м;
Избыточное давление, создаваемое в аппарате Рр=0,3МПа;
Внутренний диаметр трубопровода d=101мм;
Длина всего трубопровода l=80м;
Плотность жидкости при температуре 20 0С: ρж =790,5 кг/м3;

по высоте сечения время опорожнения будет определяться:

, где F=а2;

м2;

- коэффициент расхода системы,

местных сопротивлений:
ξ1 =0,5- прямой вход в сливной патрубок;
ξ2 =0,372 - внезапное сужение трубы (в месте аварийной врезки аварийного трубопровода);
ξ3 =1,1 - тройник для прямого потока;
ξ4 =0,15 - полностью открытая задвижка;
ξ5 =1,3 - гидравлический затвор;
ξ6 =2.07 - колено аварийного трубопровода;
ξ7 =0,5 - прямой вход в аварийную емкость.

d=101мм принимаем λ=0,032 и подсчитываем коэффициент сопротивления системы аварийного слива:

Коэффициент расхода в системе аварийного слива определяется по формуле:

.

Определяем время опорожнения ёмкости по формуле:

Общая продолжительность аварийного слива горючей жидкости из ёмкости с учётом операционного времени слива будет равно:
τсл=τопор+τопер

самостоятельного трубопровода, при условии, что продолжительность опорожнения аппарата не должна превышать 300 сек.

Условие задачи:
Аварийный трубопровод имеет вход с главным закруглением, тройник для прямого потока, задвижку, гидравлический затвор, 4 плавных поворота с углом 900 при R=5dтр. Величина коэффициента местного сопротивления входу жидкости из трубопровода 0,5. Объем сливаемой жидкости Vж=3м3; Н1=7м; Н2=5м.

Решение:
Определяем коэффициент местных сопротивлений по справочным данным.
ξтр =1,2 – для тройника;
ξг =1,3 – для гидрозатвора;
ξп =0,5 – 4-ре поворота;
ξвых =0,5 – выхода жидкости;
ξвх =0,5 – входа с острыми краями.