- длина змеевика 400 м
- внутренний диаметр трубки 150 мм
- рабочее давление 1.1 мПа
- удельный объем жидкости γ = 850 гк/м3
- температура жидкости 340 оС
- Н 1 представили как высоту развернутого змеевика и расстояние от печи до цистерны (по высоте), то есть Н 1 принимаем равной 402 м.
- Н 2 равное 2 м.
- длина трубопровода 500 м
Продолжительность процесса аварийного слива из емкости (τ ав сл) определяется по формуле:
τ ав сл = τ опор + τ опер ≤ τ ав реж
где τ опор – продолжительность опорожнения аппарата (мин)
τ опер – продолжительность операций по приведению системы слива в действие (5 мин).
τ ав реж – допустимая продолжительность аварийного режима (15 мин).
Продолжительность опорожнения аппарата определяется по формуле:
τ опор = F ((√Н н * 105/γ ж + Н1) – (√Н н * 105/γ ж + Н2))/133 * φ сист * f вых
где F – площадь поперечного сечения аппарата (м2)
f вых – сечение аварийного трубопровода на выходе (м2)
Н1, Н2 – напор, при котором происходит истечение жидкости (м)
φ сист – коэффициент расхода системы.
Н н – избыточное давление над поверхностью жидкости (мПа)
γ ж – удельный вес жидкости при данной температуре (кг/м2)
1. Допускаю, что в аппарат подается инертная среда под давлением 2 мПа.
Ннмах = (7(Н1 – Н2) – Н2/105) * γ ж (мПа)
Ннмах = (7(402 – 2) – 2/105) * 850 = 23.8 (мПа)
Ннмах = 22.9 (мПа) > Нн = 2 (мПа) – условие выполняется, поэтому для расчета принимаем Нн = 2 мПа
2. По справочным данным (10) находим коэффициент местных сопротивлений.
- тройник для прямого потока
ζ = 0.55 * 3 = 1.65
- поворот трубопровода 90о
ζ = 1.1 * 5 = 5.5
- полностью открытая задвижка
ζ = 0.15 * 2 = 0.3
- прямой вход в аварийную емкость
ζ = 1
Σ ζ = 8.45
Для трубопровода d = 150 мм принимаем коэффициент сопротивления трению λ = 0.03 (9) и подсчитываем коэффициент сопротивления системы слива.
ζ сист = λ/d * L (d вых/d)4 + Σ ζ, где
λ – коэффициент сопротивления трению трубопровода.
d – внутренний диаметр трубопровода (м).
ζ – коэффициент местного сопротивления системы слива.
L – длина трубопровода.
ζ сист = 0.03/0.15 * 500 * (0.15/0.15)4 + 8.45 = 108.45
3. Находим коэффициент расхода в системе.
φ сист = √1/(1 + ζ сист) = √1/(1 + 108.45) = 0.096
4. При φ сист = 0.096 средняя скорость движения нефти по аварийному трубопроводу будет равна:
ωср = 2.22 * φ сист * (√Н н * 105/γ ж + Н1) – (√Н н * 105/γ ж + Н2) = 2.22 * 0.096 * ((√2 * 105/850 + 450) + (√2*105/850 + 2)) = 8.66 (м/с)
5. Определяем критерий Рейнольдса по формуле:
Rе =ωср * d/υ, где
ωср – средняя скорость движения жидкости по трубопроводу (м/с)
d – внутренний диаметр трубопровода (м).
υ – коэффициент кинематической вязкости жидкости (м2/с).
Rе = 8.66 * 0.150/0.537 *10-6 = 2.42 * 106 > 2320
6. Определяем коэффициент сопротивления трению по формуле:
λ = 0.1 * (∆/d + 100/ Rе)0.25, где
∆ = 0.7 (мм) – абсолютная шероховатость стенки трубы.
d – внутренний диаметр трубопровода (мм)
λ = 0.1 * (0.7/150 + 100/2.42 * 106)0.25 = 0.26
С увеличением скорости движения коэффициент сопротивления трению увеличивается, следовательно:
ζ сист = 0.26/0.15 * 500 * (0.15 * 0.15)4 + 8.45 = 875.12
φ сист = √1/(1 + 875.12) = 0.034
7. Находим продолжительность опорожнения аппарата с учетом величины избыточного давления.
τ опор = (3.14 * 0.152/4 * ((√2 * 105/850 + 402) - (√2*105/850 + 2))) / 133 * 0.034 * (3.14 * 0.152/4) = 2.18 (мин)
8. Продолжительность аварийного слива:
τ ав сл = 2.18 + 5 = 7.18 (мин)
τ ав сл = 7.18 (мин) < τ ав реж = 15 (мин) – условие выполняется
Вывод: для выдавливания продукта из змеевика трубчатой печи используют инертный газ, подаваемый под избыточным давлением в 2 мПа, что обеспечивает выход продукта за 7.18 (мин)
Пожарно-профилактические мероприятия.
Для предотвращения пожара на нефтеперерабатывающем заводе администрация устанавливает и поддерживает противопожарный режим:
- запрещается оставлять без присмотра нагревательные печи и другие приборы, лицам, не имеющим отношение к обслуживанию производственной аппаратуры не разрешается открывать и закрывать задвижки, вентили, краны.
- запрещается применять открытый огонь на территории завода без соответствующего разрешения.
- необходимо тщательно следить за состоянием смазки трущихся частей, ударный инструмент применять только искробезопасный.
Во всех производственных помещениях и на территории поддерживают чистоту.
Места для курения оборудуют урнами и обозначают стандартными знаками безопасности. Открытые площадки для курения ограждают. Растительный покров снимают до грунта в радиусе не менее 10 м.
Пуск в эксплуатацию новых, реконструированных и подвергавшихся капитальному ремонту цехов, установок без приема комиссией с участием представителя пожарной охраны и составления акта запрещается.
Следует периодически очищать внутренний объем аппаратов от пирофорных отложений.
Огневые работы разрешается проводить на специально отведенных сварочных площадках, расположенных на установленных разрывах от пожаро- и взрывоопасных объектов и огражденных красными столбиками с надписью «Сварочная площадка».
Водопроводные сети для пожарных целей должны быть кольцевыми. На нефтеперерабатывающих заводах применяют стационарные системы тушения пожаров паром, водяного охлаждения аппаратуры.