Мгновенно испарившейся
лочки. Считают, что При таком мгновенном испарении 8 паровое облако вовлекается жидкая фаза, масса которой равна массе образовавшегося парового облака. В ряде стран это учитывается в официальных руководящих документах по оценке основных опасностей.
После взрыва системы с перегретой жидкостью происходит ее резкое расширение. Зависимости, связывающие изменения объема и давления при высвобождении энергии перегрева жидкости, весьма сложны, однако для многих жидкостей имеются таблицы термодинамических функций, в которых приводятся значения внутренней энергии и,энтальпии, давления и объема перегретого и влажного пара. Суммарное энерговыделение взрыва определяется выражением Е — ет (т — масса жидкости, первоначально находящейся в системе). Значения Е можно определить по формуле ?=тСж(Гп—Тк), где Тп, Тк — температуры перегретой и кипящей при атмосферном давлении жидкости, Сж — удельная теплоемкость жидкости. Масса образующихся паров при мгновенном испарении жидкости т' определяется зависимостью т' = Е/г (г — удельная скрытая теплота испарения при атмосферном давлении).
Время полного хрупкого разрушения сосуда полусферической формы объемом 100 м3 при том же давлении составило бы 0,007 с, что значительно меньше расчетного времени мгновенного испарения. Таким образом, скорости энерговысвобождения из перегретых жидкостей при мгновенном испарении весьма
При аварийных разливах жидкости ее испарение может происходить за счет как высвобождения внутренней энергии, так и теплоотдачи от окружающей среды. Высвобождение внутренней энергии перегрева происходит при мгновенном испарении жидкости, а переход энергии окружающей среды протекает в процессе теплоотдачи от твердой поверхности к разлитой на ней жидкости и диффузионного тепло- и массообмена с воздухом. Скорости и условия мгновенного испарения при разливе сжиженных газов и других перегретых жидкостей подробно рассмотрены в гл. 4. Ниже рассматриваются только условия теплопередачи от более нагретой твердой поверхности к разлитой.жидкости с более низкой температурой.
На практике мгновенное испарение протекает весьма бурно. Как только внешняя поверхность массы жидкости освобождается от своего пара и внешний слой распадается, происходит освобождение нижнего слоя. При этом считается, что в течение периода мгновенного испарения жидкость превращается в массу пены. Выбрасываемые при бурном распаде капли могут выходить за пределы теоретически рассчитанной паровой оболочки. В то же время образующийся при расширении пара импульс приводит к выносу пара в окружающую атмосферу, где он смешивается с воздухом, образуя облако паровоздушной смеси. Предполагается [Kletz,1977], что, скорее всего, при мгновенном испарении в образующееся паровое облако вовлекаются и капельки жидкости, причем масса жидкой фазы равна массе паровой фазы. Эта точка зрения была принята Комитетом советников по основным опасностям [АСМН.1979]. Вполне возможно, что расширение пара, даже если оно происходит с дозвуковыми скоростями, будет сжимать воздух впереди себя, создавая ударную волну, аналогичную образующейся при химическом взрыве.
Как уже отмечалось в гл. 5, паровые облака - это одна из наиболее серьезных опасностей химических производств. Паровые облака образуются главным образом при мгновенном разрушении резервуаров хранения или при испарении разлитии криогенных жидкостей. Наиболее опасны облака, образующиеся при мгновенном испарении.
Конечно, в таких взрывах нет ничего связанного с химией или химическими опасностями : эти взрывы происходят за счет энергии, выделяющейся при мгновенном испарении жидкостей. Характерным подтверждением этой точки зрения является очень высокая скорость разлета цилиндрических осколков с отношением длины к диаметру 3 : 1 или 4:1. Осколки таких размеров будут иметь огромную скорость не только в случае разрыва сосудов под давлением с горючими сжиженными газами, но и с негорючими, такими, например, как фреон.
Изучение материалов аварии И июля 1978г. в Сан-Карлосе (Испания) приводит к заключению, что основной причиной этой катастрофы был пожар, сопровождавшийся небольшими взрывами газа внутри зданий и взрывами газовых баллонов, находившихся на территории кемпинга, а также автомобильных баков с бензином. Однако во многих исследованиях, посвященных этой аварии, гипотеза о том, что причиной взрыва явилась энергия, выделившаяся при мгновенном испарении жидкого пропилена, просто игнорируется.
стены можно предположить, что причиной разрушения была не энергия удара осколка цистерны, а энергия, выделившаяся при мгновенном испарении жидкого пропилена. Механическое повреждение привело бы лишь к пролому в стене, однако стена разрушена полностью, а фундамент остался неповрежденным.
Под взрывом парового котла понимается такое нарушение целостности его стенок, при котором происходит мгновенное понижение внутреннего давления до величины внешнего. При взрыве происходит мгновенное испарение воды, находящейся в котле под давлением и нагретой до температуры свыше 100"С, поскольку вследствие нарушения целостности стенок котла давление в нем понижается до атмосферного. При мгновенном испарении воды образуется огромное количество пара (1 л воды, переходя в пар, увеличивается в объеме примерно в 1700 раз), что и является причиной больших разрушений. Таким образом, опасен не пар, находящийся в паровом пространстве котла, а готовая в любое мгновение испариться, нагретая до температуры более 100°С вода, обладающая громадным запасом энергии.
Перед заливкой расплавленного металла в ковш и формы необходимо их просушить. Попадание расплавленного металла в сырые ковши может привести к выбросу его за счет повышения давления при мгновенном испарении воды из влажной футеровки. Сушка чаще всего осуществляется в сушильных камерах.
Под взрывом парового котла понимается такое нарушение целостности его стенок, при котором происходит мгновенное понижение внутреннего давления до величины внешнего. При взрыве происходит мгновенное испарение воды, находящейся в котле под давлением и нагретой до температуры свыше 100°С, поскольку вследствие нарушения целостности стенок котла давление в нем понижается до атмосферного. При мгновенном испарении воды образуется огромное количество пара (1 л воды, переходя в пар, увеличивается в объеме примерно в 1700 раз), что и является причиной больших разрушений. Таким образом, опасен не пар, находящийся в паровом пространстве котла, а готовая в любое мгновение испариться, нагретая до температуры более 100СС вода, обладающая громадным запасом энергии.
Для определения размеров зон воздействия необходимо вначале спрогнозировать, какое количество жидкости или газа поступит в окружающую среду при том или ином влде аварии. Приближенно количество мгновенно испарившейся жидкости
где т—доля мгновенно испарившейся жидкости в адиабатическом приближении при температуре Т\ Нт — удельная энтальпия жидкости при температуре Т, Нх—удельная энтальпия жидкости в точке кипения при атмосферном давлении; гх —удельная скрытая теплота парообразования в точке кипения при атмосферном давлении.
На рис. 8.2 представлены данные о доле мгновенно испарившейся жидкости, полученные по приведенному соотношению.
Рис. 8.2. Доля мгновенно испарившейся жидкости в адиабатическом приближении:
где /Сд — коэффициент диспергирования жидкости, равный 1—2; г\ — доля мгновенно испарившейся жидкости
На рис. 5.1 приведена зависимость отношения энтальпии жидкости Яж к энтальпии пара Яп от абсолютного давления Р при равновесной температуре жидкого пропана. В качестве примера на рисунке показано, что при «24°С доля испаряющегося жидкого пропана составляет 0,35, что определяется отношением АВ:АС. На рис. 5.2 приведена зависимость доли мгновенно испарившейся жидкости а в адиабатическом режиме от начальной температуры сжиженных этилена, пропана, хлора, аммиака и бутана.
Расчетная доля мгновенно испарившейся жидкости при разрушении цистерны
Такие условия оказались более выгодными для диспергирования жидкости по сравнению с условиями описанной выше катастрофы во Фликсборо на установке окисления циклогекса-на. Поэтому можно полагать; что при доле диспергирования, равной массе мгновенно испарившейся жидкости, масса паро
При подобных аварийных выбросах сжиженных газов количество диспергированной в атмосферу жидкости принимается равным количеству мгновенно испарившейся жидкости; по оценкам аналогичных аварий количество испарившейся жидкости за счет теплопритока от твердой поверхности разлива (для пропана в летних условиях) при 10-минутной задержке также равняется количеству мгновенно испарившейся жидкости. Соответственно для данных условий через 10 мин с момента полного разрыва трубопровода при общей массе выброшенного СНГ 1500—2000 т масса парового облака из этана, пропана и м-изоб^хана могла составить 1020—1360 т. По энергетическому балансу ударной волны при тротиловом эквиваленте 300 т общая масса парового облака равна 663 т, а масса участвовавших во взрыве паров — 66,3 т.
На рис. 5.5 представлена зависимость доли мгновенно испарившейся части жидкости в адиабатическом приближении (TAFF) от начальной температуры для пропана, пропилена, аммиака и хлора. Расчеты производились по следующей формуле, которая дает такие же результаты как и способ, приведенный выше (рис. 5.4):
где TAFFT - доля мгновенно испарившейся части жидкости в адиабатическом приближении при температуре Т; Нт - удельная энтальпия жидкости при температуре Т; Нх - удельная энтальпия жидкости в точке кипения при атмосферном давлении; Lx - удельная скрытая теплота парообразования в точке кипения при атмосферном давлении.
 Читайте далее:
 Мастерских оборудованных
Министерством внутренних
Министерство здравоохранения
Министров автономных
Многочисленными исследованиями
Многократной принудительной циркуляцией
Многолетних исследований
Множества различных
Моделирования процессов
Модернизацию оборудования
Мониторинга окружающей
Математическое моделирование
Монтажных организациях
Монтажная организация
Монтажного управления
|
