|
|
Найбільшу небезпеку для виробництв представляють порушення роботи технологічного обладнання та пов’язані з ними пошкодження і аварії, за яких за короткий період часу може утворитися горюча концентрація не тільки всередині апаратів, але і назовні, внаслідок виходу значної кількості горючих речовин.
Масштаби аварії та пожежі значною мірою залежать від виду пошкодження. Якщо пошкодження має місцевий характер (утворюються тріщини, наскрізні отвори від корозії, виникає руйнування прокладочного матеріалу, роз’ємних з’єднань тощо), тоді, в залежності від робочого тиску в апараті або трубопроводі, можливий вихід горючих речовин назовні або підсмоктування повітря всередину. І в цьому, і в іншому випадках тиск (надлишковий або залишковий) в апараті змінюється плавно, наближаючись до атмосферного. Витікання горючої речовини, що утворюється внаслідок її виходу або в результаті підсмоктування повітря, може проходити досить тривалий час. Пошкодження, що характеризуються такими умовами, вважають локальними.
Якщо відомі розміри пошкодження, тоді кількість речовини, що виходить назовні, можна визначити за наступною формулою:
 (4.1)
де  - коефіцієнт витрати, що змінюється в межах 0,45-0,85. Залежить від форми отвору та властивостей рідини. При витіканні через отвір круглої форми в тонких стінках рідин, в’язкість яких складає 0,5-1,5 МПа´ с, можна приймати α=0,64;
 - площа перерізу отвору, через який відбувається витікання, м2;
 - постійна або середня швидкість витікання речовини, м/с;
 - густина речовини ;
 - тривалість витікання, с.
Площу пошкодженої ділянки (отвору) визначають з урахуванням причин і характеру пошкодження та конструктивних особливостей обладнання.
Тривалість витікання речовини з пошкодженого апарата складається із часу від початку витікання до моменту виявлення пошкодження τ1, тривалості операцій з припинення витікання τ2 (закриття засувок, установка заглушок тощо) та тривалості залишкового витікання τ3, тобто
=τ1 +τ2 +τ3 (4.2)
Слід зазначити, що величина кожного відрізку часу залежить від багатьох факторів. Так, час виявлення пошкодження та початку витоку τ1 залежить від характеру та ступеня пошкодження, числа та розміщення робочих місць обслуговуючого персоналу на виробничій ділянці та в пункті управління виробництвом, наявності стаціонарних засобів контролю за технологічним процесом, чутливості цих засобів до відхилень від норм технологічного режиму. За умов постійної наявності обслуговуючого персоналу у виробничому приміщенні, при якісному пожежно-профілактичному нагляді або за наявності стаціонарних засобів контролю за концентрацією парів та газів у повітрі період виявлення пошкодження τ1 буде незначним і його можна прийняти рівним нулю.
Тривалість операцій з припинення витоку τ2 залежить від кількості живильних трубопроводів, від кількості, розміщення, виду приведення в дію та тривалості спрацьовування засувок, а також чисельності обслуговуючого персоналу, його підготовленості до ліквідації аварійної ситуації. При пошкодженні складних технологічних установок з жорстко закріпленими технологічними зв’язками необхідно враховувати час відключення всіх блоків та вузлів установки, що пов’язані між собою. Цей час може вимірюватися годинами. В простіших випадках час відключення обладнання становить 15 хвилин при ручних операціях та 2 хвилини при автоматичних.
Тривалість залишкового витікання τ3 залежить від об’єму обладнання, що відсікається, його робочих параметрів до моменту відключення та параметрів витікання. Тривалість цього періоду визначається гідродинамічним розрахунком.
Витікання рідини. Для апаратів з рідинами швидкість витікання рідини через отвір у трубопроводі або корпусі апарата при постійному тиску визначають за формулою:
 (4.3)
де g - прискорення сили ваги ;
 - приведений напір, під дією якого відбувається витікання рідини через отвір, м.
Якщо витікання відбувається з ємності тільки під тиском стовпа рідини (самопливом) (рис.4.1, а), тоді:
=H (4.4)
де Н - висота стовпа рідини, м.
Якщо апарат працює під надлишковим тиском (рис.4.1,б) тоді:
 (4.5)
де  - надлишковий тиск середовища в апараті над поверхнею рідини, Па ( , де  - абсолютний робочий тиск середовища в апараті, Па);
Рисунок 4.1 - Витікання рідини при локальному пошкодженні апарата
а - при атмосферному тиску в апараті
б- при надлишковому тиску в апараті
1 – корпус апарата; 2 – горюча рідина; 3 – трубопровід;
4 – живильна лінія; 5 – контрольно-вимірювальний пристрій
Рідина, що виходить назовні, розтікається і, якщо вона нагріта вище температури спалаху, утворюються місцеві вибухонебезпечні суміші парів з повітрям. Знаючи площу розливу рідини, час, протягом якого рідина не прибиралася, можна знайти кількість горючої рідини, що випаровується у виробниче приміщення, використовуючи при цьому метод, викладений у главі 3.1
Витікання газу. Витікання газу або пари під тиском через отвір супроводжується їхнім політропічним розширенням і відбувається з дозвуковою або звуковою швидкістю, в залежності від співвідношення тиску навколишнього середовища  , куди відбувається витікання, і робочого тиску в апараті.
Межа між двома режимами витікання (докритичним та критичним) визначається критичним тиском  , що розраховується за наступною формулою:
 (4.6)
де - критичний тиск, Па;
– робочий тиск в апараті, Па;
k - показник адіабати, довідкові дані.
Якщо <, витікання газу або пари буде проходити з дозвуковою (докритичною) швидкістю, що визначається за формулою:
 (4.7)
При > витікання буде проходити із звуковою (критичною) швидкістю, яку можна визначити за формулою:
 (4.8)
де - тиск навколишнього середовища, у яке відбувається витікання парів і газів, Па ;
 - робоча температура, К;
R - газова стала, Дж/кг К.
Пошкодження технологічного обладнання, що працює під вакуумом, може викликати підсмоктування повітря всередину апаратів. В залежності від початкової температури, в об’ємі апарата можуть виникати такі ж характерні ситуації, що і при виході горючих речовин назовні. Небезпека вибуху всередині апарата при цьому зростає. Тому дуже часто локальні пошкодження апаратів, що працюють під вакуумом, закінчуються повним зруйнуванням в результаті вибуху горючої суміші, що утворюється в їхньому об’ємі.
|