Разрушающее действие при взрыве сосуда, работающего под давлением

Безопасность систем и сосудов находящихся под давлением

К системам и сосудам, работающим под давлением относятся паровые и водонагревательные (водогрейные) котлы, компрессоры, ресиверы, газовые баллоны, паропроводы, газопроводы и другие составляющие систем газоснабжения и трубопроводов, газгольдеры, автоклавы, сосуды для сжиженных газов и др.

(ресивер (англ. - получать, принимать, вмещать) - сосуд для скапливания пара или газа, чаще всего это воздухосборник);

(газгольдер (англ. - держатель газа) стационарные стальные сооружения для приемки, хранения и выдачи газа);

(автоклав (фр.) - аппарат для проведения различных процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного).

Основной опасностью систем, находящихся под давлением является возможность мгновенного высвобождения энергии в виде адиабатического или химического взрыва, (чаще всего это происходит при разгерметизации).

При адиабатическом взрыве происходит расширение сжатого газа с высвобождением большого количества энергии.

Так, например, тепловой энергии перегретой воды парового котла, находящейся под давлением 800 кПа и температуре около 170°С и мгновенно при нарушении целостности стенок котла (разгерметизации) превращающейся в пар достаточно, чтобы подбросить котёл на 5,5 км.

При химическом взрыве в результате химической реакции высвобождается большое количество энергии в ограниченном объёме за короткий промежуток времени. Взрывоопасные смеси могут образовываться в сосудах под давлением или при разгерметизации и смешивании газов с воздухом или друг с другом. (Кислород и органическая пыль, Na и K с хлороформом. (С 1 л перегретой воды образуется 1725 л пара.))

При нарушении герметичности сосуда (находящегося) под давлением происходит адиабатическое расширение сжатого газа, работа которого определяется выражением:

А = (р ₁ * V ₁)/(k-1)*[1- (р ₂ /р ₁) ^((к-1)/к) ],(кДж);

где р ₁ - начальное давление сжатого газа в сосуде, кПа; р ₂ - конечное давление (атмосферное); V ₁ - объём сосуда; к=С _р /С _v - показатель адиабаты, отношение теплоёмкостей при постоянном давлении и объёме. Для воздуха к = 1,41.(C _р - удельная теплоёмкость газа при постоянном давлении, Дж/(кг*К); С _v - удельная теплоемкость при постоянном объёме, Дж/(кг*К)).

Мощность взрыва зависит от величины работы взрыва и от времени его действия и определяется по формуле:

N = А/t,кВт;

Так, например, при взрыве ресивера объёмом в 1,5 м ³ при давлении 1,1 МПа энергия взрыва составляет 20 тыс. кВт, которой достаточно для взрыва здания (время взрыва 0,1 сек).

(Мощность взрыва парового котла объёмом 2 м ³ при давлении 1,3 МПа и температуре 189°С N=3,6 млн. кВт.)

Кроме взрывов при авариях систем находящихся под давлением имеется опасность:

- получения ожогов под воздействием высоких или низких температур - термические ожоги или под воздействием агрессивной среды - химические ожоги;

- отравления токсичными, а иногда и инертными газами;

- травмирование перемещающимися под давлением или за счёт реактивных сил частей установки (разгерметизированных сосудов, баллонов).

Дата добавления: 2014-01-05