Дипломная (вкр): Разработка технологического процесса и оборудования для изготовления особо тонких сварных труб

H6 + b × (O2 +N2 ) = nc×CO2 + ×H2O + b ×  N2H6 + 7.5(3,84 N2 + O2) = 6CO2 + 3H2O + 7.5∙ 3,84N2

 сумма коэффициентов реагентов

 сумма коэффициентов продуктов сгорания

 изменение числа молей

 коэффициент изменения числа молей при горении.

Энтальпия образования:

Для диоксида углерода

Для паров воды

Изменение энтальпии:

Изменение энергии

где

Расчет средней теплоемкости для исходного вещества:

,кДж/кмоль∙К

где ,

Коэффициенты для расчета теплоемкости исходного вещества:

Для С6Н6: а = -33.93; ; ;

 = 81.284 кДж/ кмоль К, = 76,15 - R = 72.972 кДж/ кмоль К

Для N2: a=27,87; b=4,27/103; c= 0

 = 29,12 кДж/ Кмоль К, =20,81 кДж/ кмоль К

Для O2: a=31,46; b=3,39/103 ; c= - 3,77 105

 = 28,06 кДж/ Кмоль К, =19,75 кДж/ кмоль К

Определение средних теплоемкостей продуктов сгорания в диапазоне температур от 298 К до 2400 К

Для N2: a=22,87 ; b=4,27/103

, = 25,315 кДж/ Кмоль К

Для СО2: a=44,14; b=9,0410-3; c= - 8,53 105

, = 46,83 кДж/ Кмоль К

Для Н2О: a=30; b=10,7110-3 ; c= 0,33 105

, = 36,18 кДж/ Кмоль К

Теплоемкости реагентов и продуктов горения с учетом коэффициентов при изохорном и изобарных процессах горения:

Температура горения при изобарном процессе:

Температура горения при изохорном процессе:

Теплота сгорания:

Степень повышения давления

Степень расширения

Показатель адиабаты

Расчет параметров взрыва-дефлаграционное горение

Допущения: процесс адиабатический; горючее и воздух полностью перемешаны и образуют смесь стехиометрического состава; полное сгорание горючего; процесс горения в замкнутом объеме квазистатически;, в замкнутом объеме без проемов происходит взрывное дефлограционное горение и нет отвода продуктов горения; при неполной загазованности помещения уменьшение давления пропорционально загазованности.

Избыточное максимальное давление при горении:

Избыточное давление при взрыве:

Радиус паровоздушного облака

Продолжительность горения

Продолжительность фазы сжатия: + = 5to= 5·405=2.025 с

Выводы о воздействии взрыва на здание, оборудование, персонал:

. При избыточном давлении равном 86.195 кПа: кирпичное здание производственного типа будет разрушено полностью (полное разрушение несущих конструкций, стен и обвал перекрытий здания); сильные разрушения легкого станочного и др. оборудования; степень поражения персонала тяжелая, требует немедленной госпитализации.

. Необходимые действия спасательных сил: при помощи тяжелой спасательной техники разобрать завалы, соблюдая предельную аккуратность и осторожность; раненых людей срочно госпитализировать;

. Воздействия взрыва на персонал, оборудование и здание разрушительные и тяжелые. Поэтому, необходимо снизить избыточное давление, возникающее при взрыве, до уровня, при котором не будет наблюдаться таких серьезных разрушений.

Расчет параметров при детонационном горении.

Допущения при расчете: считаем, что детонация происходит в не разрушаемом помещении с проемами, через которые происходит истечение продуктов сгорания, что позволит оценить продолжительность фазы сжатия и импульс.

Плотность смеси

Удельная теплота сгорания смеси

Давление детонации в основной стадии

Избыточное давление детонации

Среднее избыточное давление детонации внутри помещения в фазе химического пика:

Среднее избыточное давление:

Скорость детонации

,

Продолжительность горения to = r/D =5.001/1887,2=0,00264 с.

Критическая скорость истечения через проемы

,

где плотность продуктов детонации д = см( .

Объем продуктов сгорания:= VПРВС ( - 1) + Vo = 2991.686 м3.

Расход истечения через проемы G = Uкр Fобщ=60874 м3/с.

Продолжительность истечения

 = 2991.686/60874 =0,049 с.

Импульс детонации:

Вывод при наличии детонационного взрыва:

. Производственное здание будет разрушено полностью (полное разрушение несущих конструкций, стен и обвал перекрытий); полное разрушение производственного оборудования; крайне тяжелая степень поражения персонала (в большинстве случаев летальный исход).

. Необходимые действия спасательных сил:

при помощи тяжелой спасательной техники разобрать завалы, соблюдая предельную аккуратность и осторожность;

раненых людей срочно госпитализировать.

Расчет параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии от места взрыва.

Допущения при расчете: производственное помещение, в котором произошла авария, приведшая к детонационному взрыву, полностью разрушено.

. Тротиловый эквивалент взрыва:

,

где QТ = 4520 кДж/кг - удельная теплота взрыва ТНТ.

. Приведенный радиус взрыва

 м.

. Давление во фронте ударной волны.

 33.5 кПа,

где

. Импульс

 кПа∙с,

где

. Избыточное давление отраженной волны

 кПа.

Вывод: При избыточном давлении ∆Рф=33.5 кПа кирпичное здание производственного типа будет сильно разрушено и не подлежит восстановлению (частичное разрушение стен, колонн и перекрытий, а также полное разрушение легких конструктивных элементов, некоторые его элементы могут быть использованы для ремонта других сооружений); слабые разрушения легкого станочного и др. оборудования; степень поражения персонала средняя (контузии головного мозга, потеря слуха, множественные вывихи, требующие госпитализации).

Смежное производственное здание и оборудование подлежит ремонту.

Для снижения последствий взрыва существует несколько способов:

. Уменьшить массу вещества, вышедшего при аварии до требуемого уровня.

. Увеличить кратность вентиляции до требуемого уровня.

.Уменьшить площадь разлива.

. Использование предохранительных конструкций

Исходные данные для расчёта

Расчет допустимой аварийной массы

. Возможности уменьшить аварийную массу до такого уровня просто не существует, т.к. иначе технологический процесс не сможет быть реализован (аналогичная ситуация с площадью помещения);

. Возможности увеличить интенсивность вентиляции также нет, т.к. кратность вентиляции уже на предельном уровне (АВ = 6 час-1);

Следовательно, остается единственный способ снижения избыточного давления: установка предохранительных конструкций (ПК) в несущих стенах здания.

Расчет предохранительных конструкций (ПК) в цехе со взрывоопасным производством.

Допущения при расчете ПК: считаем, что вскрытие замков ПК происходит при достижении в помещении DРИЗБ вскрытия; трением в шарнире и раме пренебрегаем.

. Площадь вскрытия:

. Общая площадь ПК

3. Толщина ПК типа «сандвич»:

. Средняя плотность ПК :

. Расчетная ширина ПК :

 рад - угол поворота ПК.

6. Принимаемая ширина ПК

. Площадь одной ПК

. Масса ПК

. Количество ПК

Вывод: установка в помещении рассчитанного количества ПК, в случае дефлаграционного взрыва, не позволит избыточному давлению в помещении подняться выше допустимого значения. При этом персонал не получит поражений, требующих госпитализации, а оборудование (кроме аварийного) не будет требовать остановки для какого-либо ремонта (без учета косвенных воздействий других факторов, кроме DРИЗБ).

Выводы

Непреднамеренные взрывы на производстве, включающем работу со взрывоопасными газами, жидкостями могут привести к значительным разрушениям и гибели людей, повреждениям соседних зданий и сооружений. Основную опасность представляют детонационные взрывы, при которых скорость распространения ударной волны выше скорости звука, образующиеся избыточные давления очень велики.

Основное направление снижение последствия взрыва на производстве отвод взрывоопасной смеси за пределы помещения с помощью специальных предохранительных конструкции. Был произведен расчет параметров не разрушающейся поворотной предохранительной конструкции с вертикальным шарниром.

При дефлаграционном характере взрыва предохранительные конструкции позволяют снизить ущерб от взрыва до минимума - разрушение остекления здания, легкие степени поражения людей.

Работа на ТЭСА 10-20 характеризуется значительной степенью автоматизации, что освобождает человека от непосредственного участия в производственном процессе. За человеком остается лишь функция наблюдателя за работой оборудования и ремонт. Но для любого производственного цеха характерно наличие опасных производственных факторов, которые должны быть устранены.

Наибольшую опасность представляют все движущиеся и вращающиеся части оборудования, следовательно, для исключения попаданий человека в рабочие зоны агрегата должны применяться ограждения в виде поручней и щитов. У опасных участков имеются предупредительные надписи. Кроме того, все движущиеся и вращающиеся части, а также ограждения, окрашиваются в жёлтый цвет.

Устранение неисправностей при ремонте должно производиться только при полной остановке работы оборудования.

Опасность для работающих в цехе представляет крановое оборудование и транспортные средства. Все грузоподъёмные средства должны быть проверены перед началом работы, и при их работе нельзя находиться под грузом.

Также перед началом движения крановщик должен подавать предупредительный звуковой сигнал. Закреплять грузы, транспортируемые краном, могут только стропальщики. Все тросы грузоподъёмных устройств должны проходить испытание.