Методические указания по выполнению заданий и анализу результатов расчета

Перед выполнением задания студент изучает основные принци­пы выбора и методики расчета средств по пылегазоочистке воз­духа, изложенные выше в подразделе 2.1, а также свой вариант задания из подраздела 2.2.

Расчет циклона в задании № 2.2.1 ведется методом последо­вательных приближений по формулам (2.1)...(2.7). Если расчет­ное значение эффективности очистки воздуха от пыли окажется менее заданного по условиям допустимого выброса пыли в атмос­феру, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значени­ем коэффициента гидравлического сопротивления. При этом сле­дует воспользоваться формулой (2.8).

Расчет эффективности очистка промвыбросов от пыли скруббе­ром Вентури (задание № 2.2.2) проводят по формулам (2.9)... (2.14). При недостаточной эффективности очистки от пыли следует увеличить гидравлическое сопротивление трубы Вентури, обусловленное введением орошающей жидкости, изменяя массовый расход и давление распыляемой жидкости.

Расчет адсорбера (задание № 2.2.3) включает две стадии: а) приближенный конструктивный расчет по формулам (2.15)... (2.19) для определения необходимой массы и геометрии аппа­рата и б) проверочный расчет по формулам (2.20)...(2.31) для определения времени действия аппарата. В случае необходимости проводится корректировка размеров адсорбера, используя фор­мулу (2.32).

 

Инженерные решения по результатам расчета

Инженерные решения состоят: 1) в показе на чертеже подоб­ранного (рассчитанного) средства по пылегазоочистке и 2) раз­работке рекомендаций по его установке в конкретном месте и обеспечению эффективной его работы при эксплуатации. Они в полной мере реализуются в проектах, в том числе и дипломных проектах. На практических занятиях студенты выполняют только первую часть инженерных решений. При этом они руководствуются следующим. Конструктивные схемы и типовые размеры циклонов НИИОГАЗа показаны соответственно на рис. 2.2 и в табл. 2.10 и 2.11.

Рис. 2.2. Цилиндрический (а) и конический (б) циклоны НИИОГАЗа

Газовый поток вводится в циклон через патрубок 3 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса вниз к бунке­ру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе о частью газа попадает в бункер. При повороте в бункере газового потока на 180° происходит отделение частиц пыли от газа. Освободившись от пыли, вихревой газовый поток покидает циклон через выход­ную трубу 2. Для нормальной работы наклона необходимо обес­печить герметичность бункера. В противном случае из-за подcoca наружного воздуха происходит вынос пыли через выходную трубу.

Производительность циклона зависит от его диаметра, уве­личиваясь с ростом последнего. Эффективность очистки циклона серии ЦН падает с ростом угла входа в циклон (от ЦН-11 к ЦН-24).

 

Таблица 2.10. Геометрические размеры цилиндрических циклонов в долях внутреннего диаметра Д

 

Таблица 2.11. Геометрические размеры конических циклонов в долях внутреннего диаметра Д

Для всех циклонов бункеры имеют цилиндрическую форму диа­метром Дб, равным 1,5Д для цилиндрических и (1,1..1,2)Д дли конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8Д, днище бункера выполняется под углом 60° между стенками, выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или 500 мм. Конструкция скруббера Вентури показана на рис.2.3. Основ­ная часть скруббера - сопло Вентури 2, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость для орошения. В конфузорной части сопла происходит разгон газа от входной скорости (W = 15...20 м/с) до скорости в узком сечении сопла 30...200 м/с и более. Процесс осаждения частиц пыли на капли жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относительной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. В диффузорной части сопла поток тормозитcя до скорости I5...20 м/с и подается в каплеуловитель 3, который обычно выполняют в виде прямоточного циклона.

 

Рис. 2.3. Скруббер Вентури

Характерные размеры труб Вентури круглого сечения обычно составляют a₁ = 15-28°; a₂ = 6 - 8°; l₁=( a₁- a₂)/2 tg a₁/2; l₂=0,15 d₂; l₃=( a₃- a₂)/2 tg a₂/2.Диаметры a₁ , a₂ , a₃ рассчитывают для конкретных условий очистки воздуха от пыли.

Адсорбцию широко используют при удалении паров растворите­лей и органических смол из воздуха систем вентиляции при ок­раске и склейке различных изделий. Типовые конструкции цилиндрических адсорберов периодического действия показаны на рас. 2.4. Вертикальные адсорберы, как правило, применяют при небольших объемах очищаемого газа. При высокой произво­дительности по газу, достигающей десятков и сотен тысяч м³/ч, предпочитают устанавливать горизонтальные и кольцевые адсор­беры. Во всех этих конструкциях период контактирования очи­щаемого газа с твердым адсорбентом чередуется с периодом ре­генерации адсорбента.

Очищаемый газ вводится в аппарат через центральную трубу 1 диаметром 100...200 мм, фильтруется через слой пористого ад­сорбента 2 и удаляется через трубу 3. Отработанный, потеряв­ший активность поглотитель регенерируют продувкой его острым водяным паром через барбатер 4. Выход пара при десорбции осуществляется через трубу 5.

Для увеличения адсорбционной способности сорбента рабочую температуру процесса адсорбции выбирают, как правило, минимально возможной.

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МАСШТАБОВ ЗАРАЖЕНИЯ сильнодействующими ядовитыми веществами ПРИ АВАРИЯХ (РАЗРУШЕНИЯХ) НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ И ТРАНСПОРТЕ

 

Методики прогнозирования

Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодейст­вующими ядовитыми веществами (СДЯВ) при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах (ХОО) и транспорте регламенти­рована РД 52.04.253-90 [7]. Она распространяется на случай выброса СДЯВ в атмосферу в газообразном, парообразном ала аэрозольном состоянии.

Данный РД рекомендует два вида прогнозирования:

1) забла­говременное - до аварии при максимальном количестве СДЯВ и худших метеоусловиях (степень вертикальной устойчивости ат­мосферы или СВУА - инверсия и скорость ветра или v_В= I м/с);

2) оперативное - после аварии с учетом конкретного количества выброшенного (разлившегося) СДЯВ и реальных метеоусловий (СВУА и v_В) на момент аварии. При заблаговременном прогно­зировании рассматривают два варианта:

· первый - на случай разрушения единичной наибольшей емкости с разливом СДЯВ в поддон или обваловку (для сейсмических районов берут общий запас СДЯВ на объекте; при авариях на газо- и продуктопроводах - равным максимальному количеству СДЯВ, содержащему в газопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов это составляет 275...500 т);

· второй - на случай разрушения всего ХОО при свободном раз­ливе всего количества СДЯВ на подстилающую поверхность тол­щиной h = 0,05 м.

Территорию, в пределах которой распространяются СДЯВ в опасных для жизни людей концентрациях, называют зоной хими­ческого заражения (3Х3). Она возникает при проходе первичного и/или вторичного облаков СДЯВ. Первичное облако СДЯВ об­разуется в результате мгновенного (1..3 мин) перехода в ат­мосферу части СДЯВ из емкости (продуктопровода) при ее разру­шении. Его образуют сжатые и сжиженные газы. Вторичное обла­ко СДЯВ образуется в результате испарения разлившегося жидкого вещества и от сжиженного газа. Интенсивность испарения зависит от температуры наружного воздуха, которая меняется в течение суток.

Последствия химического заражения прогнозируются только по ингаляционной токсичности, т.е. через органы дыхания. Степень поражения СДЯВ в этом случае зависит от токсодозы - произве­дения концентрации СДЯВ в воздухе, мг/л, на время, ч, пребы­вания человека в зараженной атмосфере. Различают три токсо­дозы: пороговая - доза СДЯВ, вызывающая начальные симптомы поражения у 50% людей, находящихся 3Х3; поражающая. - доза СДЯВ, выводящая из строя 50% людей; смертельная - доза СДЯВ, вызывающая смертельный исход у 50% пораженных. Границы 3Х3 устанавливаются по пороговой токсодозе.

При прогнозировании следует помнить о том, что метеоусло­вия сохраняются неизменными не более 4 часов. Затем прогноз обстановки необходимо уточнять. Об этом нельзя забывать при оповещении людей об опасности и выборе способов и средств их защиты.

 

Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при разрушении единичной наибольшей емкости состоит в следующем:

1. Определяют СВУА по табл. 3.1 в зависимости от метеоусловий на момент аварии, а при заблаговременном прогнозировании ее принимают согласно п. 1.5 РД 52.04.253-90 [7] - инверсию и V_В = 1 м/с.

* В табл. 3.1...3.6 приведены извлечения из приложений I...6 РД 52.04.253-90 [7]

Примечания к табл. 3.1.

1. Под термином "утро" понимают период времени в течение 2 ч после восхода Солнца, а "ве­чер" - в течение 2 ч после захода Солнца; период от восхода до захода Солнца за вычетом двух утренних часов - день, а период от захода до восхода Солнца за вычетом двух вечерних часов - ночь.

2. Буквы в скобках - при снежном покрове.

3. Обозначения ИН следует читать как инверсия, ИЗ - изотермия и КО - конвекция.

Разные СДЯВ имеют различные токсичные свойства, приведен­ные в табл. 3.2. Поэтому эту особенность при расчете учитыва­ют путем пересчета количеств тех или иных СДЯВ, выброшенных в окружающую среду, на эквивалентное количество хлора. Под эквивалентным количеством СДЯВ понимают такое количество хло­ра, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен мас­штабу заражения при данной СВУА количеством СДЯВ, перешедшем в первичное (вторичное) облако.

2. Рассчитывают эквивалентное количество вещества, т, в первичном облаке СДЯВ по формуле

Q_Э1=К₁К₃К₅К₇Q₀                                                          (3.1)

где К₁ - коэффициент, зависящий от условий хранения конкрет­ного СДЯВ (берут из табл. 3.2 или приложения 3 РД 52.04.253-90 [7], для сжатых газов К₁ = 1, а для других сжиженных газов, не вошедших в приложение 3 данного РД, рассчитывают по формуле (4) РД 52.04.253-90 [7]; К₃ - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токcодозе другого СДЯВ (берут из табл. 3.2 или приложения 3 РД [7]); К₅ - коэффициент, учитывающий СВУА (для инвер­сии К₅ = 1, для изотермии К₅ = 0,23, а для конвекции К₅= 0,08); К₇ - коэффициент, учитывающий влияние темпера­туры наружного воздуха на момент аварии (берут из табл. 3.2 или приложения 3 РД [7],а для сжатых газов K₇ = 1);

Qo - количество выброшенного (разлившегося) при аварии ве­щества, т (при авариях на хранилищах сжатого воздуха или на газопроводе Qo рассчитывают по формуле (2) или (3) РД [7]).

3. Находят продолжительность поражающего действия СДЯВ или время испарения, ч, СДЯВ с площади разлива по формуле

T=hd/(K₂K₄K₇)                                                    (3.2)

где h - толщина разлившегося слоя СДЯВ, м (при свободном разливе h = 0,05 м по всей площади разлива, а при разли­ве в поддон или обваловку высотой Н величина h = Н - 0,2);

d - плотность СДЯВ, т/м³ (берут из табл. 3.2 или приложения 3 РД [7]); К₂ - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ (берут из табл. 3.2 иди приложения 3 РД [7];

для СДЯВ, не вошедших в приложение 3 РД, К₂ рассчитывают по формуле (6) данного РД); К₄ -коэффициент, учитывающий v_В (берут из табл. 3.3).

 

Таблица 3.3. Величина к₄ в зависимости от скорости ветра v_В

vВ, м/с	1	2	3	4	5	6	8	1О	15
К4	1	1,33	1,6?	2,0	2,34	2,67	3,34	4,0	5,68

 

4. Определяют эквивалентное количество вещества, т, во вторичном облаке СДЯВ по формуле

Q_Э2=(1-К₁) К₂К₃К₄К₅К₆К₇Q₀/(h*d)                                  (3.3)

где К₆ - коэффициент, зависящий от времени N, ч, прошедше­го после начала аварии. Его значения вычисляют по формуле

а при Т < 1 ч K₆ принимается для 1 ч.

5. Находят методом интерполяции максимальную глубину 3Х3 первичным (Г₁) и вторичным (Г₂) облаками по табл. 3.4 или приложению 2 РД [7] в зависимости от V _В и Q_Э1 и Q_Э2

Например, при V_В = 3 м/с и Q_Э1 =0,769 т интерполируют по табл. 3.4 величину Г₁ так:

6. Вычисляют полную глубину 3Х3, км, по формуле

Г=Г’+0,5Г’’                              (3.5)

где Г^/ - наибольшая и Г" - наименьшая величина из значений Г₁ и Г₂, км.

7. Определяют предельно возможную глубину, км, переноса воздушных масс по формуле

Гп = N* n                                               (3.6)

где N - время от начала аварии, ч; n - скорость переноса переднего фронта облака СДЯВ при данной V_В и СВУА, км/ч (берут по табл. 3.5).

8. Сравнивают значения Г и Гп и за окончательную расчетную глубину 3Х3 принимают наименьшее из двух сравниваемых значе­ний. Ее обозначают как Го, км.

9. Вычисляют возможную и фактическую площади 3Х3, км², по формулам:

Sв=8,72*10^-3*Го²*j                           (3.7)

S_ф=К₈*Го²*N^0,2                                     (3.8)

где Sв возможная площадь 3Х3 или площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако СДЯВ, км²; S_ф - фактическая площадь 3Х3 или площадь территории, на которой заражение СДЯВ наблюдается в опасных для жизни людей пределах, км;

j - угловые размеры зоны возможного заражения (принимают по табл. 3.6), град; K₈ - коэффициент, зависящий от СВУА (принимают равным: 0,081 при инверсии; 0,133 при изотермии; 0,235 при конвекции).

 

Таблица 3.6. Угловые размеры и форма зоны возможного заражения СДЯВ в зависимости от v_В

Примечание. Точка "О" соответствует источнику заражения.

10. Определяют время, мин, подхода облака СДЯВ к населенному пункту или объекту экономики (ОЭ) по формуле

t = 60 Х/n                                        (3.9)

где X - расстояние от источника заражения до населенного пункта или ОЭ, км.

11. Производят оценку возникшей обстановки при аварии с наибольшей емкостью на ХОО и разрабатывают меры по повышению безопасности людей, руководствуясь указаниями подразделов 3.3 и 3.4.

Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при разрушении всего ХОО (два и более СДЯВ) состоит в следующем.

1. Согласно РД 52.04.253-90 [7] при заблаговременном прогнозировании принимают метеоусловия: инверсия v_В = 1 м/с, а разлив СДЯВ - свободный, т.е. h = 0,05 м; при оперативном прогнозировании - СВУА по табл. 3.1 и v_В на момент аварии, а разлив - свободный.

2. По формуле (3.2) определяют продолжительность поража­ющего действия Т для каждого из разлившихся СДЯВ.

3. Вычисляют коэффициент К₆ по формуле (3.4) для каждого из разлившихся СДЯВ, руководствуясь найденными значениями Т и заданной величиной N .

4. Находят суммарное эквивалентное количество СДЯВ, т, во вторичном облаке по формуле

(3.10)

 

где К₄ - коэффициент, учитывающий v_В (для v_В=1 м/с по табл. 3.3 К₄=1); K₅ - коэффициент, учитывающий СВУА (для инверсии К₅ = 1); К_2i, K_3i, K_7i - те же коэффициенты, что и в формулах (3.1 и 3.3), но для i-го СДЯВ; Qi - запасы i-го СДЯВ на объекте, т; di - плотность i-го СДЯВ, т/м³ (берут из табл. 3.2 или приложения 3 РД [7]).

5. Определяют по табл. 3.4 или приложению 2 РД [7] ме­тодом интерполяция величину Г, т.е. полную глубину 3Х3 в за­висимости от v_В = 1 м/c и найденной величины Qэ.

6. По формуле (3.6) вычисляют величину Г_П, т.е. предельно возможную глубину переноса воздушных масс.

7 Сравнивают значения Г и. Гп и за окончательную глубину 3Х3 принимают наименьшее значение, которое обозначают как Го.

8. По формулам (3.7 и 3.8) вычисляют величины S_В и S_Ф в км²

9. По формуле (3.9) определяют значение t в минутах.

10. Производят оценку возникшей обстановки в случае раз­рушения всего ХОО и разрабатывают меры по повышению безопас­ности людей, руководствуясь указаниями подразделов 3.3 и 3.4.

 

Задание на прогнозирование

Задание № 3.2.1. Заблаговременно спрогнозировать масштабы заражения жидами СДЯВ на случай аварии (разрушения) на ХОО химкомбината по исходным данным, приведенным в табл. 3.7. Оце­нить создавшуюся обстановку при разрушениях единичной наи­большей емкости и всего ХОО. составить тексты оповещения об опасности и дать рекомендации по защите населения микрорайона "Новый" размером 3х5 км. При этом возможные направление ветра и время аварии следует принять для вариантов: I...5 - север­ное и 10 ч 30 мин. 6...10 - южное и 14 ч 05 мин. 11...I5 - восточное и 18 ч 42 мин. I6...20 - западное и 21 ч 13 мин, 2I...25 - юго-западное и 07 ч 27 мин.

 

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!