Приложение М

(рекомендуемое)

МЕТОД РАСЧЕТА РАЗМЕРА СЛИВНЫХ ОТВЕРСТИЙ

М.1 Введение

M.I.I Настоящий метод устанавливает порядок расчета площади сливного отверстия в ограничивающем жидкость устройстве (поддоне, отсеке, огражденном бортиками участке цеха, производственной площадке и т.п.), при котором исключается перелив жидкости через борт ограничивающего устройства и растекание жидкости за его пределами.

М. 1.2 В расчете учитывают поступление горючей жидкости в поддон из аппарата в момент его аварийного вскрытия, воды от установки пожаротушения и выгорание жидкости с поверхности поддона.

М.1.3 В методике расчета приняты следующие предположения:

- при возникновении аварийной ситуации герметичность стенок аппарата не нарушается;

- разрушаются только патрубки, лежащие ниже уровня жидкости в аппарате, образуя сливные отверстия, равные диаметру патрубков;

- вероятность одновременного разрушения двух патрубков мала;

- давление паров над поверхностью жидкости в аппарате в процессе слива жидкости не меняется.

М.2 Расчет площади сливных отверстий

М.2.1 Для проведения расчета необходимо знать:

- количество трубопроводов п, расположенных ниже уровня горючей жидкости в аппарате, и площадь их поперечного сечения s , м²;

- площадь поперечного сечения аппарата F_a, м²;

- высоту уровня жидкости над трубопроводами Н, м;

- высоту борта поддона L, м;

- интенсивность орошения водой, подаваемой из установок пожаротушения, площади поддона I, кг/(м² · с);

- скорость выгорания горючей жидкости W, кг/(м² · с);

- избыточное давление в аппарате над поверхностью жидкости р, Н/м².

Целью расчета является выбор площади поддона F_п, м², и расчет площади сливного отверстия f м².

М.2.2 По заданным исходным данным определить начальные расходы Q_i, м³/с, жидкости из аппарата через отверстия, равные сечению трубопроводов, расположенных на аппарате, по формуле

где j _i = 0,65 — коэффициент истечения жидкости через отверстие;

s _i — площадь сечения i-го трубопровода;

g— ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с²;

Н_i — высота уровня жидкости над i-м трубопроводом.

М.2.3 По наибольшему из вычисленных начальных расходов Q_м выбрать площадь отверстия в аппарате о- и высоту уровня жидкости над ним Н₀.

М.2.4 Из конструктивных соображений выбрать площадь поддона F_п, м².

М.2.5 Определить т

, (M.2)

где h_max = 0,8L — максимально допустимый уровень жидкости в поддоне.

М.2.6 Вычислить объем жидкости, поступающей в поддон в единицу времени от установки пожаротушения (с учетом выгорания горючей жидкости) Q₀, м³/с, по формуле

, (М.3)

где r — плотность огнетушащей жидкости, кг/м³.

При отсутствии данных по скорости выгорания W сследует положить равной нулю.

М.2.7 Если т < 1, то площадь сливного отверстия определить по формуле

. (М.4)

M.2.8 При т і 1 порядок расчета f следующий:

М.2.8.1 Определить напор, создаваемый сжатыми газами в аппарате

, (М.5)

где r — плотность воды, кг/м³.

М.2.8.2 Вычислить значение параметра

(М.6)

где Q_max - максимальный расход жидкости из аппарата, определяемый по М.2.2.

М.2.8.3 По b с помощью таблицы М.1 необходимо найти а. Если данных таблицы М.1 для определения а недостаточно, то а определяют путем решения системы уравнений

(М.7)

Таблица M.1— Зависимость параметра а от b

M.2.8.4 Рассчитать f м³, по формуле

. (М.8)

М.2.9 Выбрать сечение отходящих от поддона трубопроводов f_т из условия f_т > f.

Пример

Данные для расчета

В производственном помещении вертикально установлен цилиндрический аппарат диаметром 1,5 м и заполнен толуолом. Аппарат имеет четыре патрубка. Сечения патрубков и высоты уровней жидкости над ними представлены в таблице М.2.

Таблица М.2

Нормативная интенсивность подачи воды от системы пожаротушения равна 0,5 кг/(м² · с). Скорость выгорания толуола W = 3,47 · 10^-2 кг/(м² · с). Давление в аппарате равно атмосферному. Предполагается под аппаратом установить поддон с высотой борта L = 0,3 м. Необходимо определить площадь поддона F_пи площадь сливного отверстия f

Расчет

Определим начальные расходы жидкости через патрубки N₁—N₄.

Q₁ = j s ₁ = 0,65 · 3,1 · 10^-3 = 8,93 · 10^-3 м³/с;

Q₂ = 0,65 · 0,5 · 10^-3 = 2,28 · 10^-3 м³/с;

Q₃ = 0,65 · 1,13 · 10^-2 = 6,5 · 10^-2 м³/с;

Q₄ = 0,65 · 0,785 · 10^-2 = 5,54 · 10^-2 м³/с;

Максимальный расход жидкости осуществляется через патрубок N₃, поэтому для дальнейшего расчета принимаем

Q_max = 6,5 · 10^-2 м³/с, s = 1,13 · 10^-2 м², Н₀ = 4 м.

Рассчитаем площадь поперечного сечения аппарата

F_а =p D² / 4 = p 1,5⁴/ 4 = 1,77 м²,

и, принимая сторону квадратного поддона большей на 1 м диаметра аппарата, найдем площадь поддона

F_п = (D + 1)² = 6,25 м².

Определим т

Так как т > 1, дальнейший расчет проводим по М.2.8. Вычислим с учетом скорости выгорания толуола объем воды, поступающий в поддон в единицу времени

м³/c

Так как Р = 0, то напор, создаваемый сжатыми газами над поверхностью жидкости Н_р = 0. Определим b:

По таблице М.1 находим а = 0,75.

Рассчитаем площадь сливного отверстия f

м².