Апаратурне оформлення небезпечних виробництв. Класифікація апаратів і машин та вимоги до їх надійності. (Лекция 3)

1.

НАЦІОНАЛЬНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
ЦИВІЛЬНОГО
ЗАХИСТУ
УКРАЇНИ

2.

кафедра
пожежної і техногенної безпеки
об`єктів та технологій

3.

Змістовний модуль 1
Оцінка небезпеки потенційно небезпечних
виробництв
Т.1.1. Теоретичні основи безпечності потенційно
небезпечних процесів виробництв
Лекція 3: Апаратурне оформлення небезпечних
виробництв. Класифікація апаратів і
машин та вимоги до їх надійності.

4. План лекції

Вступ
Класифікація апаратів і машин.
Пошкодження технологічного обладнання в результаті
механічних впливів.
Інженерно-технічні заходи, що виключають
пошкодження
технологічного обладнання від
механічних впливів.
Пошкодження технологічного обладнання в результаті
температурних впливів.
Інженерно-технічні заходи, що виключають ушкодження
технологічного обладнання від температурних впливів.
Висновки

5. Класифікація апаратів і машин

6. За тепловим режимом

1. Ізотермічні
2. Адіабатичні
3. Реактори з програмованим тепловим
режимом

7.

Ізотермічні апарати, реактори — у яких
процес
протікає
при
постійній
температурі у всіх частинах реакційного
об’єму. У реальних умовах досягти
сталості
температури
майже
неможливо,
тому
для
більшості
реакторів найбільш характерним є
політропічний режим, тобто частковий
відвід тепла за допомогою тепло- і
холодоагентів.

8.

Адіабатичні апарати, реактори - працюють
без підведення і відводу тепла (усе тепло, що
виділяється або поглинається в реакторі,
акумулюється реакційною сумішшю). Ці
реактори прості по конструкції, у них немає
теплообмінних пристроїв, для адіабатичного
режиму використовують теплоізоляцію.

9.

У
реакторах
із
програмованим
тепловим
режимом
теплообмін
здійснюється відповідно до заданої
програми зміни температури по висоті
реактора або у визначених частинах
реакційного об’єму
(у визначені
проміжки часу).

10.

Основний апарат для проведення
хімічних реакцій — реактор хімічний
(колони, автоклави камери і т.д.).
У реакторах крім хімічних йдуть і фізичні процеси, за
допомогою яких створюються оптимальні умови
здійснення хімічних реакцій (температура, тиск і
ін.). Тому хімічні реактори часто мають спеціальні
пристрої (мішалки, підігрівники, холодильники) чи
з'єднуються з іншими апаратами (компресорами,
теплообмінниками,
сепараторами, казанами,
утилізаторами і т.д.).

11. За способом організації процесу

1. Реактори періодичної дії.
2. Реактори безупинної дії.

12.

У реакторах періодичної дії вихідну
сировину
завантажують
через
визначені проміжки часу, після
здійснення хімічної реакції продукти
реакції вивантажують з реактора. У
реакторах періодичної дії всі його
стадії
(завантаження,
реакція,
розвантаження) протікають в одному
місці (в одному апараті), але в різний
час.

13.

Ефективність застосування реакторів періодичної дії
характеризується ступенем або коефіцієнтом використання
часу його роботи, що дорівнює відношенню тривалості етапу
хімічних перетворень до тривалості всього циклу:

14. Причини пошкодження технологічного обладнання

недоліки конструктивного характеру;
дефекти виготовлення;
порушення прийнятих режимів роботи;
відсутність або несправність засобів захисту від
перевантажень, неякісного технічного
обслуговування та ремонту

15. Класифікація причин пошкодження технологічного обладнання

пошкодження
в результаті
механічних впливів;
пошкодження в результаті
температурних впливів;
пошкодження в результаті хімічних
впливів

16. 1.Пошкодження технологічного обладнання в результаті механічних впливів. Заходи профілактики

Механічні впливи - впливи, що
виникають в результаті
перевищення розрахункових
навантажень на обладнання при
збереженні його розрахункової
стійкості.

17. Види механічних впливів

Підвищення
внутрішнього тиску:
Динамічні навантаження (вібрація,
гідроудар);
Удари вантажів, необережна робота
цехового транспорту;
Ударна дія уламків при аваріях
сусідніх апаратів тощо.

18. Динамічні впливи виникають при різких змінах величини тиску в апаратах, при гідроударах, у результаті вібрацій, від випадкових ударів тощо

Динамічні впливи виникають при різких змінах
величини тиску в апаратах, при гідроударах, у
результаті вібрацій, від випадкових ударів тощо.
Визначення приросту тиску в трубопроводі при
гідроударах
(формула М.Є.Жуковського)

19.

P c
t
де с - швидкість поширення ударної
хвилі, м/с; Δω - зменшення швидкості
руху рідини в трубопроводі, м/с; ρt щільність
рідини
при
робочій
температурі, кг/м3.

20.

с
Еж
d Еж
t 1
Е
де Еж , Е - модуль пружності рідини та
матеріалу труби, Па; d - внутрішній діаметр
труби, м; δ - товщина стінки труби, м
[14,15].

21. Вибір запобіжного клапану :

Повинні спрацьовувати при досягненні
тиску:
0,5 МПа в апаратах з Рр=0,07-0,3 МПа;
15 % робочого тиску в апаратах з Рр 6 МПа;
10 % робочого тиску в апаратах з Рр 6 МПа.

22. Визначення приросту тиску при попаданні у високотемпературні апарати рідин з низькою температурою кипіння

23.

P 0,082
,
m Tp
M Vв
P0

24. 2.Пошкодження технологічного обладнання в результаті температурних впливів. Заходи профілактики.

Температурні перенапруження (ТП) в
матеріалі обладнання відбуваються, коли є
перешкоди лінійній зміні окремих елементів
(вузлів) або конструкції в цілому.
ТП бувають:
- при жорсткому кріпленні трубопроводів;
- наявності в апаратах біметалевих
конструкцій;
- в товстостінних конструкціях;
- при місцевих змінах температур в матеріалі
апарата.

25. Дія високих температур на матеріал апаратів

Умови для перегріву металу :
забруднення теплообмінної поверхні
апаратів (прогар стінки);
утворення коксу, термополімерів;
тривала дія високих температур;
зниження рівня рідини в апаратах.

26. Дія низьких температур на матеріал апаратів

Приводить до падіння ударної в’язкості
сталі (холодоламкість);
Втрата ударної в’язкості - до утворення
тріщин і до повного руйнування апаратів.
Найбільший вплив на ударну в’язкість має
вміст вуглецю (із збільшенням кількості
вуглецю та фосфору крихкість сталі
збільшується).

27. КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК З ЛІНЗОЮ НА КОРПУСІ

1 – корпус теплообмінника;
5 – лінза.

28.

КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК
З ПЛАВАЮЧОЮ ГОЛОВКОЮ
1 – корпус теплообмінника;
2 – плаваюча головка.

29. КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК З ВИГНУТИМИ ТРУБАМИ

1 – корпус теплообмінника;
4 – вигнуті трубки.

30. КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК З САЛЬНИКОМ

1 – корпус теплообмінника;
3 – сальник.

31.

ВИНИКНЕННЯ
НАПРУЖЕНЬ
ТЕМПЕРАТУРНИХ
Забруднення апарата приводять до зниження
інтенсивності теплообміну. Встановлено, що
накипання товщиною
1 мм знижують
коефіцієнт теплопередачі приблизно на 1016%, а товщиною 5 мм - на 40-50%.

32. Визначення температурних напружень в теплообмінниках із жорстким з'єднанням корпуса і трубок:

теплообмінниках із жорстким з'єднанням корпуса і
трубок:
мах
к
Т
мах
Рt
Р Ек
Fк Ек Fк ЕТ FТ
Рt
Р ЕТ
FТ Ек Fк ЕТ FТ

33. Небезпека руйнування апаратів виникає, якщо не виконується умова міцності

σ
σ

34.

Розрахункові допустимі
напруження для апаратів з
горючими речовинами
визначають за формулою:

35.

,,
σ η σ пр

36. Захист апаратів від температурних перенапружень

застосування температурних
компенсаторів;
застосування автоматичних регуляторів
температури;
контроль температури стінок апаратів;
охолодження внутрішніх стінок апаратів;
теплоізоляція зовнішньої поверхні
апаратів;
плавне нагрівання і охолодження апаратів
при їх пуску і зупинці.

37. Захист апаратів від дії високих температур

- застосування спеціальних сталей;
- очищення внутрішніх поверхонь від
коксу й інших відкладень;
- футеровка внутрішньої поверхні
апаратів.

38. Захист апаратів від дії низьких температур

застосування сталі з підвищеною ударною
в’язкістю (вуглецеві сталі підвищеної
якості, низьколеговані );
захист теплоізоляційним прошарком;
обладнання внутрішніми змійовиками з
циркулюючим теплоносієм (резервуари з
СВГ)

39. 3.Пошкодження технологічного обладнання в результаті хімічного впливу. Заходи профілактики.

Хімічний знос (корозія) - зменшення
товщини або стійкості стінок апаратів у
результаті хімічної взаємодії матеріалу з
речовинами або із зовнішнім
середовищем.

40. Класифікація корозійних процесів

За механізмом протікання: хімічна,
електрохімічна;
За умовами протікання: газова,
атмосферна, під дією струмів,
підземна, біологічна тощо);
За характером руйнування:
суцільна, місцева.

41. Хімічна корозія - киснева; сірководнева; сірчана; воднева

Утворення нестійких оксидних плівок
4Fe 3O
2Fe O
2
2 3

42. Захист від корозії

Застосування корозійностійких металів;
Застосування захисних покриттів;
Зменшення корозійної активності
середовища;
Застосування неметалевих хімічно стійких
матеріалів;
Установка катодного та протекторного
захисту

43. ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ

Михайлюк О.П., Олійник В.В., Мозговий Г.О.
Теоретичні основи пожежної профілактики
технологічних процесів та апаратів.Навчальний посібник.- Харків.-2004.- с. 145215.
2.Михайлюк О.П., Сирих В.М. Задачник
Теоретичні основи пожежної профілактики
технологічних процесів та апаратів.- Харків.ХІПБ МВС України, 1998.с.30. Розглянути
приклади розв’язання задач.