При повышении давления в аппарате

Повышение давления в герметичных аппаратах, полностью заполненные пожароопасной жидкостью или сжиженным газом является сложным процессом, так как сопровождается одновременно не только увеличением объема жидкости, но и приращением вместимости самого аппарата в результате упругого и термического расширения его стенок. При этом объем жидкости изменяется в большей степени по сравнению с увеличением размеров самого аппарата. Поэтому нагревание технологической системы, полностью заполненной жидкостью или сжиженными газами, даже в пределах суточных колебаний температуры окружающего воздуха может создать давление, которое приведет к разгерметизации системы.

Давление, создаваемое жидкостью в полностью заполненном аппарате P_к при тепловом воздействии на систему, определяют по формуле

P_к = P_н + DP,                                               (6.1)

где P_н - начальное давление жидкости в аппарате, МПа; DP - приращение давления, МПа.

Приращение давления в герметичном нагреваемом аппарате, полностью заполненном жидкостью (без учета изменения размеров аппарата), можно определить по формуле

                                                                                    (6.2)

где b_р - коэффициент объемного расширения жидкости, К^-1; b_сж - коэффициент объемного сжатия жидкости, МПа^-1; DT – изменение температуры, К.

Коэффициент объемного расширения зависит от температуры жидкости. При отсутствии справочных данных о значении коэффициента объемного расширения жидкости или сжиженного газа его можно определить из соотношения изменения плотности при повышении температуры

                                                                          (6.3)

где r₁ и r₂ - плотность жидкости до и после нагрева соответственно.

Значение этого коэффициента для воды, описывается зависимостью

                                          (6.4)

где T_н, T_к - начальная и конечная температуры жидкости в интервале нагрева соответственно, К.

В широких интервалах температуры и давления коэффициент объемного сжатия для воды сохраняет почти постоянное значение и может быть принят равным 4,97∙10^-4, МПа^-1.

Лабораторная установка

Лабораторная установка (рис. 6.1) моделирует воздействие солнечной радиации и тепла окружающей среды при колебаниях суточной температуры окружающего воздуха.

Установка состоит из трех стальных одинаковых сосудов высокого давления. Экспериментальный сосуд 7 полностью заполнен водой. Экспериментальный сосуд 5 заполнен водой на 80 % объема. Контрольный сосуд 6 предназначен для измерения температуры жидкости внутри сосуда. Термостат 8 обеспечивает моделирование воздействия тепла окружающего воздуха на сосуды, заполненные жидкостью.

Рис. 6.1. Схема лабораторной

установки:

1 – пульт управления; 2 – манометр; 3 – термометр; 4 – U–образный манометр; 5 – сосуд, частично заполненный водой; 6 – контрольный сосуд; 7 – сосуд, полностью заполненный водой; 8 – термостат