RU2570912C2 - Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран - Google Patents
Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570912C2 RU2570912C2 RU2011114240/06A RU2011114240A RU2570912C2 RU 2570912 C2 RU2570912 C2 RU 2570912C2 RU 2011114240/06 A RU2011114240/06 A RU 2011114240/06A RU 2011114240 A RU2011114240 A RU 2011114240A RU 2570912 C2 RU2570912 C2 RU 2570912C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- explosion
- liquid
- volume
- plug
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для взврывозащиты технологического оборудования, в частности защиты аппаратов от разрушения при взрыве горючей смеси разрывной мембраной. Способ испытания взрывозащитных мембран заключается в том, что осуществляют взрыв паров горючей жидкости, взрывной сосуд оснащают узлом крепления мембраны, который устанавливают в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, параллельно с механическим индикатором давления с тумблером включения двигателя индикатора. Взрывную камеру со свечой зажигания, имеющей кнопку включения зажигания, располагают оппозитно торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном. При этом сосуд комплектуют штуцерами для продувки взрывного сосуда после проведения эксперимента. Штуцер для заливки горючей жидкости с установленной на нем пробкой закрепляют в стенке сосуда над контактами свечи зажигания. Элементы, участвующие в испытании: индикатор давления, свеча зажигания, штуцер для заливки горючей жидкости, штуцера для продувки взрывного сосуда подбирают по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемой мембраны не менее чем в два раза. Давление взрыва регистрируют механическим индикатором давления. После каждого эксперимента производят продувку воздухом внутреннего объема сосуда. Необходимую концентрацию смеси паров с воздухом обеспечивают дозировкой жидкости пипеткой через штуцер, который после заливки жидкости закрывают пробкой. Необходимое количество горючей жидкости (например, ацетона C3H6O) для создания стехиометрической концентрации в сосуде рассчитывается по определенной формуле. Изобретение направлено на повышение эффективности защиты технологического оборудования от взрывов за счет увеличения быстродействия мембранного узла и надежности его срабатывания путем сопоставления данных аналитического расчета и экспериментального определения проходного сечения мембраны для конкретного способа ее установки на аппарате. 1 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взврывозащиты технологического оборудования, в частности защиты аппаратов от разрушения при взрыве горючей смеси разрывной мембраной.
На предприятиях химической промышленности широко применяются аппараты, автоклавы, реакторы и коммуникации, работающие под давлением. Сосуд, работающий под давлением, - это герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением. Опасность эксплуатации таких аппаратов заключается в том, что при потере механической прочности стенок обечайки (коррозия, локальный перегрев, трещины и т.п.) или повышении давления может произойти разрушение (взрыв) сосуда, в результате которого потенциальная энергия сжатой среды переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является мембранное предохранительное устройство по заявке РФ №2008140149 (прототип), содержащее фланцы и мембранный узел, состоящий из мембраны и пары зажимных колец.
Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность срабатывания разрывной мембраны.
Технический результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования от взрывов за счет увеличения быстродействия мембранного узла и надежности его срабатывания путем сопоставления данных аналитического расчета и экспериментального определения проходного сечение мембраны.
Это достигается тем, что в способе определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран, заключающемся в том, что во взрывном сосуде осуществляют взрыв паров горючей жидкости посредством воспламенения горючей смеси от электрической искры свечи зажигания, взрывной сосуд оснащают узлом крепления мембраны, который устанавливают в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, параллельно с механическим индикатором давления с тумблером включения двигателя индикатора, а взрывную камеру со свечой зажигания, имеющей кнопку включения зажигания, располагают оппозитно торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, при этом сосуд комплектуют штуцерами для продувки взрывного сосуда после проведения эксперимента, причем штуцер для заливки горючей жидкости с установленной на нем пробкой закрепляют в стенке сосуда над контактами свечи зажигания, при этом элементы, участвующие в испытании: индикатор давления, свеча зажигания, штуцер для заливки горючей жидкости, штуцера для продувки взрывного сосуда подбирают по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемой мембраны не менее чем в два раза, при этом давление взрыва регистрируют механическим индикатором давления, причем после каждого эксперимента производят продувку воздухом внутреннего объема сосуда, а необходимую концентрацию смеси паров с воздухом обеспечивают дозировкой жидкости пипеткой через штуцер, который после заливки жидкости закрывают пробкой, а привод барабана механического индикатора давления включают тумблером.
На чертеже изображена схема устройства для реализации способа определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран.
Устройство для осуществления способа определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран состоит из взрывного сосуда 1, в котором производится взрыв горючей смеси.
Узел крепления мембраны 3 устанавливается в гнездо взрывного сосуда 1 параллельно его оси, в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном 2. Параллельно оси узла крепления мембраны 3, в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном 2, устанавливается механический индикатор 11 давления с тумблером 12 включения двигателя индикатора.
Взрывная камера 5 устройства для осуществления способа расположена соосно и оппозитно торцевой части сосуда 1, закрытой предохранительным экраном 2, и имеет штуцера 4 и 10 для продувки взрывного сосуда 1 после проведения эксперимента. В торцевой части взрывной камеры 5, соосно ей, расположена свеча зажигания 8, имеющая кнопку 9 включения зажигания, выведенную из внутренней части взрывной камеры 5. Штуцер 7 для заливки горючей жидкости с установленной на нем пробкой 6, закреплен в стенке сосуда 1 и расположен над контактами свечи зажигания 8. Толщина пробки 6 с элементами ее крепления к штуцеру 7 эквивалентна толщине стенок сосуда 1 по прочностным характеристикам на «разрыв». Штуцера 4 и 10 для продувки взрывного сосуда 1 оснащены вентильными устройствами (на чертеже не показано), блокирующими прорыв продуктов взрыва горючей смеси.
Таким образом, устройство для осуществления способа определения необходимой площади мембраны оснащено элементами, участвующими в испытании (индикатор 11 давления, свеча зажигания 8, штуцер 7 для заливки горючей жидкости, штуцера 4 и 10 для продувки взрывного сосуда), по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемой мембраны не менее чем в два раза, т.е. испытуемая мембрана 3 в этом устройстве является «слабом звеном системы» для реализации поставленной задачи по определению необходимой площади мембраны для защиты аппаратов от разрушения при взрыве.
Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран осуществляют следующим образом.
Взрывной сосуд 1 оснащают узлом крепления мембраны 3, который устанавливают в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном 2, параллельно с механическим индикатором 11 давления с тумблером 12 включения двигателя индикатора, а взрывную камеру 5 со свечой зажигания 8, имеющей кнопку 9 включения зажигания, располагают оппозитно торцевой части сосуда 1, закрытой предохранительным экраном 2, при этом сосуд 1 комплектуют штуцерами 4 и 10 для продувки взрывного сосуда 1 после проведения эксперимента, причем штуцер 7 для заливки горючей жидкости с установленной на нем пробкой 6, закрепляют в стенке сосуда 1 над контактами свечи зажигания 8.
При этом элементы, участвующие в испытании: индикатор 11 давления, свеча зажигания 8, штуцер 7 для заливки горючей жидкости, штуцера 4 и 10 для продувки взрывного сосуда подбирают по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемой мембраны не менее, чем в два раза.
Воспламеняют горючую смесь от электрической искры, которая образуется подачей высокого напряжения на свечу зажигания 8. Давление взрыва регистрируют механическим индикатором давления 11. Запись давления производят на специальной бумаге в виде зависимости давления P=f(τ) (время).
После каждого эксперимента производят продувку воздухом внутреннего объема сосуда насосом через штуцер 10 при открытом штуцере 4. Необходимую концентрацию смеси паров с воздухом обеспечивают дозировкой жидкости пипеткой через штуцер 7. После заливки жидкости, штуцер 7 закрывают пробкой 6. Привод барабана механического индикатора давления 11 включают тумблером 12, при этом осуществляется запуск электродвигателя, который вращает барабан записывающего устройства индикатора давления 11.
Мембраны (диафрагмы) имеют различные диаметры отверстий для сброса давления, развиваемого при взрыве. Первая диафрагма (заглушка) сплошная, без отверстия, вторая имеет отверстие диаметром d=5 мм, третья - d=10 мм, четвертая - d=15 мм, пятая - d=20 мм. При установке диафрагм №2, 3, 4, 5 продукты сгорания выбрасываются через отверстие этих диафрагм.
Защита обслуживающего персонала от ожога раскаленными продуктами сгорания, выбрасываемыми через отверстие диафрагмы, осуществляется предохранительным экраном 1, который перед проведением эксперимента должен быть опущен. Время развития взрыва в сосуде определяют при установленной заглушке №1 (без отверстия).
Причиной повышения в сосуде (аппарате) при взрыве горючей смеси является тепловое расширение продуктов сгорания за счет тепла, выделяемого при реакции окисления горючего.
Уравнение окисления стехиометрической смеси
где
- количество молей кислорода;
- количество молей азота, углекислоты и воды (
); Q - теплота сгорания, ккал/(кг-моль).
Если принять, что вся теплота сгорания реакции окисления идет только на нагрев продуктов сгорания, то температуру взрыва Твзр (адиабатическая температура горения) можно определить из теплового баланса реакции окисления стехиометрической смеси:
Принимаем при Твзр, равной 2000°C,
Порядок проведения эксперимента.
Перед началом эксперимента сосуд необходимо продуть воздухом с помощью насоса через штуцер 4 при открытом штуцере 10. Продувку производить тридцатью качаниями насоса. После продувки установить заглушку №1 и закрепить втулкой 2. Краны 10 и 4 закрыть. Через штуцер 7 залить в сосуд определенное количество жидкости, соответствующее стехиометрической концентрации.
Расчет необходимого количества горючей жидкости (например, ацетона C2H6O) для создания стехиометрической концентрации в сосуде определяется по формуле
где М - молекулярный вес жидкости; Vk - объем сосуда, л; VB - объем воздуха, необходимый для полного сгорания одной молекулы горючей жидкости, л;
где Рбар - барометрическое давление, мм рт.ст.; V0=22,4 л - объем грамм-молекулы воздуха при 0°C и давлении 760 мм рт.ст.
Заливаемый в сосуд объем (см3) исследуемой жидкости
где ρ - плотность жидкости, г/см3.
Жидкость (ацетон) заполняется пипеткой с особой точностью. После заливки жидкости пробку 6 быстро закрыть, предохранительный экран 1 опустить, произвести выдержку в течение 2 мин (±30 с). После этого включить двигатель индикатора давления 11 и нажатием кнопки включения зажигания 9 поджечь горючую смесь в бомбе.
После взрыва выключить двигатель 11, открыть кран 4 для сброса давления, вывернуть втулку 2 и сменить заглушку №1 на диафрагму №2. Открыть кран 10 и продуть сосуд.
Claims (1)
- Способ испытания взрывозащитных мембран, заключающийся в том, что осуществляют взрыв паров горючей жидкости, взрывной сосуд оснащают узлом крепления мембраны, который устанавливают в торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, параллельно с механическим индикатором давления с тумблером включения двигателя индикатора, а взрывную камеру со свечой зажигания, имеющей кнопку включения зажигания, располагают оппозитно торцевой части сосуда, закрытой предохранительным экраном, при этом сосуд комплектуют штуцерами для продувки взрывного сосуда после проведения эксперимента, причем штуцер для заливки горючей жидкости с установленной на нем пробкой закрепляют в стенке сосуда над контактами свечи зажигания, при этом элементы, участвующие в испытании: индикатор давления, свеча зажигания, штуцер для заливки горючей жидкости, штуцера для продувки взрывного сосуда подбирают по прочности на «разрыв», превосходящей прочность исследуемой мембраны не менее чем в два раза, при этом давление взрыва регистрируют механическим индикатором давления, причем после каждого эксперимента производят продувку воздухом внутреннего объема сосуда, а необходимую концентрацию смеси паров с воздухом обеспечивают дозировкой жидкости пипеткой через штуцер, который после заливки жидкости закрывают пробкой, отличающийся тем, что расчет необходимого количества горючей жидкости (например, ацетона C3H6O) для создания стехиометрической концентрации в сосуде определяется по формуле
где М - молекулярный вес жидкости; VK - объем сосуда, л; VB - объем воздуха, необходимый для полного сгорания одной молекулы горючей жидкости, л;
где Рбар - барометрическое давление, мм рт.ст.; V0=22,4 л - объем грамм-молекулы воздуха при 0°C и давлении 760 мм рт.ст., при этом заливаемый в сосуд объем (см3) исследуемой жидкости
где ρ - плотность жидкости, г/см3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114240/06A RU2570912C2 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114240/06A RU2570912C2 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011114240A RU2011114240A (ru) | 2012-10-20 |
RU2570912C2 true RU2570912C2 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=47144950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114240/06A RU2570912C2 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2570912C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635689C1 (ru) * | 2016-11-18 | 2017-11-15 | Олег Савельевич Кочетов | Стенд для испытаний разрушающихся элементов конструкций зданий и сооружений |
RU2637641C1 (ru) * | 2016-11-25 | 2017-12-05 | Олег Савельевич Кочетов | Способ комплексной оценки изменения параметров взрывозащитных элементов при чрезвычайной ситуации на взрывоопасном объекте |
RU2650995C1 (ru) * | 2017-05-31 | 2018-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Стенд для определения эффективности предохранительных конструкций |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597415C2 (ru) * | 2014-05-15 | 2016-09-10 | Олег Савельевич Кочетов | Установка для исследования взрывозащитных мембран |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3294277A (en) * | 1964-10-26 | 1966-12-27 | Black Sivalls & Bryson Inc | Safety device for pressure vessels |
SU676905A1 (ru) * | 1975-08-04 | 1979-07-30 | Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов | Устройство дл улавливани частей разрушившегос образца |
SU783612A1 (ru) * | 1979-02-15 | 1980-11-30 | Предприятие П/Я Р-6710 | Устройство дл испытани изделий на прочность и герметичность при низких температурах |
SU1154569A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1985-05-07 | Предприятие П/Я М-5121 | Стенд дл гидравлических испытаний корпусов арматуры |
SU1677581A1 (ru) * | 1989-08-25 | 1991-09-15 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Стенд дл динамических испытаний пластин |
RU2008140149A (ru) * | 2008-10-13 | 2010-04-20 | Олег Савельевич Кочетов (RU) | Мембранное предохранительное устройство |
-
2011
- 2011-04-13 RU RU2011114240/06A patent/RU2570912C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3294277A (en) * | 1964-10-26 | 1966-12-27 | Black Sivalls & Bryson Inc | Safety device for pressure vessels |
SU676905A1 (ru) * | 1975-08-04 | 1979-07-30 | Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов | Устройство дл улавливани частей разрушившегос образца |
SU783612A1 (ru) * | 1979-02-15 | 1980-11-30 | Предприятие П/Я Р-6710 | Устройство дл испытани изделий на прочность и герметичность при низких температурах |
SU1154569A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1985-05-07 | Предприятие П/Я М-5121 | Стенд дл гидравлических испытаний корпусов арматуры |
SU1677581A1 (ru) * | 1989-08-25 | 1991-09-15 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Стенд дл динамических испытаний пластин |
RU2008140149A (ru) * | 2008-10-13 | 2010-04-20 | Олег Савельевич Кочетов (RU) | Мембранное предохранительное устройство |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635689C1 (ru) * | 2016-11-18 | 2017-11-15 | Олег Савельевич Кочетов | Стенд для испытаний разрушающихся элементов конструкций зданий и сооружений |
RU2637641C1 (ru) * | 2016-11-25 | 2017-12-05 | Олег Савельевич Кочетов | Способ комплексной оценки изменения параметров взрывозащитных элементов при чрезвычайной ситуации на взрывоопасном объекте |
RU2650995C1 (ru) * | 2017-05-31 | 2018-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Стенд для определения эффективности предохранительных конструкций |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011114240A (ru) | 2012-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2526601C1 (ru) | Стенд для испытаний взрывозащитных мембран | |
CN102937603B (zh) | 高温高压***极限测试仪,测定***极限的方法及应用 | |
RU2570912C2 (ru) | Способ определения необходимого количества горючей жидкости при испытаниях взрывозащитных мембран | |
CN204203148U (zh) | 含难挥发物质混合液体的蒸汽***极限简易测试装置 | |
CN102928466A (zh) | 一种油气***临界参数测试装置及测试方法 | |
CN106768990B (zh) | 一种短距离管道爆轰发生装置 | |
CN101876655B (zh) | 气体易燃性测定仪 | |
CN102608161A (zh) | 直接起爆形成爆轰的临界能量测试方法 | |
RU2477810C1 (ru) | Способ гашения работающего рдтт при испытаниях и установка для его осуществления | |
US4220452A (en) | Detection of gases | |
RU2597415C2 (ru) | Установка для исследования взрывозащитных мембран | |
RU2602544C1 (ru) | Стенд кочетова для испытаний разрушающихся элементов конструкций зданий и сооружений | |
RU2459050C1 (ru) | Способ подбора размера отверстия для легкосбрасываемого элемента конструкции и его массы, предназначенного для защиты зданий и сооружений от взрывов | |
CN113738683B (zh) | 一种防爆风机***性能检测装置及方法 | |
US7005991B1 (en) | Method for anticipating, delaying and/or preventing the risk of spontaneous combustion and/or explosion of an explosive atmosphere | |
Crowl et al. | A method for determining the flammable limits of gases in a spherical vessel | |
RU2566573C1 (ru) | Установка для исследования взрывозащитных мембран | |
Wegener et al. | Tests to evaluate the suitability of materials for oxygen service | |
CN112067659A (zh) | 一种测试可燃液体高压闪点的试验装置 | |
Wong | Measurement of flammability in a closed cylindrical vessel with thermal criteria | |
RU2357915C1 (ru) | Комплекс измерительный | |
RU2015133154A (ru) | Способ определения необходимой площади взрывозащитной мембраны | |
CN212110610U (zh) | 一种阻火器测试*** | |
Addai et al. | „Ignition and explosion behavior of hybrid mixtures of two and three components “. 4 | |
Poli et al. | An experimental study on safety-relevant parameters of turbulent gas explosion venting at elevated initial pressure |