Взрыв® емкостей с перегретыми жидкостями

Многие жидкости хранятся или используются в условиях когда давление их паров значительно превышает атмо­сферное. Примерами являются такие сжиженные горючие газы, как пропан или бутан, хранимые при комнатной температуре, и метан, который должен храниться при пониженной температуре.

где н — внутренняя энергия, V— удельный объем. Примем, что после взрыва сосуда происходит изэнтропическое расширение содержимого. Этот процесс показан на диаграмме давление — удельный объем (р— а) на рис. 2.34 и на диаграмме темпера­тура— энтропия (Θ — s) на рис. 2.35. Начальное состояние 1 лежит в области перегретого пара, так же как и конечное со­стояние^ после изэнтропического расширения до давления окру­жающей среды ро (ниже рассматриваются системы с другими начальным и конечным состояниями). Площадь заштрихован­ного участка на рис. 2.34 совпадает по величине с правой частью уравнения (2.32) и тем самым отвечает удельной работе е.

где индексы fug относятся к жидкости и пару. Для влажного пара давление однозначно определяет температуру системы (и наоборот).

При взрывах сосудов с перегретыми жидкостями возможны три комбинации начальных и конечных состояний:

1) перегретый пар в состояниях 1 и 2 (подобно процессу, показанному на рис. 2.34 и 2.35);

2) перегретый пар в состоянии 1 и влажный пар в состоя­нии 2;

3) влажный пар (включая как насыщенную жидкость, так и насыщенный пар) в состоянии 1 и влажный пар в состоя­нии 2.

Метод оценки є и общей энергии взрыва E в принципе оди­наков для любой из этих комбинаций, однако для разных на­чальных состояний используются разные термодинамические таблицы. Последовательность расчета E следующая.

1. Оцениваются параметры начального состояния (pi, vi, s_if Ui или hi).

2. Принимается, что изэнтропическое (s₂ = $i) расширение происходит до атмосферного давления. Определяются о₂, н₂ или Zz₂.

3. Вычисляется удельная работа е из уравнения (2.32).

4. Вычисляется суммарное энерговыделение E = ет, где

т — масса жидкости, первоначально находившейся в со­суде.

где Vj — объем сосуда, а затем вычисляется E

Опишем, различия между отмеченными тремя случаями. В слу­чаях 1 и 2 параметры начального состояния получаются из таблицы для перегретого пара при известных pi и T_i. В случае 1 таблицы перегретого пара используются и для определения па­раметров конечного СОСТОЯНИЯ при известных р2 = Po, S₂ = Sb тогда как в случае 2 должны использоваться таблицы насыщен­ного пара, для чего предварительно по известной энтропии s₂ = S₁ определяется сухость пара х₂. В случае 3 все величины находятся из таблиц насыщенного пара с начальной сухостью Xi, определяемой из реального или предполагаемого начального удельного объема. Этот случай, вероятно, наиболее общий для взрывов сосудов, содержащих перегретую жидкость. Предпола­гаемый начальный удельный объем для частично ^полненного сосуда получается из уравнений (2.35), если известны оценочное

и Зак. 89

значение т и объем сосуда Vi- Таблицы термодинамических па- раметрбв для хладагентов приведены в [28], для водяного пара — в [313], а. для таких горючих, как пропан, этилен и эт