1 泄爆原理及安全性分析 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 計(jì)基本原則 本次課程設(shè)計(jì)旨在為以一給定容器及相關(guān)參數(shù)為基準(zhǔn)，通過(guò)計(jì)算其泄壓面積來(lái)設(shè)計(jì)泄爆管與安全泄放面積等實(shí)際問(wèn)題。因此本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)遵從實(shí)用原則，一切從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，應(yīng)用大量由實(shí)踐得出的經(jīng)驗(yàn)公式及修正系數(shù)，力求得出結(jié)果貼近實(shí)際應(yīng)用，使計(jì)算結(jié)果切實(shí)可用。 化原則 ： 由于此次課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，同時(shí)以我們現(xiàn)在已有的知識(shí)不足以深刻探求過(guò)多的實(shí)際的復(fù)雜問(wèn)題。因此本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用了很多的簡(jiǎn)化過(guò)程，忽略了許多的影響因素，并做了許多的假設(shè)。使設(shè) 計(jì)計(jì)算過(guò)程有了一定程度上的簡(jiǎn)化。 計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)內(nèi)容 徑和安裝方位等參數(shù)的計(jì)算與確定（要求采用帶 45彎頭） 量的計(jì)算 計(jì)準(zhǔn)則 計(jì)成果概述 本次的課程設(shè)計(jì)中，根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上所給出的已知容器尺寸以及相關(guān)參數(shù)，通過(guò)基本參數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算后，算出了最小的泄壓面積。隨后通過(guò) L/D、湍流影響、泄壓管影響進(jìn)行修正得出最終的泄壓面積。之 后根據(jù)泄壓面積算出了泄 2 爆管的相關(guān)參數(shù)，并結(jié)合一定的材料初步設(shè)計(jì)了泄爆管安裝方位，并畫(huà)出了簡(jiǎn)圖。此外，根據(jù)基本參數(shù)算出了反沖力及其持續(xù)時(shí)間，沖量等。最后根據(jù)課程設(shè)計(jì)書(shū)及其他文獻(xiàn)材料確定了安全泄放區(qū)域、防護(hù)措施以及泄爆裝置的安裝與維護(hù)措施。 通過(guò)上面所述的大致過(guò)程，編寫(xiě)出了課程設(shè)計(jì)書(shū)，并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的排版。 除此之外，本次課程設(shè)計(jì)，我從 一開(kāi)始一臉茫然的狀態(tài) ，到慢慢與同學(xué)們探討，向 學(xué)長(zhǎng)們 請(qǐng)教，一步步的解決了許多問(wèn)題。這不但讓我 解決了這次困難的課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了許多思維方式跟學(xué)習(xí)方法 ，更讓 我學(xué)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。 2 泄爆原理及安全性分析 爆原理 泄爆的防護(hù)原理： 泄爆是一種可以預(yù)防爆炸壓力上升到不可接受水平的措施，泄爆通過(guò)使主要爆炸過(guò)程發(fā)生在敞開(kāi)安全的地方而非建筑物內(nèi)或粉塵加工容器內(nèi)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。 在容腔壁面上設(shè)計(jì)一定的薄弱部位，該薄弱部位在爆炸形成的早期階段即可打開(kāi)。燃燒著的物料以及燃燒產(chǎn)物得以釋放，從而降低容腔內(nèi)的超壓。泄爆后容腔內(nèi)的殘余壓力稱為降低的爆炸壓力 線 種情況下，容腔內(nèi)的最大壓力可達(dá)到或超過(guò) 10多數(shù)廠房建筑都不能承受這種幅值的爆炸壓力作用。在泄爆情況下，其產(chǎn)生的最大壓力相比前者較低，如圖曲線 置位置以及泄壓裝置的開(kāi)啟壓力等有關(guān)，同時(shí)還受到其它因素的影響。泄爆系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)應(yīng)確保 個(gè)容腔的各個(gè)部分，例如進(jìn)出口、滑閥等都可能承受爆炸壓力的作用，因此在估算整個(gè)容腔的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮到這些承受爆炸壓力作用的部件?？梢杂萌萸蛔畋∪醪糠值脑O(shè)計(jì)強(qiáng)度來(lái)表示整個(gè)容腔的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 3 圖 爆和非泄爆情況下，典型的壓力時(shí)間曲線。 全性分析 安全性分析流程圖 4 行下一步安全性分析。 此，當(dāng)要泄放的物質(zhì)是有毒的，或者可能造成嚴(yán)重的危害，采用泄爆措施是不安全的，此時(shí)應(yīng)該采用承爆或抑爆措施。在本容器設(shè)備的工藝中，所泄放是是無(wú)毒無(wú)害物料，進(jìn)行下一步的安全性分析。 設(shè)備的物料具有燃爆特性，進(jìn)行下一步安 全性分析。 必須要考慮設(shè)備強(qiáng)度、配置情況和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而通過(guò)計(jì)算得到泄爆面積。進(jìn)行下一步安全性分析。 附： (6)廠房的配置結(jié)構(gòu)。當(dāng)容器的長(zhǎng)徑比增大時(shí)，其爆炸效應(yīng)顯著增強(qiáng)。 (7)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到容積非常小的容器，要 對(duì)這類容器進(jìn)行泄爆實(shí)際上是非常困難的，因此必須將容器設(shè)計(jì)為在最大 爆炸壓力作用下而不發(fā)生破裂來(lái)加以防護(hù)。在某些容積較小的容器中，由 于其具有較大的內(nèi)表面積，因而其最大爆炸壓力可能降低到低于標(biāo) 準(zhǔn)測(cè)試 得到的最大爆炸壓力值。當(dāng)容器不是按照壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 則很難準(zhǔn)確估算其強(qiáng)度。此時(shí)應(yīng)根據(jù)最薄弱的連接部件的強(qiáng)度（例如連接 銷、鉚釘連接或者其它連接方式的強(qiáng)度）來(lái)確定容器能夠承受的爆炸壓力。 容器壁的面積比較，能否提供足夠的泄爆面積。在本容器設(shè)備中，泄爆面積及容器壁面積的計(jì)算在第二章中，由此可以知道，本容器設(shè)備是可以提供足夠的泄爆面積的。進(jìn)行下一步安全性分析。 附：是否存在足夠泄爆的面積？在尺寸較小的緊湊型容器中，工藝出料口和進(jìn)料口 都能提供足夠的泄爆面積，但同時(shí)還需考慮其發(fā)生傳爆的可能性。 爆或抑爆等系統(tǒng)，必須防止燃燒波沿相互連接的管道發(fā)生傳播。只要采用了合適的隔爆措施，就可以認(rèn)為泄爆或抑爆過(guò)程中發(fā)生的點(diǎn)火總是局限于這兩種防護(hù)措施所保護(hù)的容器內(nèi)（即不會(huì)發(fā)生燃燒波的傳播）。如果沒(méi)有采取合理的隔爆措施，則需假定通過(guò)連接管道發(fā)生射流點(diǎn)火現(xiàn)象， 5 因而需要采取更嚴(yán)格的安全措施。本容器設(shè)備是單獨(dú)的泄爆容器，可以不考慮泄爆容器與其他工藝單元的隔爆措施。進(jìn)行下一步安全性分析。 力，因此容器外必須存在安全泄放區(qū)域。其中，安全泄放區(qū)域的確定詳見(jiàn)第二章。進(jìn)行下一步安全性分析。 附：（ 12）危險(xiǎn)泄放區(qū)。泄爆口的設(shè)置應(yīng)確保不會(huì)對(duì)人員造成傷害，并盡可能地降低泄爆時(shí)所產(chǎn)生側(cè)火災(zāi)和爆炸波效應(yīng)。對(duì)此，需要進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，從而合理確定泄爆時(shí)可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)區(qū)域范圍，相應(yīng)地，應(yīng)考慮防止人員進(jìn)入這種危險(xiǎn)區(qū)域。在正常運(yùn)行過(guò)程中，必須防止人員進(jìn)入泄爆口或泄爆管的泄放區(qū)域。 爆噴射出的火球體積可能非常大，盡管可以將爆炸泄放到敞開(kāi)的區(qū)域，如果不能泄放到敞開(kāi)的安全區(qū)域，則應(yīng)考慮采用泄爆管將這種燃燒著 的泄放物泄放到建筑物外比較安全的地方。在本容器設(shè)備考慮采用了泄爆管進(jìn)行安全泄放，進(jìn)行下一步安全性分析。 第二章有泄壓管的詳細(xì)設(shè)計(jì)，由此可以知道本容器設(shè)備可以安裝泄爆管。進(jìn)行下一步安全性分析。 以確定泄爆措施的安全性，進(jìn)而可以著手進(jìn)行泄爆的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 要建立確保泄爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行安全性的文件。保證泄爆系統(tǒng)的長(zhǎng)期正常的運(yùn)行。 器尺寸 6 知基本參數(shù) 塵處理工藝在常溫 、 （ 注： ； 00大爆炸壓力 0泄爆裝置開(kāi)啟壓力： 算流程圖 7 入?yún)?shù)確定 000間接計(jì)算可得參數(shù) 8 腔設(shè)計(jì)壓力的選取原則 果設(shè)備變形可接受，卸壓容腔的 。 。 照 爐與壓力容器標(biāo)準(zhǔn)或類似標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的容腔 ，其最大許用工作壓力（用 以通過(guò)計(jì)算確定。 壓措施應(yīng)防止容腔內(nèi)形成的最大壓力 時(shí)還應(yīng)考慮壓力上升速率引起的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，這種動(dòng)態(tài)效應(yīng)可用動(dòng)載荷因子（ 示如下： 式中： 卸壓過(guò)程中產(chǎn)生的最大壓力值 9 在容腔發(fā)生變形或爆炸時(shí)根據(jù)靜態(tài)壓力計(jì)算得到的容腔強(qiáng)度 s 最大沖擊擾度 靜荷載擾度，或者是當(dāng)以靜態(tài)方式加載最大載荷時(shí)系統(tǒng) 產(chǎn)生的位移。 (1) 如果沒(méi)有詳細(xì)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析數(shù)據(jù)，可以假設(shè)在最壞情形下取 根據(jù)容腔最薄弱的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2)可以設(shè)置與卸壓面積相當(dāng)?shù)淖銐虻男秹嚎冢乐?（根據(jù)靜載荷計(jì)算得到）的三分之二。 (3)可以依據(jù)對(duì)泄爆壓力曲線和容腔結(jié)構(gòu)響應(yīng)的分析結(jié)果，對(duì) （ 1）上半部分圓柱體體積計(jì)算： 3m （ 2）下半部分圓臺(tái)體積計(jì)算： 222 3/ m （ 3）容器體積： 321 （ 1） H 等于料斗底部到泄壓口頂部的垂直距離 10 （ 2） 等于料斗體積加上泄壓口頂部以 下 圓柱的體積 （ a）圓柱部分的體積 321 （ b）直徑為 222 m （ c） = （ d） 是圖 (b)的陰影部分。 （ 3） H/ （ 4） 0 . 54 e = 假定為圓柱形斷面。 （ 5） （ 6） D e f （ 1）泄壓裝置面密度： （ 2）泄壓裝置關(guān)系質(zhì)量： 算容腔所需的最小泄爆面積 （泄爆指導(dǎo)書(shū)上）計(jì)算必要的泄壓面積 位 式中： 根據(jù)式 (計(jì)算得到的泄壓面積 泄壓裝置靜態(tài)破裂壓力的標(biāo)稱值 ( 11 爆燃指數(shù)（ V = 容腔體積（ 爆燃最大壓力（ 爆燃泄壓后降低的壓力（ 115 適用于點(diǎn)火前的初始?jí)毫?1 0.2 的適用范圍為： （ 1） 5 2 （ 2） 10 00 m/ 3） 0.1 V 10,000 m 3 （ 4） （ 1） 足初始?jí)毫m用條件 （ 2） 0足最大壓力適用條件 爆燃過(guò)程中產(chǎn)生的最大壓力和最大壓力上升速率是爆燃防護(hù)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)。密閉容器爆燃的關(guān)鍵特征即是能達(dá)到的最大壓力 及最大壓力上升速率 (dP/dt)力上升速率較高意味著用于成功泄壓的時(shí)間極短。反之，如果壓力上升速率較低，則允許泄壓過(guò)程相對(duì)較慢而能確保有效泄壓。從所要求的泄壓面積的角度，當(dāng)其它參數(shù)保持不變時(shí)，壓力上升速率越大，有效泄壓所需的面積越大。 （ 3） 00足爆燃指數(shù)適用條件 粉塵的爆炸特性，即在密閉容器中實(shí)驗(yàn)測(cè)定的 兩個(gè)參數(shù)可以在 10見(jiàn)第 2章 ）。 參數(shù)表征了粉塵的爆炸特性，其單位為 m/s，可以根據(jù)下述方程計(jì)算得到： 12 式中 ,（ dp/dt）大壓力上升速率。 （ 4） V=滿足容腔體積適用條件 。 容腔的特征： 。 般地，容腔容積是指用于泄爆面積計(jì)算的自由空間體積，例如收塵器中就不能包括濾塵袋的體積。 L/緊湊型容腔中，火焰的運(yùn)動(dòng)不會(huì)受到軸向流動(dòng)的影響，因而在這種密閉容器中的火焰速度可以保持相對(duì)較低的速度，且對(duì)大多數(shù)粉塵而言，其產(chǎn)生的最大超壓大致為 10倍初始?jí)毫?。但在長(zhǎng)型容器中，容器內(nèi)的軸向流動(dòng)能引起火焰加速并達(dá)到很高的火焰速度，因而產(chǎn)生很高的爆炸 壓力，特別是當(dāng) L/爆炸壓力更高。故此， L/ （ 5） 足爆炸裝置開(kāi)啟壓力適用條件。（ 泄壓過(guò)程中達(dá)到的最大壓力即 壓面積和泄壓裝置慣性質(zhì)量的復(fù)雜函數(shù)。當(dāng)泄壓面積與容腔容積之比較大時(shí)， 降低泄壓面積時(shí)， 泄壓面積趨近于零時(shí)， 結(jié)論 ：根據(jù)本課題給 出條件可以按公式 將上述數(shù)據(jù)代入，運(yùn)算得， 據(jù)容腔 L/D 修正公式 （ 1）當(dāng) L/D 小于等于 2時(shí)，應(yīng)設(shè) 0v。 （ 2）當(dāng) L/D 值大于 2且小于等于 6時(shí)，按照下式計(jì)算所需的泄壓面積 式中 ) = ， 13 （ 3）對(duì)于頂部給料的儲(chǔ)罐、料斗和筒倉(cāng)，只要利用所有校正因子后計(jì)算得到的基本泄壓面積不超過(guò)容腔的斷面積，式 。 由于前面所算 L/D=滿足條件（ 1），因此 應(yīng) 有 0v。 于是有 01 根據(jù)公式及使用條件可得 設(shè)備或建筑物進(jìn)行高速 湍流校正 作用于未燃物料的火焰面積增加，從而導(dǎo)致火焰速度增加。 氧化劑混合物初始處于靜止?fàn)顟B(tài)，容器中初始湍流導(dǎo)致壓力上升速率增大，其產(chǎn)生的最大壓力也略有增加。湍流導(dǎo)致所需的泄壓面積增加。圖 體和粉塵流動(dòng)通過(guò)容腔內(nèi)的障礙物時(shí)也會(huì)產(chǎn)生湍流。在如管道等加長(zhǎng)容腔中，湍流的產(chǎn)生得以增強(qiáng)，火焰速度達(dá)到很高的值，引起爆燃向爆轟的轉(zhuǎn)變。在泄壓過(guò)程中，由于未燃?xì)怏w 流動(dòng)通過(guò)泄壓開(kāi)口，可能在容腔內(nèi)部和外部產(chǎn)生湍流。 14 圖 烷空氣混合物中湍流對(duì)最大壓力和壓力上升速率的影響。 （ 1）式 都小于 20m/該式可以計(jì)算得到所需泄爆面積的最小值。 （ 2）為運(yùn)用式 向平均空氣 速度可以由下式計(jì)算得到： 式中： 流經(jīng)設(shè)備的體積流率（ L = 空氣和產(chǎn)品流動(dòng)方向上設(shè)備的總長(zhǎng)度（ m） V = 設(shè)備容積 ( （ 3）如果周向（即切向）空氣速度是設(shè)備內(nèi)部的切向空氣速度，則 .5 式中 設(shè)備內(nèi)的最大切向空氣速度。 （ 4） 以及 可以由熟悉設(shè)備設(shè)計(jì)、運(yùn)行狀況的人員計(jì)算得到。 （ 5）實(shí)測(cè)或計(jì)算結(jié)果應(yīng)有詳細(xì)的文檔記錄，供泄壓設(shè)計(jì)人員和有關(guān)管理機(jī)構(gòu)應(yīng)用。 （ 6）如果得到的 0 m/設(shè) 1v。 （ 7）如果 0 m/可以利用下式計(jì)算 式中 , B) = 是 的最大值。 （ 8）存在粉塵爆炸危險(xiǎn)的建筑物泄壓時(shí)，可以由 15 （ 9）可以通過(guò)利用部分體積公式 當(dāng)減少這些建筑物所需的泄 壓面積。 根據(jù)本題 所給出條件以及具體情況的分析可知 ， 本題應(yīng) 不考慮動(dòng)態(tài)因素影響。因此忽略湍流影響。得 12 壓裝置慣性質(zhì)量的影響 如果無(wú)慣性的泄爆裝置，設(shè)泄爆面積為 給定 腔內(nèi)降低的爆炸壓力為 達(dá)到同樣的泄爆效果，采 用有慣性的泄爆裝置，其泄爆面積為 泄爆效率 式中 于泄爆面積修正。 16 （ 1）當(dāng)泄壓裝置的慣性質(zhì)量小于等于 40 kg/ 50 采用式 壓面積的增大量可按 。 （ 2）當(dāng)泄壓裝置的慣性質(zhì)量 過(guò)式 要對(duì)泄壓面積進(jìn)行調(diào)整。 式中： 慣性質(zhì)量臨界值（ n = 泄壓裝置數(shù)量 V= 體積 ( 50 m/ 3）如果 M 則泄壓面積需要額外增加泄壓面積 算如下： 式中： 由 M = 泄壓裝置的 慣性質(zhì)量（ kg/ （如果 75 式 5。） （ 4）當(dāng) M ， 選取泄壓膜片慣性質(zhì)量 M=20 kg/n=1 V= 00入公式 得 于 M， 滿足條件（ 4） 17 因此23 A 23 A =筑物體積效應(yīng)修正 些車間的粉塵爆炸危險(xiǎn)性通常與沉積在地板和其它表面的可燃物料，以及加工設(shè)備內(nèi)部的物料等有關(guān)。 需的最低泄壓面積可以根據(jù)整個(gè)建筑物的體積，也可以根據(jù)部分體積確定。部分體積的確定方法如下： （ 1）從實(shí)際建筑物或與工藝設(shè)備和物料相似設(shè)施的地板上至少收集三個(gè)具有代表性的樣品。樣品的獲取需在計(jì)量的地板面積 4 （ 2）對(duì)每一個(gè)地板粉塵樣品稱量質(zhì)量，并計(jì)算平均質(zhì)量 位 g）。 （ 3）從計(jì)量面積區(qū)域 塵沉積表面上）收集至少兩個(gè)具有代表性的樣品。這些沉積表面可以在任何平面上，包括梁、架子和工藝設(shè)備和結(jié)構(gòu)的外表面。計(jì)算總表面積這些粉塵沉積表面的總表面積 （ 4）對(duì)每一個(gè)樣品稱量質(zhì)量并計(jì)算其平均質(zhì)量 位 g）。 （ 5）確定可能從工藝設(shè)備中泄漏到建筑物中的可燃粉塵的總質(zhì)量 （ 6）按照 燃粉塵爆炸壓力與壓力上升速率的測(cè)定方法對(duì)粉塵樣品進(jìn)行測(cè)試，確定 以及對(duì)應(yīng)于最大的 的最佳粉塵爆炸濃度 （ 7）利 用 筑物體積 V,以及 = 利用式 小節(jié)中的相關(guān)規(guī)定計(jì)算泄壓面積 泄壓面積是整個(gè)建筑物內(nèi)都充滿可燃粉塵時(shí)進(jìn)行泄壓所需的面積。 （ 8）計(jì)算最壞情況下，采用下式計(jì)算建筑物部分體積分?jǐn)?shù) 18 式中： 最壞情況下建筑物的部分體 積 分?jǐn)?shù) M f =地板 樣 品的平均 質(zhì) 量（ g） 計(jì) 量地板面 積 。 最佳粉 塵 爆炸 濃 度 H =建筑物天花板高度 M s =沉 積 表面 樣 品的平均 質(zhì) 量（ 單 位 g） 沉 積 有粉 塵 的 表面的 總 面 積 沉 積 粉 塵 表面的 計(jì) 量取 樣 面 積 V = 建筑物體 積 工 藝設(shè)備 可能泄漏到建筑物內(nèi)的可燃粉 塵 的 總質(zhì)量 （ a） 計(jì) 算 過(guò) 程中 應(yīng) 采用幾種 樣 品 最低 值 。如果沒(méi)有 計(jì) 量取 樣 面 積 下的 ， 可以在 該 式中取 為 200g/ （ b）如果沒(méi)有 計(jì) 量取 樣 面 積值 M f / A s/A 且一直根據(jù) 造、 加工和可燃固體 顆 粒物 處 理 過(guò) 程中火災(zāi)與粉 塵 爆炸 預(yù) 防 標(biāo) 準(zhǔn)使 這 些 設(shè) 施得到有 效的清 掃 和 維護(hù) ， 則 上述比 值 可以采用近似 值 ， 這 些近似 值 是基于整個(gè)地板區(qū)域 和其它表面上 （注：地板和沉 積 表面由 3）中定 義 ）沉 積 的粉 塵層 厚度 為 1/32 積 密度 為 800 kg/基 礎(chǔ) 上得到的。 對(duì)應(yīng) 上述情況的近似值為 640 g/ （ 9） 如果 計(jì) 算得到的 1， 則 最少需要的泄 壓 面 積 等于 （ a）如果 ， 則 無(wú)需 進(jìn) 行爆燃泄 壓 。 （ b）如果 1 ， 則 所需的最低泄 壓 面 積 計(jì) 算如下 ： 19 本課程設(shè)計(jì)中 由于設(shè)計(jì)所需資料不全，故可近似 忽略建筑物體積效應(yīng)影響， 因此取34 A =m 壓管影響的修正 則應(yīng)根據(jù)下式計(jì)算泄壓管的影響。求解過(guò)程是迭代求解，因?yàn)?是 式中： 在泄壓口上連接有泄壓管時(shí)所需的泄壓面積（ 用式 式中： 泄壓裝置標(biāo)稱靜態(tài)開(kāi)啟壓力（ V =容腔體積（ 泄壓管的總長(zhǎng)度（ m） 20 得到修正式 的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)裝置阻力系數(shù)值。 式中： K = 泄壓管道的總阻力系數(shù) 種裝配件的阻力系數(shù) U = 流體速度 泄壓管道的水力直徑（ m） 充分發(fā)展湍流的達(dá)西（ D摩擦因子。 能得到泄壓面積的兩個(gè)解。此時(shí)，選擇泄壓面積較小者。 果這些方程得不到泄壓面積的解，在應(yīng)通過(guò)減小泄壓管道長(zhǎng)度或增加容腔的強(qiáng)度使容腔能承受較高的 可以兩者同時(shí)采用，從而對(duì)泄壓設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。 不能采用式 則不能采用 0%以上， 流式篩漿機(jī)和防雨罩，只要能夠通過(guò)管道阻力系數(shù) 泄壓管道上就可以安裝上述附件。 可以在式 式中： 21 , B) = 的最小值 ( V/0歸納了本章不同粉塵泄壓模型的適用條件 表 粉塵泄壓模型 運(yùn)用 泄壓管道 1.2 對(duì)壓力） 泄壓裝置慣性質(zhì)量 40 kg/許分部分積泄壓 1 L/D 6 （最后計(jì)算泄壓管的影響） 部分體積泄壓 允許采用泄壓管 泄壓裝置慣性質(zhì)量 40 kg/1.2 對(duì)壓力） 1 L/D 6 （最后計(jì)算泄壓管的影響） 較高的初始?jí)毫?無(wú)泄壓管 泄壓裝置慣性質(zhì)量 40 kg/4 壓） 整個(gè)體積內(nèi)爆燃 1 L/D 6 （最后計(jì)算初始?jí)毫ι叩挠绊懀?泄壓裝置慣性質(zhì)量 對(duì)壓力） 無(wú)泄壓管 泄壓裝置慣性質(zhì)量 40 kg/許部分空間泄壓 1 L/D 6 本題中由于條件不足，可以忽略泄壓管對(duì)泄壓面積的影響，因此 22 取4A = 爆管長(zhǎng)度計(jì)算與確定 泄壓管道的最大長(zhǎng)度必須滿足下面的不等式： 式中： , B) = 的最小值 ( V/D= 00參數(shù)代入公式，計(jì)算得 10,泄爆管長(zhǎng)度選取 選取 L=35m 爆管半徑計(jì)算 假設(shè)泄爆管為圓形，則 ，則 D=爆管設(shè)計(jì) 泄爆管設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 中幾種泄爆管的設(shè)計(jì)形式是禁止采用的。應(yīng)明確的問(wèn)題是，針對(duì)特定的設(shè)計(jì)條件，必須采用合理的設(shè)計(jì)指南。如果降低的爆炸壓力的計(jì)算方法是在實(shí)驗(yàn) 結(jié)果的基礎(chǔ)上提出的，也可以采用其它設(shè)計(jì)方法。 在泄爆管設(shè)計(jì)中，需要考慮的其它因素包括： 23 彎頭位置設(shè)計(jì)所依據(jù)的實(shí)驗(yàn)條件是在距泄爆管出口 1此，不強(qiáng)調(diào)彎頭位置必須靠近泄爆口的位置。建議彎頭位置距離泄爆口至少 2m。 建議在泄爆管上只設(shè)置一個(gè)彎頭。實(shí)驗(yàn)研究表明，如果在泄爆管上設(shè)置有兩個(gè)彎頭，則所得到的降低的爆炸壓力將會(huì)升高。 泄爆管內(nèi)的壓力可能達(dá)到泄爆容器內(nèi)的壓力值。因此泄爆管應(yīng)具備足夠高的強(qiáng)度，從而可以承受相應(yīng)的爆炸壓 力。有些情況下，盡管泄爆管內(nèi)的壓力甚至可以高于容器內(nèi)的壓力，但這些壓力對(duì)泄爆管的作用時(shí)間極短。 本指南中所規(guī)定的彎頭是急轉(zhuǎn)式彎頭，因?yàn)檫@種形式的彎頭代表了最壞的情形。如果采用緩變式彎頭，則在其它條件相同的情況下，泄爆管內(nèi)的壓力要低于急轉(zhuǎn)式彎頭內(nèi)的壓力。建議在計(jì)算帶緩變式彎頭的泄爆管的 L/用泄爆管的外輪廓線（見(jiàn)圖 ）。如果彎頭曲率半徑 /泄爆管直徑之比小于 2，則泄爆管的長(zhǎng)度 將彎頭考慮成急轉(zhuǎn)式彎頭，并采用附錄 6中的 。 爆炸容 器和泄爆管均應(yīng)進(jìn)行緊固安裝，以承受反沖力作用。 只要格柵的網(wǎng)格尺寸不是太小，泄爆管出口端安設(shè)的保護(hù)格柵對(duì)降低的爆炸壓力 24 影響不大。但采用輕質(zhì)蓋板進(jìn)行保護(hù)時(shí)可能導(dǎo)致降低的爆炸壓力增大。 由于本次課程設(shè)計(jì)要求為水平泄壓，則下圖為車間容器泄爆管安裝方位俯視圖 6 反沖力及持續(xù)時(shí)間、沖量的計(jì)算 沖力計(jì)算 無(wú)卸壓管時(shí)，應(yīng)采用下式確定作用在容腔上的反沖力： 式中： 燃燒 卸壓引起的最大反沖力 a = 單位變換因子 100 (1) v = 卸壓面積 m2( 25 卸壓過(guò)程中形成的最大壓力 =100 ， m ,略泄爆管的影響，代入公式 反沖力 沖持續(xù)時(shí)間計(jì)算 應(yīng)根 據(jù) 式中： 卸壓口打開(kāi)后，脈沖壓力的持續(xù)時(shí)間 ( b = 10 3(0 3) 未卸壓情況下產(chǎn)生的最大壓力 卸壓過(guò)程中產(chǎn)生的最大壓力 V = 容腔容積 卸壓面積 (無(wú)卸爆管 ) m2( 0V= 258.8 代入公式 沖量計(jì)算 在爆燃卸壓過(guò)程中，卸壓容腔的輔助結(jié)構(gòu)受到的總沖量可以用下式表達(dá)： 26 式中： I = 輔 助 結(jié) 構(gòu)受到的 總 沖量 燃 燒 卸 壓過(guò) 程中受到的最大反沖力 t f = 卸 壓 口 打開(kāi)后，脈沖 壓 力的持 續(xù)時(shí)間 (數(shù)選取及代入計(jì)算 由上述 計(jì) 算可得，反沖力 脈沖 壓 力的持 續(xù)時(shí)間 代入公式 計(jì) 算得 總 沖量 I= 安全卸放區(qū)域確定及維護(hù)措施 全泄防區(qū) 與泄爆容器內(nèi)會(huì)形成高壓一樣，在泄爆容器外部由于泄放的火球與爆炸波，可能形成泄爆的二次效應(yīng)。必須考慮到泄爆產(chǎn)生的這些二次效應(yīng)，從而對(duì)人員或附近的設(shè)備或者建筑物提供合適的防護(hù)。 實(shí)際上，泄爆不僅僅是將粉塵云和火焰泄放出來(lái)的事情。泄爆過(guò)程中釋 放的火焰和粉塵粉塵云的尺寸和量可能很大（見(jiàn)圖 表明粉塵泄爆時(shí)的產(chǎn)生的火球）。因此在泄爆區(qū)域以外也存在著一定的危險(xiǎn)性，可能造成人員的傷害或設(shè)備的損壞。已有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)泄爆危險(xiǎn)區(qū)域范圍的估算方法進(jìn)行了研究（見(jiàn)第十二章）。 因此，在泄爆過(guò)程中將泄放物釋放到一個(gè)安全的地方是非常重要的，在工廠布局設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮到這種因素的影響。如果粉塵加工設(shè)備不能設(shè)置在敞開(kāi)場(chǎng)所，則最好應(yīng)能夠在泄爆時(shí)采用泄爆管將燃燒著的粉塵云泄放到安全的地方（見(jiàn) 一般地，如果工廠尚未進(jìn)行正常生產(chǎn)過(guò)程中，且廠房屋頂部分的人員通行可以得到 嚴(yán)格限制，應(yīng)優(yōu)先選擇使泄爆口或泄爆管穿過(guò)廠房屋頂使其出口朝上。如果樓上設(shè)置有相關(guān)工藝設(shè)備，且周圍建筑物有足夠的間距，則采用側(cè)向泄爆，同時(shí)要求不會(huì)形成危險(xiǎn)。 27 球尺寸 危險(xiǎn)距離 應(yīng)采取措施降低火球溫度與壓力導(dǎo)致人員傷亡和設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn) 編制文件的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可以用于減小 于粉塵爆燃泄壓，距離 表示： 1/ 3(式中： D =（正面）到泄壓口的軸向距離 (m) K = 火焰長(zhǎng)度系數(shù) K = 10,對(duì)金屬粉塵 ;K = 8，對(duì)化學(xué)和農(nóng)業(yè)粉塵 V = 泄壓容腔的體積（ n =均勻布置的泄壓口的數(shù)量 據(jù)式 0m。 泄壓口中心線算起）應(yīng)計(jì)算為 的尺寸相同，火球一半的高度位于泄壓口中心線以上，火球的另一半位移中心線以下。 假定 K=10， n=1， 由上述計(jì)算知 V=將以上參數(shù)代入公式 D=此安全泄放區(qū)域?yàn)橐匀萜鳛橹行?，?部爆炸波壓力分布 如果是立方體容器進(jìn)行泄壓， a 值可以用式 28 式中： a =外部壓力 ( 降低的壓力 ( 泄壓面積 (V = 容腔體積 (根據(jù)前面計(jì)算知： =258.8 m ,代入 a=最大外部壓力計(jì)算 對(duì)于較長(zhǎng)的距離 r (單位 m)，最大外部壓力 r ,可以用式 式中： r = 最大外部壓力 a = 外部壓力 (D = 火球的最大長(zhǎng)度 (m) r = 距離泄壓 口的距離 (m) 根據(jù)上述計(jì)算， D=a=代入公式，得 :r=r(護(hù)措施 為減小泄爆危險(xiǎn)區(qū)的范圍，運(yùn)用導(dǎo)流板是一種可行的途徑。對(duì)此，英國(guó)健康與安全管理局（ 驗(yàn)中，采用的爆炸容器容積為 體上，這些實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)導(dǎo)流板面積增加時(shí)，或者增大導(dǎo)流板的安裝角度均改善了裝置的運(yùn)用效果。但這種導(dǎo) 29 流板對(duì)降低的爆炸壓力幾乎沒(méi)有影響。圖 板設(shè)計(jì)實(shí)踐的一些修改情況，以及導(dǎo)流板可能采用的設(shè)計(jì)和安裝情況。 導(dǎo)流板的面積應(yīng)至少是泄爆口面積的三倍，且導(dǎo)流板的尺寸不應(yīng)小于 流板應(yīng)與水平面之間至少保持 45 的傾角（但 60 效果更佳），從而將泄放出的火球朝向上方噴出。導(dǎo)流板的安裝位置距泄爆口應(yīng)有一定的距離，以確保導(dǎo)流板不會(huì)對(duì)泄放過(guò)程形成阻礙，從而導(dǎo)致泄爆容器內(nèi)的最大降低壓力升高。但同時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)流板的安裝位置也不宜距泄爆口太遠(yuǎn)。如圖 炸測(cè)試表明 中 以取得較為滿意的效果，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，也可 以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該距離加以修正。所安裝的導(dǎo)流板應(yīng)能承受泄爆過(guò)程中產(chǎn)生的力的作用，該作用力可可以用降低的爆炸壓力乘以導(dǎo)流板面積計(jì)算得到。 導(dǎo)流板的安裝運(yùn)用可以限制泄爆火球在水平方向的延展程度，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)如圖 球長(zhǎng)度大致是無(wú)導(dǎo)流板時(shí)火球長(zhǎng)度的一半左右。第十二章將介紹泄爆時(shí)產(chǎn)生的火球長(zhǎng)度的估算方法。導(dǎo)流板以遠(yuǎn)的隔離距離，應(yīng)根據(jù)工廠運(yùn)行期間人員隔離該危險(xiǎn)區(qū)域的要求來(lái)進(jìn)行規(guī)定。導(dǎo)流板側(cè)向和橫向的隔離范圍的設(shè)置，原則上應(yīng)確保泄放物的側(cè)向噴射不至引起對(duì)人員傷害。當(dāng)容腔體積大于 20，不應(yīng)安 裝導(dǎo)流板。 30 爆措施的聯(lián)合運(yùn)用 泄爆與在向泄爆口附近的火焰陣面噴撒抑爆劑聯(lián)合運(yùn)用幾乎肯定有助于減小危險(xiǎn)區(qū)域范圍。發(fā)生點(diǎn)火后立即向容器內(nèi)噴入抑爆劑，可降低車間內(nèi)的壓力的上升速率， 因而可有效降低泄爆面積。這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要向相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行咨詢。 圖 管原理，過(guò)濾和熄火效應(yīng)共同作用，且無(wú)需考慮流動(dòng)阻力問(wèn)題。 阻火泄爆裝置是設(shè)計(jì)用于可進(jìn)行泄爆，同時(shí) 不產(chǎn)生泄爆火球的爆炸防護(hù)措施。 圖 種裝置都是由一個(gè)專用的泄爆板、外殼和阻火器單元構(gòu)成?；鹧娲┻^(guò)阻火單元時(shí)由于消耗能量使燃燒著的燃料溫度降到點(diǎn)火溫度以下，從而發(fā)生熄火。 31 針對(duì)容腔容積高達(dá) 1000塵爆炸等級(jí)為 些實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了阻火泄爆功能的有效性，但這種防護(hù)措施在實(shí)際運(yùn)用時(shí)僅限于點(diǎn)火溫度較低的粉塵。在泄爆板上安裝短電線圈，可以實(shí)現(xiàn)一旦發(fā)生爆炸時(shí)工廠自動(dòng)緊急停車的功能。 使用泄爆 管的目的是將爆炸泄放到安全的地方，通常是從建筑物內(nèi)的設(shè)備將泄放物導(dǎo)向敞開(kāi)空間。但這種泄爆管可能對(duì)泄爆過(guò)程產(chǎn)生阻礙作用，從而造成設(shè)備內(nèi)的降低的爆炸壓力升高。盡管對(duì)容器自身而言，可能所設(shè)計(jì)的泄爆參數(shù)是合理的，但由于安裝有泄爆管，則容器內(nèi)降低的爆炸壓力可能上升到容器設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上。 有三種方法計(jì)算泄爆管所產(chǎn)生的效應(yīng)，即歐洲標(biāo)準(zhǔn)方法、美國(guó)化學(xué)工程師協(xié)會(huì)方法（ 工廠互助研究（ 法。 8 泄爆裝置安裝與維護(hù)措施 爆裝置 泄爆裝置：泄爆板（一旦打開(kāi)后就不能復(fù)用）和泄爆門（可重復(fù)使用），可以采 用鉸鏈或彈簧壓緊緊固 32 裝與維護(hù) 泄爆裝置的正確設(shè)計(jì)只能確保裝置本身的可靠運(yùn)行，如果將這些泄爆裝置正確安裝并以較高的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)，則可確保安全。在泄爆裝置的安裝和維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)符合制造商的相關(guān)說(shuō)明和要求。 同時(shí)，在安裝和維護(hù)過(guò)程中，必須考慮如下方面的重要問(wèn)題： 防止人員接近泄爆區(qū)域