Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство надзвичайних ситуацій України
Львівський державний університет
безпеки життєдіяльності
Кафедра термодинаміки і фізики
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
для виконання розрахункової роботи №2
з дисципліни
«Термодинаміка і теплопередача»
Львів - 2012
Задача. Параметри суміші газів. Витікання газів
У приміщенні компресорної станції об'ємом V сталася розгерметизація трубопроводу, по якому під тиском P1 при температурі t1 транспортується горючий газ. Крізь наскрізний отвір площею f, що утворився в трубопроводі, газ виходить у приміщення.
Розрахувати, за який час г у всьому об'ємі компресорної станції може утворитися вибухонебезпечна суміш, якщо її температура t = 20°С, а тиск Р = 100 кПа. Коефіцієнт видатку отвору ξ = 0,7. Обмін повітря не враховувати. Вихідні дані приведено в таблиці 1.
Таблиця 1
|
Останнє число шифру |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
V·102, мЗ |
35 |
40 |
45 |
35 |
40 |
45 |
25 |
30 |
25 |
30 |
|
f ·10-4, м2 |
3,2 |
4,9 |
7,0 |
1,7 |
4,1 |
5,2 |
6,0 |
4,8 |
3,6 |
2,5 |
|
Передостаннє число шифру |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Р1, МПа |
0,5 |
0,7 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
0,5 |
0,2 |
0,6 |
0,7 |
|
Т1,К |
293 |
300 |
305 |
310 |
315 |
293 |
300 |
305 |
310 |
315 |
|
Горючий газ |
Метан |
Етан |
Пропан |
Бутан |
Етилен |
Пропілен |
Бутилен |
Ацетилен |
Аміак |
Водень |
МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ
Час утворення вибухонебезпечної концентрації визначається співвідношенням:
де М1 - масa горючого газу в приміщенні при концентрації, що дорівнює нижній концентраційній межі запалення (НКМЗ), кг; G1 - масовий видаток горючого газу крізь отвір у трубопроводі, кг/с.
Із рівняння стану горючого газу, який знаходиться в суміші у приміщенні, виходить, що:
Тут Р, V, Т - відповідно, тиск, об'єм і температура (за абсолютною шкалою температур) суміші (дані за умовами); r1 - значення НКМЗ горючого газу в об'ємних частках; R1=8314/μ1 - питома газова стала горючого газу, Дж/(кг К). μ1 - молекулярна маса горючого газу, кг/кмоль.
Формула, що задає видаток газу, визначається співвідношенням між безрозмірним параметром
(2)
де k - показник адіабати газу, який витікає і відношення тиску газу в приміщенні та трубопроводі. Так, якщо Р/Р1 >β, то:
(3)
а при Р/Р1 < β
(4)
Порядок вирішеній задачі буде продемонстровано у випадку, коли об'єм приміщення компресорної станції складає V= 2000 м3, тиск у трубопроводі – Р1 = 0,5 МПа = 5*105 Па, газ у трубопроводі - метан, його температура у трубопроводі t1 = 17 °С, площа отвору – f=2*10-4 м2
1. З'ясуємо, з дозвуковою чи звуковою швидкістю буде витікати
газ.
1.1. За формулою (2) розрахуємо параметр β.
1.2 Знайдемо відношення тисків P/P1:
Р/Р1= 1*105/(5*105) = 0,2.
1.3 Порівнюючи β та відношення Р/Р1, визначимо режим
витікання.
Р/Р1= 0,2 < β = 0,546 =>
швидкість витікання звукова, що для видатку задає формулу (4).
2. Визначимо питому газову сталу горючого газу.
R1= 8314/ μ1 = 8314/16 = 520 Дж/(кг К),
де μ1 - молекулярна маса горючого газу (у метані
μ1 = 16 кг/кмоль).
3. Розрахуйте секундний видаток газу (за формулою (3) або (4)).
З пункту 1 витікає, що треба скористатися формулою (4).
4. Випишемо значення НКМЗ горючого газу.
r1 = 0,05 .
5. Розрахуємо масу газу в приміщенні при НКМЗ: