ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поведение жидкостей при разлитии из "Основные опасности химических производств" Вытекающая криогенная жидкость будет находиться в равновесии со своими парами при давлении, равном атмосферному или близком к нему. Следовательно, при подводе тепла возникает немедленное кипение жидкости с интенсивностью, пропорциональной скорости подвода тепла. [c.75] При умеренных перепадах температур (обозначим соответствующую величину 6Т) на границе между кипящей жидкостью и твердым телом тепловой поток пропорционален примерно 5ТЗ. В определенной точке это соотношение нарушается, так как пузырьковое кипение переходит в пленочное и слой пара отделяет кипящую жидкость от твердой стенки. Подобное явление можно наблюдать, если налить воду на горячую сковороду. Первоначально кипение происходит в пленочном режиме и, если количество добавляемой воды достаточно мало, она разливается по поверхности в виде маленьких капель, каждая из которых подобна судну на воздушной подушке. Когда сковорода охладится, произойдет изменение режима кипения на пузырьковый. [c.75] Картина резко изменится, если основание твердое, - его поверхность охлаждается быстро. Более низкие температуры поверхности будут у тех веществ, у которых более низкая теплопроводность. [c.76] Свидетельства того, что состояние равновесия достигается медленно, были получены при эксплуатации заглубленных хранилищ СПГ на о. Канви (Великобритания). Здесь окружающий грунт играл роль поглотителя тепла заглубленных хранилищ, каждый из которых имел вместимость около 40 тыс. [ЕААР1,1981]. Применение этих хранилищ было со временем прекращено, так как площадь замерзшей земли в непосредственной близости от хранилищ, как оказалось, увеличивается уже после нескольких лет эксплуатации. [c.76] Рассмотрим теперь разлитие жидкостей, имеющих критическую температуру выше температуры окружающей среды. Их свойства отличаются от свойств криогенных жидкостей, и содержатся такие жидкости (например, СНГ) в резервуарах под давлением. [c.77] При переходе от начальных условий к конечным, щюисходит частичное испарение. Если считать, что процесс протекает адиабатически (т.е. система не получает и не отдает тепло), то это будет означать, что энтальпия единицы массы жидкости при начальных условиях равна сумме энтальпии части жидкости, которая осталась неиспаренной, и энтальпии исходной единицы массы той части жидкости, которая испарилась. [c.77] Эту последнюю часть можно вычислить из таблиц или диаграмм термодинамических свойств рассматриваемого вещества. На практике используют различные способы представления термодинамических свойств вещества. Как правило, употребляются диаграммы, на которых давление, температура, энтальпия, энтропия и паросодержание являются переменными величинами. Они различаются тем, какие из величин отложены по осям, например давление - энтальпия или энтальпия - энтропия . Диаграммы обычно предназначаются для определения величин, отличных от параметров, отложенных по осям. [c.77] Энтальпия жидкости/энтальпия пара Рис, 5.4. Зависимость давления от энтальпии для пропана. [c.78] Однако эти результаты - теоретические, и по причине, указанной ниже, они не дают полного представления о мгновенном выбросе пара. [c.79] Точнее говоря, получены в предположении существования термодинамического равновесия на всех стадиях процесса мгновенного испарения. - Прим. ред. [c.79] Законы термодинамики, основанные на определенных предположениях, дают возможность предсказать конечное состояние равновесия процесса мгновенного испарения. Однако в эти законы не входит время, и, таким образом, они не позволяют описать динамику поведения жидкости и газа при этом процессе. [c.80] Анализ гидродинамики мгновенного испарения включает в себя три аспекта, представляющих для нас значительный интерес. Таковыми являются а) мгновенное испарение, сопряженное с полным разрушением сосуда под давлением б) мгновенное испарение при утечке над уровнем жидкости в парожидкостной системе в) мгновенное испарение при утечке ниже уровня жидкости в парожидкостной системе. [c.80] В промышленности есть ряд процессов, в которые мгновенное испарение входит как составная часть. Анализ и экспериментальные исследования этого процесса необходимы для технологических расчетов, которые включают расчеты котлов с быстрым разведением паров, систем однократной перегонки и однократного испарения. Автор не осведомлен о каких-либо работах, цель которых - дать всеобъемлющее рассмотрение явления мгновенного испарения, но ниже будут даны ссылки на соответствующие работы в конкретных областях. [c.80] Рассмотрим случай, когда резервуар, содержащий мгновенно испаряющуюся жидкость, пробит выше уровня жидкости. Даже небольшая утечка может привести к тому, что выброс пара при давлении в резервуаре будет продолжаться до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Хотя при этом от окружающей среды подводится тепло, содержимое будет охлаждаться до температуры, зависящей от размера отверстий. Скорость истечения является функцией размера отверстия и давления в резервуаре. Поток может быть критическим. Это определяется значениями давления и местной скорости звука. Те же самые рассуждения можно применить и для случая разрыва патрубка, связанного с паровым пространством в резервуаре хранения. Вычисление скорости потока производится по стандартной методике. [c.82] Решение вопроса о том, является ли вовлечение капель жидкости в поток пара существенным, будет зависеть от скорости выкипания и высоты парового пространства. В работе [EUF,1964] утверждается, что в котлах с быстрым разведением паров, где конденсат испаряется от нагревательных змеевиков высокого давления, вовлечение капелек жидкости водяным паром низкого давления становится существенным при скоростях потока свыше 3 м/с. В работе [ ouison,1956] показано, что в ректификационных колоннах с широкими расстояниями между тарелками скорость 2 м/с является пороговым значением для вовлечения. Таким образом, при скоростях истечения менее 2-3 м/с пробой в сосуде будет приводить к истечению только пара без капелек жидкости. [c.82] При пробое резервуара ниже уровня жидкости в отверстии истечения в плоской стенке скорее всего можно ожидать появления однофазного потока жидкости. При этом мгновенное испарение будет происходить с внешней стороны места утечки. Если утечка обусловлена разрывом трубопровода, то мгновенное испарение в трубе, вероятно, приведет к возникновению двухфазного потока. Из-за мгновенного испарения скорость потока будет ниже, чем скорость для однофазного потока жидкости при том же перепаде давления [Perry,1973]. Тем не менее при пробое ниже уровня жидкости массовый расход будет больше, чем при пробое подобного размера выше уровня жидкости. [c.82] Поведение этих жидкостей при разлитии зависит от их летучести. Данный класс охватывает вещества, имеющие близкие точки кипения, и, следовательно, может включать в себя жидкости второй категории. В зависимости от температуры при разлитии, жидкости с низкой летучестью, если они нагреты, могут иметь характеристики, сходные с характеристиками холодных, но более летучих жидкостей. [c.83] В отношении основных химических опасностей в данном случае существенное значение имеют только утечки ниже уровня жидкости. Интенсивность такой утечки зависит от давления жидкости (гидростатический напор, давление хранения), что характерно для более летучих жидкостей из этой категории, как, например, для ацетальдегида. Без повышения давления такие жидкости трудно перекачивать. [c.83] Вернуться к основной статье