流体第4章阻力计算

第4章粘性流体运动及其阻力计算 4 1流体运动与流动阻力的两种型式4 2流体运动的两种状态 层流与紊流4 3圆管中的层流4 4圆管中的紊流4 5圆管流动沿程阻力系数的确定4 6非圆形截面的沿程阻力计算4 7边界层理论基础4 8管路中的局部损失 4 8管路中的局部损失 一 安全检查安全检查的目的安全检查是对工程 系统的设计 装置条件 实际操作 维修等进行详细检查以识别做存在的危险性 常用于工艺的预开车的安全审查 检查的结果内容安全检查对潜在危险问题和采取的建议措施进行了定性描述 检查的结果内容中一般包括 1 偏离设计的工艺条件所引起的安全问题 2 偏离规定的操作规程所引起的安全问题 3 新发现的安全问题 4 8 2其它类型的局部损失 局部阻力系数 对于不同的局部装置 有不同的值 取局部阻力系数往往是与主要管路上的速度水头相配合 如果不加说明 变径段的局部阻力系数则是与局部阻力装置后速度水头相配合的 几种常见局部装置的阻力系数确定如下 1 管径突然缩小2 逐渐扩大管3 逐渐缩小管 由以上分析可以看出 局部损失可用流速水头乘上一个系数来表示 即 4 8 2其它类型的局部损失 4 弯管与折管5 三通管6 闸板阀与截止阀7 管路的进口 出口及其它常用管件由以上分析可知 凡是管道中设有局部装置的地方 都会对运动流体产生局部阻力 造成能量损失 为了避免或减少这一类能量损失 在管路的设计中 要求不装设过多的局部装置 如避免突然扩大或突然缩小 弯管角度不要过大等 4 8 3水头损失的叠加原则 上述局部阻力系数多是在不受其它阻力干扰的孤立条件下测定的 如果几个局部阻力互相靠近 彼此干扰 则每个阻力系数与孤立的测定值又会有些不同 实际安装情况千变万化 我们不可能预先测知不同安装情况下的组合影响 因此在计算一条管道上的总水头 压强 能量 损失时 只能将管道上所有沿程损失与局部损失按算术加法求和计算 这就是所谓的水头损失的叠加原则 根据叠加原则 一条管道上的总水头损失可表示为 虽然它有时比实际值略大 也有时比实际值略小 但一般情况下这种叠加原则还是可信可行的 为了使用方便 有时可以将局部阻力损失折合成一个适当长度上的沿程阻力损失 即令 4 8 3水头损失的叠加原则 式中称为局部阻力的当量管长 于是一条管道上的总水头损失可以简化为 实际工程中的管路 多是由几段等径管道和一些局部装置构成的 因此其水头损失可由下式计算 式中L称为管道的总阻力长度 各种常用局部装置的当量管长可查有关表 4 8 3水头损失的叠加原则 式中称为局部阻力的当量管长 于是一条管道上的总水头损失可以简化为 实际工程中的管路 多是由几段等径管道和一些局部装置构成的 因此其水头损失可由下式计算 式中称为管道的总阻力长度 各种常用局部装置的当量管长可查有关表 例如90 圆弯管 的当量管长 闸阀的当量管长 管道进口的 11 1安全检查 安全检查方法示例生产DAP的工艺流程 参照工艺流程图和操作规程编制一份检查表 11 2安全检查表 定义 SCL SafetyCheckList 为了系统地发现工厂 车间 工序或机器 设备 装置以及各种操作管理和组织措施中的不安全因素 事先把检查对象加以剖析 把大系统分割成小的系统 查出不安全因素所在 然后确定检查项目 以提问的方式 将检查项目按系统或子系统顺序编制成表 以便进行检查和避免漏检 这种表就叫安全检查表 目的 安全检查表分析利用检查条款按照相关的标准 规范等已知的危险类别 缺陷以及与一般工艺设备 操作 管理有关的潜在危险性和有害性进行判别检查 安全检查表分析可适用于工程 系统的各个阶段 常用于安全验收评价 安全现状评价 专项安全评价 而很少推荐用于安全预评价 11 2安全检查表 不同类型的检查表编制安全检查表所需资料 1 有关标准 规程 规范及规定 2 过内外事故案例 3 系统安全分析事例 4 研究的成果等资料 检查结果的定性化 检查结果为 是 否 部分符合 检查结果的半定量 采用检查表判分 分级系统 检查结果的定量化 先划分系统 根据安全检查表检查结果及各分系统或子系统的权重系数 按照检查表的计算方法 首先计算出各子系统或分系统的评价分数值 再计算出各评价系统的评价得分 最后计算出评价系统 装置 的评价得分 确定系统 装置 的安全评价等级 11 2安全检查表 编制程序及应用说明安全检查表的编制程序 系统 装置 子系统 装置 部件组件 人 机 物 料 法 环 安全检查表 一旦确定检查的范围 安全检查表分析应包括3个主要步骤 1 选择安全检查表 安全检查表分析方法是一种经验为主的方法 2 安全检查 对现有系统装置的安全检查 应包括巡视和自我检查主要工艺单元区域 3 评价的结果 检查完成后 将检查的结果汇总和计算 最后列出的具体安全建议和措施 11 2安全检查表 安全检查表分析方法示例加油站安全检查表 危险化学品安全检查表参考内容机械工厂安全性评价标准附录1机械工厂危险等级划分及计算方法附录2机械工厂安全性评价项目表附录3机械工厂安全性评价检查表附录4操作现场违章表现范围 例 某公司动力厂安全检查表 某公司动力厂安全检查表 续 检查人 检查日期 年月日 某公司动力厂安全检查表 续 12危险度评价法 危险度评价法是借鉴日本劳动省 六阶段 的定量评价表 结合我国国家标准 石油化工防火设计规范 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险度评价分类 等技术规范标准 编制了 危险度评价取值表 规定了危险度由物质 容量 温度 压力 操作等5个项目共同确定 其危险度分别按A 10分 B 10分 C 10分 D 10分赋值计算计分 由累计分值确定单元危险度 16点以上为1级 属高度危险 11 15点为2级 需同周围情况用其他设备联系起来进行评价 1 10点为3级 属低危险度 13道化学火灾 爆炸评价法 目的 1964年 美国道化学公司发表了化工过程及生产装置的火灾 爆炸危险指数评价法及其相应安全措施 受到了全世界的关注 自第4版以后 技术日臻完善 更趋成熟 是目前世界上普遍采用的一种风险评价方法 在1993年推出了第七版 1 量化潜在火灾 爆炸和反应性事故的预期损失 2 确定可能引起事故发生的或使事故扩大的装置 3 向有关部门通报潜在的火灾 爆炸危险 4 使有关人员及工程技术人员了解到各工艺部门可能造成的损失 以此确定减轻事故严重性和总损失的有效 经济的途径 评价计算程序 道化学火灾 爆炸指数评法是以物质系数为基础 另外加上对一般工艺或特定工艺的危险修正系数 求出火灾爆炸指数 再根据火灾爆炸的影响范围和安全措施补偿系数 计算最大可能财产损失 实际最大可能损失及停产损失 根据评价的结果采取相应的预防措施 火灾 爆炸危险指数及补偿系数 1 火灾 爆炸指数 F EI 表 2 安全措施补偿系数 3 工艺单元危险分析汇总表 4 生产单元危险分析汇总表 道化学火灾 爆炸指数评价法程序框图 道化学火灾 爆炸指数评价法程序框图 Dow方法计算说明 1 选择工艺单元单元是装置的一个独立部分 与其他部分保持一定的距离 或用防火墙 选择恰当工艺单元的重要参数有6个 一般参数值越大 则该工艺单元就越需要评价 选择恰当工艺单元时 应注意几个要点 2 确定物质系数MF物质系数MF是表示物质及其混合物对燃烧或爆炸的敏感性的指数 数值越大 表示危险度越高 附表中提供了大量的化学物质系数 它能用于大多数场合 1 表外的物质系数 2 混合物 3 烟雾 4 物质系数的温度修正 Dow方法计算说明 3 工艺单元危险系数工艺单元危险系数F3包括一般工艺危险系数F1 特殊工艺危险系数F2 一般工艺危险系数指那些在事故损失中的基本影响因素 包括 1 放热化学反应 0 30 1 25 2 吸热反应 0 20 0 40 3 物料处理与输送 0 25 1 05 4 封闭单元或室内单元 0 25 0 90 5 通道 0 20 0 35 6 排放与泄露控制 0 20 0 50 特殊工艺危险系数是影响事故发生概率的主要因素 特定的工艺条件是导致火灾 爆炸事故的主要原因 包括十二项内容 1 毒性物质 2 负压操作 3 燃烧范围或其附近的操作 4 粉尘爆炸 5 释放压力 6 低温 7 易燃和不稳定物质的数量 8 腐蚀 9 泄露 连接头和填料处 Dow方法计算说明 10 明火设备的使用 11 热油交换系统 12 转动设备根据一般工艺危险系数 特殊工艺危险系数 可计算工艺单元危险系数F3 F1 F24 火灾 爆炸危险指数火灾 爆炸危险指数是表示生产工艺过程 生产装置及贮罐等危险程度的指标 被用来估计生产中事故可能造成的破坏 它是单元工艺危险系数和物质系数的乘积 即F EI F3 MF Dow方法计算说明 火灾 爆炸危险指数按其范围不同划分为5个等级 1 1 60 属于最轻危险等级 主要是处理基本上无危险的可燃物和爆炸性物质 可不采取措施 2 61 96 属于较轻危险等级 为主要是处理低等危险程度的可燃物和爆炸性物质 可适当考虑采取措施 3 97 127 属于中等危险等级 应考虑采取措施 并有实施措施的方法 4 128 158 属于很大危险等级 应采取实际的措施并实施 5 159以上 属于非常大危险等级 必须采取实际措施 并予以实施 Dow方法计算说明 5 确定影响区域及其价值1 先确定火灾爆炸事故的影响半径R 计算方法为 R 0 84 F EI 0 34082 确定影响区域 影响 暴露 区域面积为 R2 也可以计算出影响体积 2 确定影响区域内的财产价值 可由区域内含有的财产 包括存在的物料 的更换价值来确定 更换价值 原来成本 0 82 增长系数增长系数由工程预算专家确定 3 单元破坏系数 DF 表示工艺单元中危险物质的能量释放造成火灾或爆炸事故的全部效应 可由MF值和F3值来确定 Dow方法计算说明 6 计算事故损失1 最大可能财产损失 基本MPPD 为影响区域内财产价值与单元破坏系数的乘积 2 在确定了安全措施补偿系数 C 后 可计算实际最大可能财产损失 计算式为 实际MPPD 基本MPPD C3 安全措施补偿系数是工艺控制补偿系数 危险物质隔离补偿系数及防火措施补偿系数的乘积 工艺控制补偿系数包括应急电源 冷却 抑爆 紧急停车装置 计算机控制 惰性气体保护 操作指南或操作规程 活性化学物质检查 其他工艺过程危险分析等9方面的内容 Dow方法计算说明 道氏火灾爆炸指数法步骤 物质隔离补偿系