Давление, создаваемое жидкостью при увеличении ее температуры, определяют по формуле
(1.1)
где - конечное давление жидкости, МПа;
- начальное давление жидкости в аппарате, МПа;
ΔР - приращение давления жидкости в аппарате при повышении температуры, МПа.
Приращение давления в герметичном нагреваемом аппарате, полностью заполненном жидкостью, можно определить по формуле
, (1.2)
где - коэффициент объемного расширения жидкости, ;
- коэффициент объемного сжатия жидкости, МПа ;
- коэффициент линейного расширения материала стенок аппарата, ;
- изменение температуры в аппарате, .
Коэффициент объемного теплового расширения жидкостей существенно зависит от температуры, однако для ориентировочных расчетов допускается пользоваться усредненным значением этого коэффициента (Приложение 1).
Коэффициент объемного сжатия жидкостей в широком интервале температур сохраняет почти постоянное значение (Приложение 2).
Коэффициенты линейного расширения ряда металлов и сплавов приведены в Приложении 3 данного пособия.
|
|
По таблицам Приложений 1, 2, 3 находим значения требуемых коэффициентов для сероуглерода и железа:
;
МПа ;
.
Используя эти значения, получаем искомое приращение давления в аппарате с сероуглеродом
МПа.
Защита от повышения давления при увеличении температуры жидкости достигается путем создания в аппаратах свободного пространства. В этом случае давление в аппарате не может быть больше давления насыщенных паров жидкости при данной температуре. Свободное пространство выполняет роль компенсатора при тепловом расширении жидкости, и опасность образования больших давлений в аппарате исключается.
Минимальную величину свободного пространства или максимально допустимую степень заполнения емкостей и резервуаров можно определить по формулам
(1.3)
(1.4)
где - объем свободного пространства аппарата, м³;
- объем аппарата, м³;
- коэффициент объемного расширения жидкости, ;
- разность между начальной и конечной температурой, ;
- степень заполнения аппарата – отношение объема, занимаемого жидкостью, к общему объему аппарата.
Подставляя исходные данные в формулы (1.3) и (1.4), получим:
м³,
.