Сердце корабля или паровая бомба

[RenamedUser_30408017]

Потому что котел - это не замкнутый резервуар. 

 

Я полностью согласен с тем, что написано в ГОСТ. Но этот случай нельзя применять к паровым котлам.

 

А Вики считает, что можно.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Взрыв_расширяющихся_паров_вскипающей_жидкости.

 

В том госте идёт расчет того, что произойдет после парового взрыва. А будет там взрыв объёмный. Если в контуре будет вода, а не сжиженный газ, то объёмного взрыва не произойдет. Однако паровой взрыв это не отменит.

05:49 Добавлено спустя 2 минуты

Вода, как и водяной пар, не горит. 

 

Ага, кислород тоже не горит. Он окисляет, однако при взрыве баллона легче от этого не становится.

[GeorgeK30]

 

А Вики считает, что можно.

ВИКИ не аргумент, тут дело в другом - у меня такое впечатление, что просто товарищ не понял, о чем собственно сабж и что является опасным фактором в паровом котле и в каком именно участке конструкции.

Хотя уже и эскизы есть и ссылки на ГОСТ - все одно.

[RenamedUser_30408017]

ВИКИ не аргумент, тут дело в другом - у меня такое впечатление, что просто товарищ не понял, о чем собственно сабж и что является опасным фактором в паровом котле и в каком именно участке конструкции.

Хотя уже и эскизы есть и ссылки на ГОСТ - все одно.

 

Вики вполне себе агрумент. Нонконформизм хорош когда тебе 15 лет. С опытом всё-таки начинаешь верить не тому кто громче орёт, а тому чей авторитет заслужен годами. Вики это отличный компилятор исходников - тебя никто не заставляет верить написанному, но перейти на первоисточник ты всегда можешь.

 

Вот например что говорит вики по теме предыдущего оратора:

 

It is important to note that a BLEVE need not be a chemical explosion—nor does there need to be a fire—however if a flammable substance is subject to a BLEVE it may also be subject to intense heating, either from an external source of heat which may have caused the vessel to rupture in the first place or from an internal source of localized heating such as skin friction. This heating can cause a flammable substance to ignite, adding a secondary explosion caused by the primary BLEVE. While blast effects of any BLEVE can be devastating, a flammable substance such as propane can add significantly to the danger.

 

После этого по-моему вообще все вопросы с газовым баллоном должны сняться автоматом.

[GeorgeK30]

 

Вики вполне себе агрумент. Нонконформизм хорош когда тебе 15 лет. С опытом всё-таки начинаешь верить не тому кто громче орёт, а тому чей авторитет заслужен годами. Вики это отличный компилятор исходников - тебя никто не заставляет верить написанному, но перейти на первоисточник ты всегда можешь.

да тут и вики не нужен - есть ГОСТ и аргументы больше не нужны, если для человека ГОСТ не аргумент, тот тут разговаривать в принципе не о чем

[Azat_Ko]

Платон мне друг, но истина дороже

 

В обед пробежал быстренько по книге, рецензентов которой вы указали, и по ГОСТу

Ну что сказать - грусть и печаль. Мои учителя всегда говорили, что после 1991-го года качество научно - технической литературы здорово упало. И, к сожалению, есть вопрос к данному ГОСТ. Безусловно, пожарные будут заставлять проводить все расчеты именно по этому ГОСТ и все обязаны будут так делать, в противном случае это нарушение вплоть до уголовного наказания. Но...

 

Приведу один простой пример из ГОСТ 12.3.047 - 98.

Формула Ж4 Приложения Ж. Вот выдержка "Еиз - энергия, выделяющаяся при изоэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж" Дальше приводится формула для ее расчета Еиз=Сэф*m*(Т-Ткип), где Сэф - некая константа, равная 500 Дж/кгК. m - масса среды. Т - температура в момент взрыва, Ткип - температура кипения среды при нормальном атмосферном давлении, понятно, что для воды это 100 Цельсия, а точнее 373 К.

 

Теперь возьмем любой учебник по термодинамике для ВУЗов. Работа адиабатного процесса (а это и есть изоэнтропичексий процесс) L есть разность энтальпии системы в начальной i1 и конечной i2 точках: L = m*(i2 – i1). Это и есть энергия, которая выделяется в процессе адиабатного расширения при разрыве емкости.

По формулам ж2, ж3 тоже надо смотреть первоисточник, на основе которых они получены. Выглядит как обычная апроксимация. Если это так, то обязательно нужно указывать вещества, для которых эти формулы справедливы. Не может уравнение полученное на основе апроксимации быть универсально - применимым ко всем веществам. Ну ладно, раз в ГОСТ привели, то пусть будет так. Опять же нет ни времени ни желания углублятся в эти зависимости.

 

А теперь просто посчитаем одну и туже величину, для одного и того же примера по этим двум методикам. Определим по этим двум методикам количество выделившейся энергии. Пусть имеет место адиабатное расширение 1 кг воды от температуры 200С (473К) и давления 20 бар в окружающую среду, температура 100С (373К) давление 1 бар. Энтальпия воды в точке 1 - i1 = 850100 Дж/кг, энтальпия в точке 2 - i2 = 2506200 Дж/кг

 

По ГОСТу получаем Eиз = 500*1*(473-373) = 50000 Дж

 

По учебнику Термодинамики: Q = 1*(2506200-850200) = 1656000 Дж.

 

Как видите, разница, к сожалению, существенна.

 

Теперь по учебному пособию. На странице 53 под формулой 4.8 сказано “где разность энтальпий hв - hвн в числителе показывает значение удельной ТЕПЛОВОЙ энергии, выделяющейся при адиабатном расширении 1 кг кипящей воды”. Все бы ничего, если бы не фундаментальное определение адиабатного процесса, согласно которому адиабатный процесс -  это процесс, происходящий без поглощения или выделения тепла. По сути там написано все верно, речь идет именно об адиабатном процессе расширения, но использование слова «тепловой/тепловая» перед «энергия» является некорректным. На странице 48 такая же ситуация.

И здесь же, на странице 49, приведен пример аналогичный тому что представлено в ГОСТе. Ситуация повторилась: значение выделившейся в процессе энергии существенно отличается от той, что получена по фундаментальным уравнениям в классических учебниках по термодинамике

 

Так что все вроде бы верно. Это же ГОСТ, закон, громкие слова, но при ближайшем рассмотрении выясняется, что не все так гладко.

 

[RenamedUser_30408017]

Платон мне друг, но истина дороже

 

В обед пробежал быстренько по книге, рецензентов которой вы указали, и по ГОСТу

Ну что сказать - грусть и печаль. Мои учителя всегда говорили, что после 1991-го года качество научно - технической литературы здорово упало. И, к сожалению, есть вопрос к данному ГОСТ.

 

И где тут доказательства, что "Взрыв расширяющихся паров" это не взрыв? К чему эта простыня?

[Azat_Ko]

 

И где тут доказательства, что "Взрыв расширяющихся паров" это не взрыв? К чему эта простыня?

 

Уточните плиз, где я сказал, что взрыв расширяющихся паров это не взрыв. Просто мне нужно увидеть, применительно к чему я это сказал? И потом, мы что в суде? Какие доказательства вы от меня ждете?

[GeorgeK30]

Как показала практика, нельзя бегло что-то просматривать - я за это получил с вертухи в щи от Панды

 ГОСТ Р 12.3.047 обновился - это раз, он теперь 2012 года, расчетные коэффициенты скорректированы и указаны для чего и как
Энтальпия воды для 200 и 100 градусов у меня почему-то 852,7 и 461,3 кДж/кг соответственно по справочникам...это два

Для воды в учебнике используется  расчет на странице 53 и у меня цифры почему-то сошлись с термодинамикой...это три.

 

Azat_Ko (вчера - 21:23) писал:

 Взрывное вскипание, о котором как я понимаю вы говорите, это не взрыв.

 

 вообще не надо никаких доказательств, Вы изначально написали, что все не соответствует действительности...а дальше понеслось
за лесом уже деревьев не видно

[anonym_STzngCy7qlD8]

Жаль плюсомет разрядился! Все верно и вообще супер! 

 

[RenamedUser_30408017]

 

Уточните плиз, где я сказал, что взрыв расширяющихся паров это не взрыв. Просто мне нужно увидеть, применительно к чему я это сказал? И потом, мы что в суде? Какие доказательства вы от меня ждете?

 

Пожалуйста.

 

Судовой, как и энергетический, котел нельзя рассматривать как закрытый сосуд. В него непрерывно поступает воды и непрерывно выходит пар. Давление пара в судовом котле не растет не при каких обстоятельствах. Давление там только уменьшается. Взрывное вскипание, о котором как я понимаю вы говорите, это не взрыв. Это парообразование вследствие резкого падения давления. Давление в котельных установках создается насосами вследствие механического воздействия, но ни как не в котле.

 

То что вы называете взрывным кипением, на самом деле называется "Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости". При этом этот процесс происходит в том числе и в невоспламеняющейся среде. Например в перегретой воде. Называется non-chemical explosion.

 

[Azat_Ko]

Как показала практика, нельзя бегло что-то просматривать - я за это получил с вертухи в щи от Панды

 ГОСТ Р 12.3.047 обновился - это раз, он теперь 2012 года, расчетные коэффициенты скорректированы и указаны для чего и как

Энтальпия воды для 200 и 100 градусов у меня почему-то 852,7 и 461,3 кДж/кг соответственно по справочникам...это два

Для воды в учебнике используется  расчет на странице 53 и у меня цифры почему-то сошлись с термодинамикой...это три.

 

Посмотрел новый ГОСТ, видимо пожарные сами были в шоке, раз в течение довольно короткого времени ГОСТ переписали.

В новом варианте термины более четко прописаны, но все равно есть вопросы.

Нас интересует формула величина энергии взрыва Eэфф - формула Ж5, т.к. хотим узнать сколько энергии высвободиться при разгерметизации пароводяного тракта котла и хватит ли ее чтобы разрушить корабль. Начнем с того, что эта формула имеет схожий вид с формулой количества теплоты Q=cp*m*(t1-t2). И размерности те же. Но в формуле стоит теплоемкость ср. Это очень важное замечание, т.к. это значение теплоемкости cp можно использовать только для расчета изобарных процессов, т.е. протекающих при постоянном давлении. Она так и называется - изобарная теплоемкость. При расчете изохорных процессов нужно ставить уже теплоемкость cv, которая имеет значение отличное от теплоемкости cp. Согласно соотношения Майера cp-cv=R. И самое главное, поскольку процесс разгерметизации контура происходит мгновенно, в течение миллисекунд или секунд, то в нашем случае процесс адиабатный. Теплоемкость адиабатного процесса = 0. И использование этой формулы для рассмотрения адиабатных процессов уже неверно, т.к. по ней энергия взрыва в этом случае будет равна 0. Что согласитесь неверно. 

Далее в методике имеет место нарушение правила размерностей в формулах Ж2 и Ж4. Как так в формуле Ж2 в левой части килограмм приравнен к джоулю в правой. Т.е. mпр=Еэфф*10^-6/4.52 или в размерностях кг=Дж*10^-6/4.52. Очевидно, что численный коэффициент 10^-6/4,52 имеет собственную размерность, при этом в итоге, после преобразований, получается кг = кг. Тогда что это за коэффициент? Как он зависит от рода вещества? На странице 53 учебника приводится в формуле коэффициент 4,52*10³ Дж/кг, но в ГОСТе этот же коэффициент 4,52, но уже со степенью 10⁶. Как?

Тоже самое в формуле Ж2. запишу сразу в размерностях: Па=Па*(кг/м+кг/м+кг/м). Кто вообще вывел эту формулу и как ее пропустили рецензенты.

Чем больше смотрю на эту методу, тем больше удивляюсь. Посмотрите в описание к формуле Ж1, а именно что сказано по поводу теплоемкости Ср "допускается принимать равной 2000 Дж/кгК". Для воды теплоемкость ср при нормальных условиях равна 4200 Дж/кгК, для бензола 1420, керосин 2090, нефть 880 и т.д. Я бы при выполнении расчетов крепко бы подумал относительно этого допущения.

 

По второму пункту. В начальный момент в системе мы считаем находится вода, так? Тут все верно, вопросов нет. А в каком виде среда находится после взрыва? В виде пара. Следовательно не кажется ли Вам, что для температуры 100 градусов уже нужно смотреть энтальпию пара?

 

По пункту 3 - оставлю без комментариев. т.к. не видел расчетов.

 

И в заключении давайте снова решим задачу. Охладим  1 кг воды от р1=20бар T1=473К до р2=1бар и Т2=373 К. Чтобы не заморачиваться с фазовыми переходами просто посчитаем по формуле Ж5 и по разности энтальпии, которые вы привели для воды при 100 и 200С. количество выделевшейся энергии. но только теплоемкость давайте зададим для воды, а не как в ГОСТе сказано (предлагаю для простоты взять 4300 Дж/кг). Итак по ГОСТу Еэфф=0,5*4300*1*(473-373)=215000 Дж. По разности энтальпии: L=1*(852700 - 461300) = 391400 Дж, разница почти в 2 раза

 

 

По поводу "взрывного вскипания".

В термодинамике этим термином называется процесс парообразования происходящий в течение короткого промежутка времени. В данном термине слово "взрывное" характеризует только быстротечность процесса и все. При изучении "взрывного вскипания" исследуют процесс непосредственно парообразования и при этом там не рассматриваются разрушительные явления имеющие место при взрыве в нашем обычном понимании. Если интересуетесь данным явлением то рекомендую работы акад. Скрипова и его учеников из УрО РАН: Решетников, Коверда, Виноградов и др. Они в своих экспериментах осуществляли процессы аналогичные тем, что описано в статье Вики, касающейся BLEVE. Но поверьте, насколько я знаю при проведении их опытов жертв и разрушений не было, в отличие от BLEVE.

Вот примеры статей в формате pdf

статья 1, статья 2, статья 3, статья 4

 

 

[GeorgeK30]

По поводу "взрывного вскипания".

за статьи спасибо - почитаю на досуге, только вот реально начальный посыл темы, как мне кажется, Вы так и не поняли...

весь интерес был именно в разрушительных явлениях взрывного вскипания

[Azat_Ko]

Это очень сложный вопрос, и боюсь что вряд ли кто то на него ответит. То что процесс фазовых переходов сопровождается различными волновыми процессами, - это факт. В тех статьях, что привел для примера, как раз и говорится о наличии фликер шумов, которые сопровождают процесс парообразования. Как сказываются эти процессы на само парообразование - сегодня только начинают изучать. Ну а как это влияет интенсивное парообразование на разрушение отсека, в котором находится котел - думаю никто не смотрел.

 

Пример расчета, что приводил в первом сообщении, он показывает лишь то, что в случае увеличения давления внутри отсека, при разрушении сосуда под давлением,  стенка разрушится. Но расчет выполнен применительно к идеальному газу, у которого плотность не меняется (за это сразу двойку влепят). Если говорить про вскипание, то такое допущение категорически делать нельзя.

[GeorgeK30]

Это очень сложный вопрос, и боюсь что вряд ли кто то на него ответит. То что процесс фазовых переходов сопровождается различными волновыми процессами, - это факт. В тех статьях, что привел для примера, как раз и говорится о наличии фликер шумов, которые сопровождают процесс парообразования. Как сказываются эти процессы на само парообразование - сегодня только начинают изучать. Ну а как это влияет интенсивное парообразование на разрушение отсека, в котором находится котел - думаю никто не смотрел.

 

Пример расчета, что приводил в первом сообщении, он показывает лишь то, что в случае увеличения давления внутри отсека, при разрушении сосуда под давлением,  стенка разрушится. Но расчет выполнен применительно к идеальному газу, у которого плотность не меняется (за это сразу двойку влепят). Если говорить про вскипание, то такое допущение категорически делать нельзя.

 

ну я себе и не ставил цели писать тут кандидатскую...да и кому это было бы тут интересно, а в целом получается вот что, как мне кажется:

- энергоустановки проектируются с системами безопасности так, чтобы вероятности бабаха не было (те аварии что происходят, исключительно на человеческом факторе - не проверили, не продули не досмотрели)

- в курилке с нашими конструкторами на эту тему пообщались, нет никаких нормативных документов, по которым оценивалась бы потенциальная опасность парового котла...т.е. есть комплекс профилактических мер на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации оборудования

- что касается именно корабельных установок: реально при проектировании учитывалась защита от огневого воздействия противника, если корабль должен выдерживать попадания 380-мм болванок к примеру, то уж такую аварию должен пережить

 

а кстати говоря, в 70-е годы были потеряны аж 3 корабля, по причине аварий котлов, как ни странно...нашел интересную книжицу по катастрофам и авариям на флотах, так вот оказывается по причине аварий в котельных отделениях было потеряно 11% от общей численности погибших судов - вот оно че Михалыч

 

а по поводу идеальный газ или не идеальный, двойку влепят или зачет - без разницы, хотелось хотя бы грубо все это безобразие оценить - получилось или нет, уже другое

однако сегодня в обед постараюсь досчитать по совокупной методике учебного пособия и этого треклятого ГОСТ-а - всеж лучше, чем ничего

[RenamedUser_30408017]

По поводу "взрывного вскипания".

 

В термодинамике этим термином называется процесс парообразования происходящий в течение короткого промежутка времени. В данном термине слово "взрывное" характеризует только быстротечность процесса и все. При изучении "взрывного вскипания" исследуют процесс непосредственно парообразования и при этом там не рассматриваются разрушительные явления имеющие место при взрыве в нашем обычном понимании.

 

Мы здесь не термодинамику рассматриваем. Мы здесь рассматриваем прикладное значение этого процесса. Для примера можно рассмотреть события на Бийской ТЭЦ (по моему 1957 год). Выброс пара был до двухсот метров в высоту. Говорят элементы котла находили на расстоянии до километра от эпицентра. Ну конечно-же это не взрыв. Просто водичка быстро вскипела и всё.

[GeorgeK30]

Соврал, в 70- годы было зарегистрировано 3 случая взрыва котлов: эсминец "Голсдборо", эскортный эсминец "Бэззилоун" (оба США) и десантный корабль "Кандидо де Ласала" (Аргентина) - не смотря на серьезные повреждения, все три корабля остались на плаву.

Во как.

[Azat_Ko]

 

Мы здесь не термодинамику рассматриваем. Мы здесь рассматриваем прикладное значение этого процесса. Для примера можно рассмотреть события на Бийской ТЭЦ (по моему 1957 год). Выброс пара был до двухсот метров в высоту. Говорят элементы котла находили на расстоянии до километра от эпицентра. Ну конечно-же это не взрыв. Просто водичка быстро вскипела и всё.

 

Это самый настоящий взрыв, но это не взрывное вскипание. Прошу вас, будьте внимательнее с терминологией и называйте вещи своими именами, что бы не вводить в заблуждение. Взрыв - быстропротекающий физический или физико-химический процесс, проходящий со значительным выделением энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени и приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду вследствие высокоскоростного расширения продуктов взрыва. Взрывное же вскипание может длиться в течение долгого времени, пока вся вода не перейдет в пар. Сам лично, долгое время делал опыты по изучению взрывного вскипания, как видите жив-здоров, как и мои коллеги. Ничего не разрушили. Мы в опытах как раз реализовывали механизм взрывного вскипания. Так вот, у нас процесс взрывного вскипания 8 литров воды длился примерно полторы минуты. Если бы бак был больше, или диаметр отверстия был меньше, то моли бы и увеличить это время. 

 

 

Скажите, как книжка называется? 

[GeorgeK30]

Скажите, как книжка называется? 

И.М. Коротков "Аварии и катастрофы кораблей" изд-во "Судостроение" г. Ленинград 1977 г

 

Вполне даже себе книжица, естественно опять же там больше про пожары, но все равно интересно.

 

 

[RenamedUser_30408017]

 

Это самый настоящий взрыв, но это не взрывное вскипание. Прошу вас, будьте внимательнее с терминологией и называйте вещи своими именами, что бы не вводить в заблуждение. Взрыв - быстропротекающий физический или физико-химический процесс, проходящий со значительным выделением энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени и приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду вследствие высокоскоростного расширения продуктов взрыва. 

 

Опять двадцать пять.  Мы тут говорим совершенно о другом.

Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости — тип взрыва сосуда с жидкостью, находящейся под давлением. Такой взрыв обозначается акронимом BLEVE — от англ. Boiling liquid expanding vapour explosion.

Взрыв данного типа происходит при разрушении сосуда, содержащего жидкость, нагретую выше температуры кипения при атмосферном давлении (перегретую жидкость).

 

В Бийске произошло именно это. 

 

 

[Azat_Ko]

Хорошо, оставим терминологию, т.к. в Вашем понимании "взрывное вскипание" - это одно, в моем другое.

К сожалению, в сети вся информация о BLEVE ограничена копипастой викистатьи, ГОСТ и учебным пособием, которое привел собеседник. Если есть дополнительная инфа по данному явлению, то прошу Вас дать ссылки на нее, т.к. вики статьи маловато для полного понимания физики процесса. Безусловно, реализация такого механизма при взрыве котла возможна, но далеко не всегда до этого можно дойти. Должно сильно неповезти, чтобы так бабахнуло.

 

Разрушительной силой в данном случае является ударная волна (+высокая температура), причем она должна быть достаточно мощной чтобы привести к таким разрушениям. Пропущу физику, но при повреждении малого размера в стенке емкости с перегретой водой резкого понижения давления не будет. Так же, при повреждении сосуда со стороны води и со стороны пара вероятность BLEVE будет разная (при повреждении в паровой части емкости  BLEVE более вероятен, чем при повреждении жидкостной).   В целом непонятно, насколько резко должно меняться давление, чтобы породить ударную волну достаточной мощности. По моим прикидкам диаметр повреждения для запуска BLEVE в емкости с 1м³ перегретой воды должен быть не менее 12 см (это при условии, что давление уменьшиться с 58 бар до атмосферного за 0,5 секунд. Это резко или нет?). В зависимости от параметров и количества перегретой воды в котле минимальный размер конечно же будет меняться. Снаряд должен достаточно сильно раскурочить скажем барабан котла. что бы начался BLEVE. 

 

п.с. спасибо за книгу, на досуге почитаю