авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Методика оценки эффективности порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью (применительно к пожароопасным производственным объектам нефтебаз)

-- [ Страница 2 ] --

Таблица 2 – Характеристики элементов конструкции обследованных огнетушителей

Типо-размер огнету-шителя Конст-рукция сифонной трубки* Высота сифон-ной трубки h, мм Внутрен-ний диа-метр си-фонной трубки d, мм Расстояние от дна огне-тушителя до сифонной трубки h1, мм Высота среза сифонной трубки b, мм Высота огнету-шителя H, мм Остаток
ОПС в огнетушителе M1
кг %
ОП-1 Без среза 150,00 8,20 24,00 - 180,00 0,52 52,0
ОП-2 Без среза 172,00 8,00 42,00 - 220,00 0,68 34,0
Со срезом 201,00 10,00 13,00 17,70 220,00 0,31 15,5
ОП-4 Без среза 383,00 11,00 5,00 - 394,00 0,05 1,25
Со срезом 373,00 11,00 15,00 19,10 394,00 1,80 45,0
ОП-5 Без среза 245,00 10,00 21,00 - 272,00 0,53 13,3
Со срезом 271,00 9,00 33,00 16,30 310,00 1,02 27,6
ОП-8 Со срезом 470,00 14,50 4,00 14,50 480,00 1,22 15,3
464,00 14,50 10,00 15,80 480,00 0,98 12,3

* Конструкция сифонной трубки без среза приведена на рисунке 2,а, со срезом – на рисунке 2,б.

По результатам анализа статистических данных (за 1996-2010 гг.) и натурного обследования определены величины, описывающие исследуемый процесс истечения ОПС из огнетушителя (таблица 3).

Таблица 3 –Перечень показателей, влияющих на полноту истечения ОПС

№ п/п Единичные показатели Символ Формула размерности
1 Рабочее давление в огнетушителе P кг·м-1·с-2
2 Объем газа в огнетушителе м3
3 Масса заряда ОПС Mопс кг
4 Время истечения ОПС с
5 Высота сифонной трубки h м
6 Внутренний диаметр сифонной трубки d м
7 Расстояние от дна огнетушителя до начала среза сифонной трубки b+h1 м
8 Длина струи ОПС l м


Методом анализа размерностей образованы безразмерные комплексные показатели, физическая сущность которых отражена в таблице 4.

Таблица 4 – Физическая сущность безразмерных комплексных показателей

№ п/п Комплексный показатель Физическая сущность комплексного показателя
1 Характеризует потери энергии газа на входе в сифонную трубку в зависимости от величины зазора, массы заряда порошка, динамических сил давления и сил вязкого трения
2 Характеризует отношение потенциальной энергии газа к затратам энергии по вытеснению и доставке массы заряда порошка в очаг пожара
3 Характеризует потери энергии газа от соотношения высоты и диаметра сифонной трубки (является множителем в известном уравнении Дарси-Вейсбаха для расчета потерь энергии по длине трубопроводов)

Из сущности комплекса 6 следует, что величина является полезной энергией, совершаемой по вытеснению и доставке массы заряда порошка в очаг пожара из огнетушителя, а произведение – полной (суммарно затраченной) ее величиной. Из этого следует, что величина, обратная комплексу 6, является коэффициентом полезного действия огнетушителя:

. (2.1)

Следовательно, оценка конструктивного совершенства (технического эффекта) порошковых огнетушителей может быть методически упрощена и сведена к сравнению величин коэффициентов полезного действия исследуемых образцов. Минимальная сумма потерь энергии является критерием технического эффекта, который позволяет определить пути совершенствования порошкового огнетушителя типовой конструкции и со встроенной пористой емкостью.

Коэффициент полезного действия огнетушителя находят по зависимости:

(2.2)

где А1 – работа, затраченная на приведение ОПС в аэрозольное состояние в ходе адиабатного процесса расширения воздуха:

(2.3)

– показатель адиабаты (коэффициент Пуассона);

Vг1, Vг2 – объем газа начальный (до расширения) и конечный (после расширения) соответственно.

Полученные результаты позволяют сделать очевидные выводы:

- необходимо скорректировать конструкторскую документацию и ужесточить требования по соблюдению ее при производстве, сертификационных испытаниях и эксплуатации огнетушителей в части размеров, влияющих на полноту выхода ОПС при тушении пожаров;

- при проектировании огнетушителей следует учитывать, что комплекс 6, характеризующий отношение потенциальной и кинетической энергий, изменяется заметным образом (до 4-х раз), при этом меньшее его значение указывает на большую долю, затраченную на доставку ОПС к очагу пожара;

- объем выборки обследованных огнетушителей (таблица 1) ограничен экономическими соображениями, что не позволяет с научной достоверностью представить здесь экспериментальные аналитические зависимости между показателями, описывающими процесс истечения ОПС, поэтому необходимо дальнейшее накопление статистических данных в этом направлении исследования;

- расчетные значения коэффициента полезного действия некоторых серийных порошковых огнетушителей находятся на уровне не более 7%, что свидетельствует о несовершенстве их конструкции.

Изложенный метод оценки использован при проектировании моделей порошковых огнетушителей со встроенной пористой емкостью.

В третьей главе «Методы экспериментального исследования эффективности истечения ОПС» представлены обоснования авторских разработок в части экспериментального исследования моделей порошковых огнетушителей.

Способ определения длины струи ОПС. Известные методические приемы, применяемые для оценки величины длины струи ОПС, неоднозначны, обладают низкой точностью измерения (0,5-1,0) м, неконкретностью правил выполнения процедур, требуют проведения специальных опасных огневых испытаний. В связи с этим разработан способ определения длины струи ОПС на модельных очагах пожара, приемлемых для проведения лабораторных испытаний по условиям пожарной безопасности.

Расчеты показали, что полное или частичное (близкое) подобие условий тушения обеспечивается:

1) соблюдением величин начальных скоростей и импульсов истечения ОПС и вытесняющего газа в полноразмерных и модельных огнетушителях;

2) равенством и постоянством характеристик давления, температуры и влажности окружающей среды в местах размещения огнетушителей, очагов пожара и по трассе полета струи ОПС (комнатные условия, согласно ГОСТ Р 51057-2001);

3) соблюдением условий тепловыделения модельных очагов пожара. Лабораторный модельный очаг 13В/306 представляет собой парафиновую свечу в металлическом корпусе диаметром 40 мм. Теплота сгорания парафина – 47-50 (МДж/кг), скорость выгорания – около 0,02 см/мин. Стандартный модельный очаг 13В – круглый стальной противень диаметром 700 мм. Теплота сгорания бензина – 51 МДж/кг, скорость выгорания – около 0,6 см/мин. Эти условия обеспечивают отношение теплоотдачи рассматриваемых очагов горения на уровне около 1:1500 (свечей);

4) соблюдением значений масс ОПС, приходящихся на единицу площади стандартного модельного очага пожара 13В и лабораторного – 13В/306 (около 0,26 г/см2);

5) применением одних и тех же марок порошков («Фоскон 430»).

Работоспособность методики подтверждена результатами срыва пламени воздухом и порошком из модели порошкового огнетушителя, представленными на рисунках 3 и 4.

 а) б)  Схема размещения-9

а)

 б)  Схема размещения объектов-10

б)

Рисунок 3 – Схема размещения объектов эксперимента по срыву пламени:
а) воздухом; б) ОПС марки «Фоскон 430» (фракция 45-499 мкм): 1 – модель огнетушителя ПС-С; 2 – горящая свеча; 3 – потухшая свеча; 4 – облако ОПС

Рисунок 4 – Зависимость длины струи от импульса воздушной массы:
– срыв пламени; – тушение пламени на лабораторной модели 13В/306;
– по результатам сертификационных испытаний полноразмерных моделей ОП-1 на очаге 13В

Результаты экспериментов подтвердили возможность определения дальности полета струи ОПС в лабораторных условиях. Они показывают, что в лабораторных испытаниях моделей огнетушителей со встроенной пористой емкостью можно обойтись без проведения огневых испытаний, если внести соответствующую поправку: L = Lсрыва + 1,0 м. Это вполне допустимо, поскольку результаты лабораторных испытаний являются предварительными. Окончательные результаты должны быть получены в условиях, предусмотренных ГОСТ 51057-2001.

Таким образом, разработанный способ определения длины струи ОПС отличается значительным уменьшением геометрических размеров очага пожара и модели порошкового огнетушителя при соблюдении законов геометрического, аэродинамического и теплового подобий.

Способ оценки распределения массы частиц ОПС разработан в связи с необходимостью изучения плотности распределения частиц ОПС на площади пожара, осаждающихся из нестационарного газового потока.

Сущность его заключается в сборе на подложки (например, бумага со строго определенными размерами сторон), заранее размещенными на прогнозируемую площадь осаждения (с геометрическими размерами L и b), частиц распыленного ОПС. Подложки предварительно нумеруют и взвешивают. Нестационарный газовый поток ОПС создается испытываемым огнетушителем или его моделью. Время полного осаждения ОПС принимают не менее величины, необходимой для осаждения частиц самой мелкой его фракции. По массе частиц, осевших на подложках, судят о характере распределения ОПС в нестационарном газовом потоке. Для этого по подложкам с нулевой массой частиц строят граничную линию осаждения ОПС (рисунок 5, линия 1).





Рисунок 5 – Распределение массы частиц ОПС по подложкам: ОП – модель огнетушителя; 1 – граничная линия осаждения ОПС

Описанный прием повторяют для каждой из исследуемых фракций порошка. По результатам исследования строят рисунок, характеризующий распределения массы частиц ОПС, осевшего из нестационарного газового потока (рисунок 6).

Рисунок 6 – Распределения массы частиц ОПС, осевшего из нестационарного газового потока: ОП – модель огнетушителя; 1, 2, 3, 4, – граничные линии для фракций №№ 1, 2, 3, 4 порошка

Разработанные методики определения длины струи ОПС и концентрации частиц в ней устраняют необходимость проведения пожароопасных экспериментов в лабораторных условиях, при одновременном обеспечении практической потребности в достоверности и точности получаемых результатов. На методику определения концентрации частиц в нестационарном газовом потоке подано заявление о выдаче патента (рег. № 2012153063/28(084479) от 30.11.2012 г.).

В связи со значительными затратами энергии на вытеснение ОПС, проведены испытания конструкции запорно-регулирующей арматуры огнетушителей. Экспериментальные данные по оценке влияния типа запорно-регулирующего устройства при различных значениях начальной массы заряда ОПС на величину его остатка (на основе использования критерия Фишера) показали, что использование быстродействующего запорно-регулирующего устройства является наиболее приемлемым по энергетическим соображениям, однако ручное управление этим устройством невозможно. Поэтому дальнейшее направление исследования эффективности процесса истечения ОПС выбрано с использованием модели порошкового огнетушителя с шаровым краном, применение которого позволяет регулировать процесс истечения ОПС.

В четвертой главе «Оценка эффективности экспериментального макета огнетушителя» представлены результаты лабораторных испытаний конструкций порошковых огнетушителей со встроенной пористой емкостью из эластичного упруго-деформируемого материала и дана оценка их эффективности.

Целью исследования является выбор конструктивных характеристик пористой емкости, которые обеспечат наибольшую полноту выхода ОПС при срабатывании огнетушителя. Схемы полноразмерных макетов огнетушителей (условные шифры ПС-ФЭ и ПС-Ф) представлены на рисунке 7.

  Макеты порошковых-14

Рисунок 7 – Макеты порошковых огнетушителей: а) ПС-ФЭ; б) ПС-Ф:
1 – эластичный сосуд; 2 – зона пористости; 3 – порошок; 4 – корпус огнетушителя; 5 – колпак (головка) огнетушителя; 6 – заправочное отверстие с обратным клапаном; 7 – выпускной кран; 8 – кожух; 9 – воздух от зарядного устройства; 10 – порошково-воздушная взвесь; 11 – сосуд из пористого материала

Макеты огнетушителей ПС-ФЭ и ПС-Ф принципиально одинаковы. Различие заключено в конструкции пористого сосуда. Макет ПС-ФЭ имеет пористый сосуд формы, близкой к сфере, оболочка которого выполнена из эластичного упруго-деформируемого материала. Макет ПС-Ф имеет пористый сосуд цилиндрической формы, верхняя часть которого выполнена из сплошного материала, а нижняя – имеет пористость.

Эластичный материал пористого сосуда макета ПС-ФЭ является упругим поршнем, передающим энергию вытесняющего газа ОПС в форме стартового (начального) импульса и при последующем истечении в атмосферу за счет произвольного изменения формы.

Результаты испытания модели порошкового огнетушителя ПС-ФЭ представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Результаты испытания модели порошкового огнетушителя ПС-ФЭ

№ п/п Тип сосуда Объем сосуда, 10-3 м3 Рабочее давление Р, МПа Iр.0, кг·м/с Масса навески М,
10-3 кг
Iпр.0,
·103 м/с
Масса остатка М1
по
воздуху
по
ОПС
10-3 кг %
1 Сосуд перфори-рованный без плас-тикового корпуса 0,05 0,4 4,95 20,00 0,78 247,30 0,15 0,75
2 Сосуд перфори-рованный без плас-тикового корпуса 0,07 0,4 4,74 71,50 0,78 66,33 2,15 3,00
3 Сосуд перфори-рованный без плас-тикового корпуса 0,07 0,4 4,78 62,05 0,78 77,04 1,60 2,60
4 Сосуд перфори-рованный без пластикового корпуса 0,07 0,4 4,82 52,05 0,78 92,60 1,15 2,20
5 Сосуд перфори-рованный с пластиковым корпусом 0,07 0,4 4,74 72,05 0,78 65,80 2,95 4,03


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.