автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Исследование и разработка установок порошкового пожаротушения с унифицированными аврирующими устройствами

- ЛИШСТЕРСТВО освим украши

" ХЛРКШСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН14НИИ Ц УН1ВЕРСИТЕТ БУД1ВНИЦТВА ТА АРХ1ТЕКТУРИ

^ На правах рукопису

СИЗИКОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ

Д0СЛ1ДЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА УСТАНОВОК ПОРОШКОВОГО ПОЖЕЖОГАСШНЯ 3 УН1Ф1К0ВАНИАШ АЕРУВАЛЬНИМИ ПРИСТРОЯМИ

05,26.02 — Пожежна безпека

1

Автореферат:

дисертацп на здобуття паукового ступеня кандидата техшчних наук

Харюв — 1997

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Украшському науково-досл1дному ¡нститут1 пожежноТ безпеки МВС Украши (м. Кшв) та Харшвському державному техшчному утверсите™ буд1вни-цтва та арх1тектури.

HayKOBi кер1вники:

— доктор техшчних наук, старший науковий сшвробтшк Жартов ський Володимир Михайлович;

— кандидат техшчних наук Дунюшкш Володимир Олександрович.

ОфщШш опоненти:

— доктор техшчних наук, професор Прохач Едуард Юхимович;

— кандидат техшчних наук Чередниченко lean ¡ванович.

Прошдна оргашзащя — Харшвськии шститут пожежно! безпеки МВС Украши.

Захист дисертаци вибудсться 21997 року о годшп на зааданш спещал1зованоТ вченоТ ради Д02.07.02 при Харивському державному техничному уншерситет! буд1вництва та арх1тектури за адресою: 310002, м. Харюв, вул. Сумська, 40.

3 дисертащею можна ознайомитися у б1блютец'1 Харшвського державного техшчного ушверситету буд!вництва та архггектури.

Вчений секретар спец!ал13овано1 вченоТ ради кандидат техшчних наук, доцент

Кутовий

АКТУАЛЫНСТЬ

Одним ¡3 фактор!в забезпечення протиножежного захисту об'ект1В е застосування установок пожежогасшня для гасшня або локал'тацН по-жеж) на дротяз! часу, необхЦного для введения в д1ю оперативних сил i засоб!в пожежно! охорони.

Статистика з пожежами показув, що в Укра!ш залишаеться тенденция до эб1льшення IX кшкосп, числа жертв та материального збитку. За минулий 1996 р. в Украйн виникло 46,8 тис. пожеж, внасл1док яких заги-нуло 2462 особи, прямий збиток складае 17,2 млн, гривень. Збитки в!д пожеж на промислових об'ектах зросли на 24,2%.

Спринклеры! i дренчерш установки водяного и п'шного пожежогасшня ¡з-за високо! шерц1иност) спрацювання (до 600 с) i недостатньо! вогнегасно? эдатноси при rarimii пожеж хлаав В i С не виршують зав-дань по' забезпеченню пожежноТ безпеки об'ектш, зокрема кафто- i газо-добувно! i переробно! галузях промисловост'1, ям нпш в Украш\ штенсив-но розвиваються. За кордоном вже б!льш шж 40 рок/в для протипожежного . захисту таких об'еичв застосовують установки порошкового пожежогасшня (УПП) р1зноман1тних модиф!кац1й i типорозм)р!в. Перш1 спробй по створенню УПП, в Укра!н1 показали ïx перспектившсть i не-обх{дн1сть подальшого удосконалення та розширення тактико-техн!чних характеристик (ТТХ). . .

Основм положения Закону Укражи "Про пожежну безпеку" та Постанови КМ Укра!ни в'|д 3 кв'ггня 1995 р. №238 "Про затвердження Державно! программ забезпечення пожежно! безпеки на 1995-2000 роки", ях пр!оритетний напрям, визначають Вихонання комплексу НДДКР, пов'язаких з розробкою I впровадженням у виробйицтво нових вид!в пожежно! техн1кй 1 засоб'т пожежогасшня, в тому числ'1 Î УПП.

Розробка i застосування нових УПП з удосконаленими ТТХ, pi3Ho-манЬних конструктивних виконань (з лафетними стволами, з розпод!ль-чими мережами, з ручними пожежними стволами), направлен) на вирпиен-ня проблем шдвищення ефективност! систем протипожежного захисту об'еетчв, що 1 обумовило виб!р теми дисертацп i мету роботи.

МЕТА РОБОТИ - шдвнщення ефективност! систем протипожежного захисту об'ект1в шляхом. розробки i застосування УПП з ушф!кованими аерувальними пристроями.

Для досягиення поставлено? мети необхцно виршшти наступи! ochoshi завдання: а) розробити hob'i техшчн1 ргшення пристрой для шдго-товки ВП до вит!сневня з резервуар!в УПП; б) провести анал)з i розробити класиф!кац1ю способ1в 1 присрроТв для шдготовки ВП до виткнення з УПП в осередок пожежц в) провести експериментальн! досл!дження по виявленню параметр'ш, що характеризують ф1зико-механ'1нний стан ВП для оцшювання якоеп його аерацП'; г) провести теоретичн! досл!джения по обгрунтуванню дЫпазону швидкостей аерац!? ВП в УПП I визначенню впливу температури навколишнього середовища на процес аерацм ВП; д) розробити методику \ провести скспериментальш досл!дженкя процесу аераци ВП в УПП; ж) визначити математичн! залежност!, що характеризують процес аерацП ВП в УПП, розробити та реал!зувати на ПЕОМ алгоритм розрахунку конструктивних параметр!в аерувальних пристроТв (АП) УПП, що забезпечують як!сну аерац!ю ВП, мш!м!зац1ю ¡нерц!йност1 спрацювання i нормативш витратш характеристики УПП; к) розробити нормативну документацда на- ряд модифкац1й УПП з ужф!кованими АП - УППУ; л) провести роботи по вйровадженню розроблених УПП в сержне виробництво та застосуванню Тх в системах протипожежного захисту об'ект!в.

ОБ'бКТ ДОСЛ1ДЖЕНБ - установки порошкового пожежогаЫння з аерувальними пристроями.

ПРЕДМЕТ ДОСЛ1ДЖЕНБ - процес аераци ВП в УГШ, процес по-дач'1 ВП 13 УПП, процес гасшня пожеж УП11.

МЕТОДИ ДОСЛ1ДЖЕНБ: анал!з 1 узагальненнл результат'« досл!джень, досв1ду розробки УГШ з АП; методи математичноГ статистики 1 обрабш дэ!Шх; лаборзторш 1 стенлош дослЦження процесу аераци ВП в УПП, ф1зико-механ1нного стану ВП, процесу питоку газопорошково! сум!ш1 ¡з УПП; "натурнг вогнев! випробування УППУ з ушфжованими АП.

НАУКОВА НОВИЗНА: розроблена методика ! проведеш експери-ментальш дослЦження процесу аераци ВП; теоретично обгрунтовано д1а-пазон швидкостей аераци В11 I експериментально визначеш значения швидкостей аераци ВП; теоретично обгрунтовано I експериментально шдтверджено вплив температур« навколитнього середовища (при 20°С та мшус 60°С) на процес аераци ВП в УПП; визначеш математичш залеж-що характеризують процес аераци ВП в УПП; розроблений 1 реал'1зований на ПЕОМ алгоритм розрахунку конструктивних иараметр!в АП УПП; запропонована класиф1'кац1я способ!в ! пристроив для шдготов-ки ВП до вит!снення з резервуар1в УПП в осередок пожеаа; розроблеш техн\чш р'нвення пристро1в для шдготовки ВП до виткнення ¡з резервуара УПЩ створено ряд модиф1кац)й УПП з ун'1ф1кйпаними АП, що забезпе-чують яысну аерацда ВП, \ншм1зац1ю ¡нерцшноеп спрацйвання I норма-• тивн! витратш характеристики (патент Украши №4459); розроблеш про. позици по схемно-компоновочним р'пиенням УПП для систем протипо-жежнрго захисту об'ект1в.

НА ЗАХИСТ ВИНОСЯТЬСЯ:

- методика проведениярезультату експериментальних дослЦжень процеса аераци ВП;

"" - математичн! залежност!, що характеризують процес аерац'Л ВП в УПП 1 алгоритм розрахунку конструктивних параметров ВП УПП;

б

- класиф1кац!я способ|в 1 пристрош для гндготовки ВП до вит!снення з резервуар!в УПП в осередок пожеж!;

- конструктивж ршення УПП, що оснащен! ун!ф!кованими АП: з дафетними стволами, з розподЫьчими мережами, з ручними пожеЖними стволами I пропозиц!! по схемно-комаоновочним р!шенням УПП для систем протипожежного захисту об'емче.

ДОСТОВ1РН1СТЬ результате, одержаних в робот» пЦтверджувться застосуванням теоретично обгрунтованих метод!в, задов!льним погоджен-иям результате теоретичних, експериментальних 1 натурних ДослЦжейь, застосуванням сучасноТ вим!рю6альноТ та реестрац!йноТ апаратури.

ПРАКТИЧНА ЦШШСТЬ. Розроблен! техшчн! р!шення АП для УПП, алгоритм розрахунку конструкТивних параметр!в АП, виявлен! ма-тематичш залежноси, що характеризують процес аерацП ВП В УПП в науково-методичною основою для розробки нових 1 удоскокаЛення 1сную-чих УПП. Ка основ! одержаиих в робот! результат^ в УкрНДПТВ МВС УкраТни розроблена нормативна Документац1я на УПП з ун1ф!коваНими АП - ТУ У 14347768.001-4 ТУ У Ш4776Ш2-96.

ОСОБИСТИЙ ВКЛАД автора полягае в розробц! методики експериментальних досл!джень процесу аерацП ВП в УПП; обгрунтуванн! д1а-пазону швидкостей аерацП ВП в УПП { впливу температур« навколшоньо-го середовихца на процес аерацП ВП в УПП /2, 3, 4/} виробленн! техн!чних вимог до АП УПП; визначенн! математичних залежносТей, Що характеризують процес аерацП ВП в УПП ! розробц! алгоритму розрахунку конструктивних параметр!? АП в УПП /1/; розробц! техн!чних р'ниень пристроТв для п\дготовки ВП для вит!снення 1з резервуар!в УПП в осередок пожеж! /6, 9, Ю/, а та кож у впровадженн! результатов, одержаних в ц!й робот!, в практику пожежОгас!ння/5, 7, 8/.

РЕАЛ13АЩЯ I ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТ« РОБОТИ. Основн! результати роботи реал!зойан! в рамках НДР, що проводились

по заявц1 УДПО МВС Украши (№ державно! реестрацП 019611012742), а також ряду господарчих договоров цом!ж УкрНДШБ 1 шдприем-ством "Полтапагазпром", що проводились в пер!од з 1993 р. по 1996 р.

Результат« досл'цукень впроваджеш при розробц! техшчно1 доку-ментацП на УПП з лафетним стволом - УППУ-250ЛС, УТШУ-500ЛС (ТУ V 14347768.001-94), УПП з розподмьчими мережами - УППУ-250РС, УИПУ-250РС-01, УППУ-2У0РС-0г, УППУ-500РС, УППУ-ЯЮРС-01, УППУ-500РС-02 (ТУ У 14347768.002-96), (патент Украши №44«), в також УПП а ручники пожежними стволами ОПП-2УО (ТУ 220-РСФСР-44-88), (патент Роси N»1558409).

На Прилуцькому орендному завод} "Пожмашина" 1 Давл'1кан1вському завод! протипожежного обладнання (Роая) освоено сер1йний випуск ука-заних установок.

УПП типа УППУ знайшли застосування для протипожгжного захис-ту пожежонебезпечних об'ект!в, зокрема на Яблутвському газоперероб-ному завод! ! Селещанському технолопчному цехов! стабшзацц газового конденсату п!дприемства "Полтапагазпром".

АПРОБАЦ1Я РОБОТИ. Осиовш результати роботи допоз1дались на науково-практичних конференц!ях: "Проблеми пожежноТ безпеки Сиб1ру 1 Далекого Сходу (м. Гркутськ, 1988 р.); "Проблеми виробництва ! застосу-вання вогнегасних порошк!в" (м. Лешнград, 1991 р.); "Проблеми пожежноГ безпеки" (м. Харкш, 1993 р.); "Поженена безпека" (м. Кит, 1995 р.).

• ПУВЛ1КАЩЗ(. По тем1 дисертаца рпублЫовано 22 наукових роботи, в тому числи в!с!м наукових статей 1 тезис!в доповЦей на наукових конференции, 11 авторських св1доцтв на винаходи, два Патента Украши, один Патент Росп.

СТРУКТУРА И ОВСЯГ РОБОТИ. Дисертацшна робота складаеться з вступу, 4 глав, загальних виснопмв, списку лиератури та додатив.

Робота MicTiíTb 193 стор'шки i включав 30 рисункш, 27 таблиць та 8 до--датк1в на 41 сторшць Список л!тератури включае 108 найменувань. ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ У ВСТУШ обгрунтовуеться виб1р та актуальтсть теми, визначаеться мета, завдання 1 методолопчш основи дослЦження, наукова новизна та практична значимкть одержаних результате.

В ПЕРШ1Й ГЛАВ1 представлено: результати досл)дження можли-востей застосування, режим1в функцюнування Í конструктивних особли-востей УПП; анал!з техн!чних вимог до УПП, 140 визначають Гх ефек-тившсть; сформульоиаш завдання досл!джень.

Показано, що одним b факторов забезпечення протипожежного за-хисту 06'eKTÍB е застосування установок пожежогасшня, зокрема УПП. Тому выявления конструктивних параметрш УПП, що забезпечують удо-сконалення ТТХ УПП дае можлив!сть шдвищити ефективнкть систем протипожежного захисту об'ект'ш.

Досмдження функцюнування УПП показало, що конструктивною особливкткз б наявнкть в 1х склад'1 пристро1в, Що забезпечують подготовку ВП до вит'|снення з УПП в осередок пожеж), зокрема, АП. Не-обх1дшсть шдготовки ВП до вит1'снення ¡з УПП шляхом його аерацП i спушування обумовленЗ негативною йластив!стю ВП до ■ увольнения, тобто до втрати текучост» п!д час тривалого функцюнування УПП в режим! чер-гування.

Одшего 1з умов забезпечення виткнення ВП ¡з УПП е обгрунтований виб!р сп>вв1Дношення маси робочого газу 1 Маси заряду ВП й УПП.

Досл1дження техн1чних характеристик УПП з масЬю заряду bía 250 до 6000 кг, дозволило виявити лппйну залежнкть (1) маси робочого газу -mr В1д маси заряду ВП - М„. перед пуском УПП:

шг-(0,018-0,024)М„, кг. (1)

Встановлено, що тривалкть периоду пЦготовки ВП до виясИення -х„ ¡3 УПП з масою заряду в!д 250 до 6000. кг знаходмться в межах

BiA 15 до 30 с, а питом! затрати енергп робочого газу на вит1снення ВП ¡3 УПП - Kw складають в'|д 1500 до 2600 Дж-кг"1.

Проведений анал!з показав, що основними ¡3 вимог, як1 визначають ефектившсть УПП е: забезпечення швидкод!? пуску УПП i подач) ВП ¡3 УПД взахищувану зону, тобто забезпечення мш'шальнс? шерц1Йност1 спрацювання УПП; забезпечення подач! ВП ¡з УПП в захищувану зону з нормативною 1нтенсивн!стк> - ! тр'иаалштю - тв. .

Досл(дження техшчних характеристик елеменТноТ бази УПП пока-зуе, що для автоматичних УПП найб!льшою складовою сумарноТ шерцш-ност'1 спрацювання може бути шерцшшсть установки пожежно) сиг-нал!зацп або шшого спонукального пристрою - твс (до 330 с), а для УПП з ручним пуском - тривалкть шдготовки ВП до вшчснення 1з резервуара УПП - ти> (до 30 с). т„, е функц1ш витрати робочого газу -. Gv, що посту-пае э резервуар з ВП при робот! УГ1П, яка залежить, зокрема эЦ такого конструктивного параметра УПП, як площа поперечного nepepi3y проточно! частини АП - F.

Тому, для здШснення розробки i застосування УПП, ¡снуе не-обх1дн')сть виявлення конструктивних параметров АП УПП, що забезпечу-ють яисну аерац!Ю ВП, мшЫзацда ¡нерцшност! спрацювання i норма-тивн! витратш характеристики УПП, яка обумовлюе поставлен! в.робот! завдання та шляхи ix вир'1шення.

На рисунку 1 наведена структурно-лопчна схема досл>джень, що в('дображае мету, поставлен! в робот! заьдання i шляхи !'х вир!шення..

ГЛАВА 2 присвячена: анализу i створенню класиф'жацп способ!в та пристроТв для шдготовки ВП к виткненню з УПП; експериментальним досл!джемням ф!зико-мехашчного стану ВП, теоретичним та експериментальним досл!дженням процесу аерацП' ВП.

На осноь! проведеного анализу л1тературних I патентних джерел розроблена класифшацшна схема пристроТв для шдготовки ВП до вит!с-нення з УПП в осередок пожежь

X

Досмдження мож-ливостей застосу-ванна УПП для захисту об'бкта

т

П^двищення ефехтивносп систем протипожежного захисту об'екив Т~

т

Анал13 техшчних зимог, що визнача-ють ефектив-шсть УПП_

Постанова та pimeH-ня зандань доойд-жень

1

Досл1'дження фунц!-онування i кэнструк-тивних особливостей УПП

Експериментальш досл'1дження ф1зико-мехашчного стану ВП

Ексцериментальт досшдження про-цесу аераци ВП

Теоретичт досмд-ження процесу аераци ВП

Анализ i створення кла сиф^кацп способов та

ПрИСТр01В ДЛЯ ШДГОТОВ'

ки ВП до вит1снення з УПП

Е

Розробка техшчних ршень пристроТв для подготовки ВП до ви-•псиення з УПП

Застосування УППУ в системах протипожежного захисту об'екп'в

Е

Розробка схемно-компонопочних рмечь.УППУ. для захисту.обЧкто..

Сер1йне виробництво УППУ .

L

Розробка УППУ з ушфжованими АП

Розробка алгоритма розрахунку кон-структивних параметр1в АП УПП

Визначення математичних залежнос-тей, ям характеризують процес áepa-ци ВП в УПП

I

Визначення д'1апа-зону швидкостей аераци ВП в УПП

Визначення впливу температуря навколи-шнього середовища на процес аераци ВП УПП

■, Г ~

Рисунок 1 - Структурно-лопчна схема досл1дження

При створенн! uiei схёми прийнят! так! класиф'|кац!Йн! ознаки: вид використованоГ енерг!Г для впливу на ВП в резервуар! УПП, cnoci6 I режим шдготовки ВП, конструктивно виконання пристрою.

Встановлено, що в практик розробки та виготовлення УПП, для здшснення шдготовки ВП до вит|'снення найбмьш поширеним е викори-стання енерга стиснутого газу, що поступав через АП в резервуар УПП ' для створення в ньому робочого тиску.

Виявлен! шляхи вдосконалення i тенденци роавнтку пристроТп для шдготовки ВП до виткнення з УПП дозволили розробити ряд нових техшчних рппень /5, б, 9, 10/, одне >з яких, що захищене патентом Украши N2 4459, вибране для вйр!шення поставлених в робот! завдань.

В результат! експериментальних дослЦжень по визначенню парат метр1в, що характеризуют!. фЬико-мехашчний стан ВП для оцшювання якосп аерацп ВП /2/, встановлено, що початковий onip зсуву ВП марки П-2АП, складае то=340Па, а гранична напруга зсуву, що визначае перех!д частинок ВП в шар! ¡з нерухомого стану в рухомий складае тпрг(1г=400Па.

Наведен! результати теоретичних ! експериментальних досл!джень процесу аераци ВП в УПП /3/, що спрямоваш на визначення швидкостей аерацп ВП i впливу на цей процес температури навколишнього середови-ща.

Визначаеться, що при досл!дженнях процес!в, як! супроводжуються псевдозр1дженням сипких MaTepiaAie використовуетьея такий параметр, як швидк!сть цсевдозр!дження або, з урахуванням специфжи нестацюнарно-го, швидкоплинного (в'1д 15 до 30 с) в замкнутому об'ем'1 процеса запов-нення резервуара УПП стиснутим газом, - швидк!сть аерац!! ВП.

Швидккть аерац!? - а„ - це в!дношення об'емноЧ витрати стиснутого газа - Gv, що поступав з джерела тиску УПП через АП в резервуар УПП до площ1 поперечного перетину резервуара УПП - fp:

ш.-'Gvfp'1, мс1 . (2)

Показано, що швидысть аерацП ВП - ша мае знаходитись в Д1апа-зош, де нижнюю границею е мжшальла швидшсть аерацн ВП -соаг нижче якоТ частники ВП перебувають в нерухомому сташ, а верхньою границею е швидккть внтання частииок ВП -ы„ перевшцення яко? обумовлюе ство-рення ст1Йких канал!в 1 ущ1льиення ВП струменями стиснутого газу, неод-нор1д«¡сть по щмьиост1 1 порозносп структур» ВП в резервуар! з ВП. Ця умова виражавться такою нершшстю:

о)„ «а, <о>,. (3)

Для х'|льк1С!!ого визначення м'аимально)' швидкост! аерацп ВП стис-нутим пов1трям - ш, ! ШВИДКОСТ1 витания частинок - о, марки П-2АП, при температурах нзвколишнього середовища 20°С 1 мшус 60°С (для нозна-чення в'1дпов1дних параметр!» вккористовуються шдекси *20" ) "^д"), засто-совувались В1Д0М1 емшричш залежност! (б) 1 (7), як! визначаюТь взаемозв'язок критерии Рейнольдса 1 Архшеда:

Ке2ол,2о-с1>'1> м сш'.-бо" Ве.«,-\,,60 с1а*,> мс \ ■ (4)

©,я> = Ке'аУго ^."1. м с ^ °>»ю " К^-бо^-ю^Л «с1; (Я

Агю Аг.№

Кем«=--; ^.,¡0- -, (6)

1400+5,220^ 1400+5,22"^^,

Агю • Аг^о

Яс'д,--; Яе'.м---г! (7)

18,6+0,61ч/Лгя> 18,6+0,

6<*,5'(р«- Р.») И. '(Р.. - Р.-«о) Аг»--; Аг.«,» -(8)

де \>2о, У.я) - кшематична а'язккть стиснутого повпгря; Кем, Ие.ш -критерп Гейнольдса при мппмальшй шиидкост1 аерац!) ВП; (.!, - екв'чза-леитний диаметр частинок ВП, м; Агм, Аг.¿0 - критерш Архшеда; ри - на-сипна густина ВП, кгм"5; ¡)110, р,_м - густина . стиснутого пов!тря, кг-м"3; § - прискорення виьного падшня, м-с"2; Ке'я, Ке".«, - критерп Рей-нольдса при швидкост1 витания частннок ВП.

В результат! виконаних теоретичних Д0СЛ1ДЖСИ1> гтроцесу аерацП ВП остановлено, що швидккть аераци ВП стиснутим пов'прям при температур! навколишиього середовища мшу с 60°С - перевищуе швидысть аераци при 20"С - ш„м в 1,2 раза, а д!апазон швидкостей аераци ВП мае так! границ!: при температур! навколишиього середовища 20°С -0,0019 м-с"1 < ш.30 <6,1300 м-с"1; при температур! навколишнього середовища мшус 60°С - 0,0023 м-с1 < й)а.£0 <0,1500 м с"1.

Для проведения експериментальних дослЦжень процесу аераци ВП розроблена методика дослЦжень I створено стенд, схема якого наведена на рисунку 2.

При проведенш експериментальних досмджень визначалась швидккть аераци ВП - ша20, й,^ ! перепад тиску стиснутого пов1тря в шар! ВП - ДР2о. ДР.«) при температурах навколишнього середовища 20°С ! м!нус 60°С. ШвИдмстъ аераци ВП визначалась ¡3 таких залежностей:

У6(Р„6-РД У6(Р.6-Р,6)

(0а30 =-:-, м-с"1-, Ша 60-=-, м с"1, (10)

де У6 - об'ем балона для стиснутого пов1тря, м1; Р„б, Р„й - початко-вий ! кшцевий абсолютний тиск стиснутого пов!тря у балож, Па; И - га-зова стала, Дж-кг'-КГ1; Т1 - температура навколишнього середовища 293К; Т2 - температура навколишиього середовища 21ЗК.

1-резервуар для ВП; 2-аерувалышй пристрой; 3-вогнсгасний порошок; 4-тмульсш трубки; 5-дифе-ренц1'альний манометр; 6-балон газовий; 7-вентиль; 8-газат'дшлна мап'страль; 9-редукфйний клапан; 10-маномстр високогр тиску; 11-датчик тиску; 12-маномстр низького тиску; 13-дросель; 14-електропневмоклапан; 15-циклон; 16-фЬ\ьтр; 17-трубопровЦ; 18-скляна трубка; 19-камера тепла та холоду; 20, 21-випрямляч1 постшного струму; 22-осцилограф; 23-в'1брацшний стснд; 24-рсле часу

Рисунок 2 - Схема експеримснтального стенда для досл)джсння процсса аерацп ВП

Як додатковий критер1й для оцшювання якоот аерацп ВП викорис-товувалась величина затрат енергп стиснутого пов1тря за одиницто часу - Е на аерацно ВП, яка визначалась ¡з залежностей:

Вт; Е.60 = е),.<о-?р-ЛР.4о, Вт. (11)

В результат! обробки результате вимфювань встановлено, що при задашй дов1рч)й ¡мов!рност! Р-=0,95 1 розподиенш г.ипадкових величин Стьюдента, г.'дносна похибха визначення значень вим!рюваних величин не перевищуе 12%.

Встановлено, що при аерацп ВП, величина перепаду тиску стиснутого пов!тря - ДР, при температурах 20°С - ДР^ 1 мшус 60°С - ДР.йо пере-вищувала значения, експериментально одержано?, напруги зсуву шару ВП, тобто ДР;0=420Па 1 ЛР.60=440Па > тпррд.=400Па.

Встановлено, що швидк)сть аерацп ВП стиснутим пов!трям при температур! навколипшього середовища 20"С ! мшус 60°С в!дпов!дно дорга-нюкггь шаго-418-10 2 м-с"1, ю».60 =5,910* м-с"' I знаходяться в рашше теоретично обгрунтоваиих диапазонах швидкостей аерацп ВП, а затрати енергп стиснутого пов1Тря в одииицга часу на аерац^ю ВП при температур! нав-колишнього середовища мшус 60°С складають Е.60=0,22 Вт, а при 20°С -Его^О.иВт, що також узгоджуеться з даними теоретичних досл1джень.

ГЛАВА 3 присвячена: визначенню математичних залежностей, що характеризуют, процес аерацп ВП в УПП; розробц! алгоритму розрахун-ку конструктивних параметр!в АП УПП; натурним вогневим випробуван-ням УППУ; розробц!, на основ! одержаинх в робот'1 результата, ряду мо-диф!кац!й УППУ.

В друпй глав! показано, що граничн! умови, що визначають облает! як!сноТ аерацп ВП в УПП, виражаються нер!вн!стга (3). Виходячи з того, що процес наповнення в'|льного об'ему резервуару. УПП з ВП стиснутим пов!трям представляв собою термодинам!чний процес, виявлення залежностей, ЩО характеризую™ процес аерацп ВП в УПП, зд1'йснювалось на

ocHoei в1домих р!внянь: збереження енерИГ, газового стану i р'тняння Бернауллк При цьому застосовувались припущення, що на протяз! всього часу робоги УПП виконуються уыови нерозривност! газового потоку, процес наповнення резервуара УПП з ЮТ стисненим газом - 1зотерм1чний, а коеф'щ!ент витрати сталий.

Розрахунково-функц!ональна схема по визначенню залежностей, що характеризуют процес аерацП ВП в УПП наведена на рисунку 3.

Показано, що швидюсть аерацП ВП в функцией об'емно! витрати стиснутого пов)тря - Gv, що поступав в резервуар УПП, а процес наповнення в!льного об'ему резервуара УПП з ВП- в!дбуваються спочатку в надкритичному, а пот!м шдкритичному режим! витоку стиснутого газу.. ■

Використовуючи залежн!сть (2), а та:;ож в1дом1 залежноси, що виз-начають об'емш витрати стиснутого газу при надкритичному i пЦкритич-ному режимах витоку стиснутого газу в резервуар запропоноваш р!внян-ня, що визначають в!дпов!дно максимальну (12) ! мнпмальну (13) швидмсть аераци ВП в УПП при температурах навколищнього середови-ща Т-293К (20°С), газов!й сталШ R=287,14 Дж-кг'-К"1, 1 показнику ад!аба-, ти к—1,-4.

о),1""«■ 3(06-i0"i-nF'PIip-p/1-Dp"l,M-c"1, (12)

де ц - узагальнений коеф1ц1ент витрати стиснутого пов!тря, що по-ступае у виьний обЧм резервуара УПП через газовий редуктор, АП i ВП; F - площа поперечного nepepUy проточно? частики АП УПП, м2; Р,1р -абсолютний тиск настройки редуктора, Па; р, - густина стиснутого по-в!тря при в!дпов!дному тиску настройки редуктора, кг-м"3; Dp -BHyTpiomm д!аметр резервуара УПП, м.

ииоМ-Р^1-0'"""

---, м-с'1, (13)

де а - вЦиошення тиску ч резервуар! УПП - Рр до тиску настройки редуктора - Рнр.

1-джерело стиснутого повггря з зап!рно-пусковим пристроем (ЗПП);

2-редуктор тиску; З-аерувалышй пристрой; 4-резервуар з ВП; 5-трубо-. пров!д подач1 ВП з ЗПП; 6-осередок пожеж!

Рисунок 3 - Розрахунково-функцюнальна схема по визначенто

залежностей, що характеризуют процес аеращТ ВП

Виходячи з умоаи (3), яка пизиачае д)апазон швидкостей ВП в УПП, для забезпечення ямсноТ аерацп ВП в УПП повинн! виконуватись так! нер1вност!/1/:

»«"" 5'®.$ (14)

шат1п > ш'„. (15)

Запропоновано р!вншшя , яке визначае залежтсгь витрати ВП з УПП - gи в'1д площ! поперечного перер!зу проточно? частями АП УПП' -I7 при температур! стисненого пов!тря Т==293К (20°С), газов!й стал!й К=287,14 Дж-кг_1-К"1 ! показнику ад1абати к~1,4. Р1вняиия мае вигляд:

г^Р.-б^г.+ Ш^Р-Р^О^кг-с1, (16)

де в, - об'емна витрата стисненого пов1тря, яке надходить в резервуар УПП через АП, м3-с"'; 0 - концентрац!я газопорошково! сумш!, яка витав з УПП, кг-кг

Показано, що при заданих: вогнегасшй здатносп УПП - Б„ I мае! заряду ВП в УПП - М„, параметр - визначае нормативт витратн! характеристики УПП, а саме: нормативну штенсившсть подач! ВП в захи-щувану зону - 9 ! нормативну тривал!сть подач! ВП - тп, як! виражають-ся залежностями:

% - кг-с'м"'; ' (17) ,

т„ - • е«"1, с. ' (18)

Витрата ВП з УПП - g]1 визначаеться з задежност! (17), при цьому тп, яка визначаеться з залежное« (18) повинна знаходитись в межах в»д 20 до 30 с.

3 р1вняння (16) одержана залежшеть для визначення площ1 поперечного перер!зу проточно! частини АП "УПП: 6а-Ю3

,М2. (19)

При вЦомому значенн! площ! F, тривалкть п!дготовки ВП до вит1с-нення з УПП - т„„ яка забезпечуе мМмальну !нерц!йн!сть спрацювання УПП за умов виконання залежностей (14), (15), (17) Í (18), визначаеться з ршняиня:

3,621(Г5. Vc. [41(0,)- - V(o,)J

t„------; (20)

. F-ц

де Vc, - в!льний об'ем резервуара УПП, який заповнено ВП, м3; y (aj) • витратна функц!я вит!кання стисненого пов!тря, яка залежить

в!д CTj - в!дношення тиску в резервуар! УПП на початку процесу напов-нення Pi до тиску настройки редуктора Pnp; í|/(ct}) - витратна функцьч вникания стисненого пов1тря, яка залежить.в!д Oj - в!дношення тиску в резервуар! УПП наприк!нц! процесу наповнення Рг до тиску настройки

редуктора Р„р. ...............

Наведено, реалЬаваняй ;га ПЕОМ, алгоритм розрахунку конструк-тивних параметр!в АП УПП, який розробленд на основ! пизначених заЛежностей.

Показано, що, на основ! розробленйх: техн!чного р!шення АП УПП I алгоритму розрахунку, виявленШ залежност! маси робочого газу в!д маем заряду ВП в УПП розроблена техн!чна документац!я на ряд мо-диф!кац!й УПП з ун!ф!кованими АП типу УППУ. Використання ушф!ко-ваних АП при розробщ ' УПП " з масого заряду 250 i 500 кг (модел'1 УППУ-250 i УППУ-500) злшен'мю з метою створення однотипних AII дпох типорозм!р1в для використанн! Тх в р!зних модиф!кащях УПП, що дозволяв зменшити трудом!стк!еть проектувания 1 виготовлення, п!двищи-ти як!сть виготовлення УПП.

Розраховаш у в!дпов!дност! з указании алгоритмом розрахунку площ! поперечного лерер!зу проточноГ частини ун!ф!кованих АП для УПП моделей УППУ-250 I УППУ-500 в!дпов!дно склали: F1,o-4,1510w м2 , Fíoo" 6,15-10"* mJ. Maca робочого газу (стисненого по-в!тря) для моделей .УППУ-250 ¡ УППУ-500 в!дпов!лно склала: т/м - 5,9 ... 7,2 кг, т/00 - 12 ... 14 Кг; Показник питомих витрат енерг!Г робочого газа на вит)сненля ВП з УПП склав в!д 2016 до 2416 Дж-кг" Загальний вигляд ун!ф!кованого АП УГ1П наведено на рисунку 4. Представлено результат^ натурних вогневих, випробупань /А/, розробленйх УППУ, в ход! яких визначались: вогнегасна здатн!сть УПП прй гаЫнн! модельного вогнища кЛасу В - S„, тривал!сть п!дготовки ВП

до виттснення з резервуара УПП - хи„ концектрацш газопорошковоТ

Рисунок 4 -Загальний вигаяд ушф!кованого аерувального пристрою УПП

Показано, що гасшня модельного вогнища класу В площею Б„ - 20 мг, в якому в ккосп горючо! речовини використовувався газовий конденсат, досяг'алось за 6-10 с. Тривалкть шдготовкм ВП до виткнення з резервуара УПП (¡нерцшшсть спрацювання) - т,, знаходилась о межах В1д И до 18 с. Максимальна швидккть аерацп ВП в УПП - склала 0,02 м-с'1. Середня витрата ВП з УПП - б„ склала 10,1 кг-с"1, а середня конц«нтрац1я газопорошково'1 сум!ш1 всм - 88 кмсг

На рисунку 5 - наведено граф'ши змжювання в час'| витрати стиснутого пов1тря 7 О, концентраци газопорошковоТ сум!Ш1 - 9 1 витрати ВП з УПП - §„ при натурних випробуваннях УПП.

Результата натурних вогневих випробувань УПП показали, що в процес'| роботи УПП досягаеться ефективне пожежогасЬшя за рахунок забезпечення ямсноТ аерацП ВП, мМмально? ¡нерфйност! спра-цювання I нормативних витратних характеристик УПП.

Рисунок 5 - Змжювання витрати стиснутого пов1тря (0-1), концентрацП газопорошково1 сум'шн (0см-2) та витрати ВП (й„-3) при-випробуваннях УППУ-250РС по гас!нню модельного вогнища. класу В

.. В ГЛАВ14 розглянуто питания оргашзацП сершного виробництва 1 застосуваняя УППУ для протипожежйого захисту пожежонебезпечних об'ектЬ.

На Прйлуцысому Завод) "Пожмашина" освоене сержне виробництва розроблених на основ1 результат^ ц1в! роботи УПП типу УППУ восьми модиф!кац1й (патент Укра'ши N8-4459) /?, 8/.

УППУ з лафетнйм стволом забезпечують захист площ1 до 2000 мг, в межах якоГ забезпечуеться гаЫння розливш ЛЗР ( ГР площею до 40 мг. На рисунку 6 представлено талтичЫ можливост! УПП тишв УППУ-250ЛС 1 УШ1У-500ЛС.

УППУ з розподиьчою мережею забезпечують гасЫня у виробничих примщеннях розливт ЛЗР 1 ГР загальною плрщею др 64 м* (при но-мшальнш витрат1 ВП з УПП забезпечуеться ¡нтенсивнкть подавання ВП 9-0,3 кг-с_|м"' на протяз! т„=;30 с). .

3 урахуванням ТТХ УППУ| схемчо-компоновочних р(шень УППУ 1 вимог нормативних документе розроблено проекти захисту об'ект1в шдприс.^ства "Полтавагазпром", зркрема зал1'зничноГ зливо-наливноТ ес-такади бензину (УПП типу УППУ-500ЛС) 1 насосноТ газового бензина (УПП типу УППУ-500РС).

S/1" - максимальна плаща, що захищавться (до 2ООО м?); S*50, Sm500 -вогнегасна здатнкть, Bi&noetAHo УППУ-2ЮЛС (20 мг) УППУ-тЛС (40 mj); L - максимальний фронт, що захищавться (75 м); € - максимальна до-вжина порошкового струменя (40 м); - мЫмальна в!дстань в!д УППУ до об'екту, 140 захищавться; ¿г, С2 - BiAстань в!д УППУ до об'екту, що захищавться; а - кут повороту лафетного стволу УППУ у горизонтально площиш (150°)

Рисунок 6 - Тактичн! можливост! УППУ-250ЛС та

УППУ-500ЛС на об'ектГ, що захищавться

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

На основ! розробки 1 застосування ряду модиф1кац!й нових УПП з ун!ф!кованими АП, як! забезпечують яюсну аерац!ю ВП, м!н!м!зацпо 1нерц1йност! спрацювання 1 нормативы! витратн! характеристики УПП до-сягнуто п!двшцення ефективност1 систем протипожежного захисту об'ект1в.

1 На основ! анал|зу способ!в 1 пристроТв' для пЦготовки ВП до вит!снення !з резервуар!в УПП запропонована 1х класи(^1кац!я.

2 Розроблен! нов) техн!чн! р1шення пристроТв для п!дготовки ВП до виткнення з резервуар!в УПП, як! захйщен! авторськими св!доцтвами на винаходй та патентами.

3 Проведен! теоретичн! досл!дження процеса аерацИ ВП, в результат! яких обгрунтовано. д!апазОн швидкостей аерац!? ВП в УПП 1 визна-чено вплив температури навколишнього середовища (при 20°С та мшус 60°С) на процес аерац!? ВП в УПП.

4 Для оц!нювання якост! аерац)? ВП в УПП експериментально вияв-лен1 параметри, як! характеризують ф!зико-механ!чний стан ВП.

5 РозробЛеш методика, стенд ! проведен! експериментальш випробу-вання процеса аерац!? ВП в УПП.

Експериментально визначеш значения швидкостей аерац!? ВП. Встановлено, що ц! значения знаходяться в теоретично обгрунтованому д!а-пазон) швидкостей аерац!? ВП. Експериментально встановлено вплив температуря навколишнього середовища на процес аерац!? ВП, що п!дтйерд^ув можлив!сть експлуатац!? УПП в умовах низьких температур (до м!нус 60°С).

6 Визначен! математичн! залежност!, як! характеризують процес ае рац!Т ВП в УПП, розробЛёнйй I реал1зойаниЙ на ПЕОМ алгоритм розра-хунку конструктивних параметра АП УПП; Як! забезпечують як!сну ае-рацЬо ВП, м)иЫзац1ю !йерц1ййост! спраЦййаинв 1 нормативн! витратн! характеристики. : ,

7 Ha ocHoei результатов ц1еТ роботи розроблена нормативна техн(чна документами на УПП з лафетними стволами - ТУ У 14347768.001-94 та з розпод!льчими мережами - ТУ У 14347768.002-96.

8 На Прилуцькому завод! "Пожмашина" освоене серШне виробництво УПП з лафетними стволами - УГЩУ-250ЛС, УППУ-500ЛС; з розпод1льчими мережа:..и - УППУ-250РС, УППУ-250РС-01, УППУ-250РС-02, УППУ-S00PC, УППУ-500РС-01, УППУ-500РС-02 (патент Украши №4459).

В УкрНДШБ МВС Украши розроблеш схемио-компоновочн! решения УППУ, як1 використаш при проектуванн! систем протипожежного захисту об'ект1в шдприемства "Полтавагазпром": Яблуновського газопереробного заводу, Селещанського технолопчного цеху стаб>ЬмзацП газового конденсату. -

Зм1ст дисертацП викладецо в 22 роботах. Основш з них:

1. Сизиков A.A. Особенности процесса - подготовки огнетушащих порошков к вытеснению из установок порошкового пожаротушения //Средства порошкового пожаротушения: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО МВД РФ, 1992 - С.92-97. \

2. Сизиков A.A. Методика оценки качества аэрации ОП в порошковых' огнетушителях и установках порошкового пожаротушения //Проблемы пожарной безопасности./ Под ред. Палюха В.Г. - Харьков. Мин. обр. Украины, МВД Украины, 1993- С.143-145.

3. Сизиков A.A., Сцятков В.А. Псевдооягижение огнетушащих порошков в условиях низких температур //Средства порошкового пожаротушения: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989. - С.65-71.

■4. Дунюшкин S.A., Сизиков A.A. и др. Экспериментальные исследования установки порошкового пожаротушения //.Средства порошкового пожаротушения: Сб. науч. тр. - М.: ВЩШЦО МВД. РФ, 1993 - С.26-31.

5. Сизиков A.A., Снятков В.А. Аэрирующее устройство для установок порошкового пожаротушения //Проблемы плжарной безопасности Сибири и Дальнего Востока: Тез. докл. научно-цра .тяческой конференций - Иркутск. ИФ ВЙПТШ МВД СССР, 1988 - С. 46.

6. Тимошенко Ä.M., Снятков В.А., Сизиков A.A. Установка порошкового пожаротушения с программным управлением //Проблемы производства и применения огнетушащих порошков: Тез. докл. научно-практической конференции/ - Ленинград. МВД СССР, 1991. - С. 59.

7. Сизиков А.А., Дунюшкип В.А. и др. Организация и перспективь! промышленного производства и применения установок яорошкового пожаротушения в Украине //Пожарная безопасность./ Под ред. Антонова А.В. - Кйев. МВД Украины, 1995 - C.U9-161.

8. Тимошенко A.M., Сизиков А.Л. и др. Современное состояние и перспективы развития элементной базы установок пожаротушения/ По-жраная безопасность./ Под ред. Антонова А.В. - Киев. МВД Украины, 1395..г. С,.322-314,

9. А.с. №1443888 (СССР). Патент Украины №4459. Установка для тушения пожара порошком /Сизиков А.А., Снятков В.А. и дрУ Открытия. Изобретения. - 1988. - N446 - С. 18.

10. А.с. №1558409 (СССР). Патент России N»1558409. Огнетушитель порошковый /Сизиков А.А., Пивовар П.В. и др./ Открытия. Изобретения. - 1990. - № 15 - С. 23.

Slzikov А.А. Research and elaboration of dry chemical extinguishing systems with unified airators.

The dissertation ori scientific degree - carididat of technical sciences by speciality 05.26.02 - fire safety, Kharkov State Tehnical University of Construction and Architecture, Kharkov, 1997.

The essence of the dissertation under consideration is reflected in 22 scientific works. The paper contains: theoretical and experiment research of alratlng processes and dry chemical inflating from the dry chemical extinguishing systems; elaboration (based on the revealed matematics dependence) of the calculation algorithm of constructive parameters of airators; results of fire tests of dry chemical extinguishing systems on location. On the basic of .the elaborated modifications for the new dry extinguishing systems with unified airators, which provide minimisation of inertia staring and normative expenditure characteristic», the problem of Increasing the effectiveness of fire protection of objects Is solved:

Key words: dry chemical extinguishing systems, process of airating of dry chemical unified airators.

АННОТАЦИЯ

Сизяков А.А. Исследование и разработка установок порошкового пожаротушения с унифицированными аэрирующими устройствами. .

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.02 - пожарная безопасность, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 1997.

Защищается работа, сущность которой отображена в 12 научных трудах и содержит теоретические и экспериментальные исследования процессов аэрации и подачи огретушащего порошка из установок порошкового пожаротушения, разработку, на основании выявленных математических зависимостей, алгоритма расчета конструктивных параметров аэрирующих устройств, результаты натурных огневых испытаний установок порошкового пожаротушения. На основе разработки и применения ряда модификаций новых установок порошкового пожаротушения с унифицированными аэрирующими устройствами, обеспечивающими минимизацию инерционности срабатывания и нормативный расходные характеристики, достигнуто повышение эффективности систем противопожарной защиты объектов.

Ключов! слова: установки порошкового пожежогасшня, процес ае-рацИ вогнегасного порошку,. ун|ф!кован1 аерувальн! пристроТ, системи протипожежного захисту об'ект!в.

Друкарня, вул.Двгтяр1воька,

15<5 ■■':;-