ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО РАСЧЕТУ



ПАРАМЕТРОВ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ

П р и м е р 2. 1

Определить критическую и оптимальную интенсивности подачи раствора пенообразователя по результатам опыта. Пена подавалась в течение 30 с двумя ГПС-200. Площадь pезеpвуаpа 30 м2. Толщина слоя пены после тушения составила 0,3 м.

Р е ш е н и е .

Процесс прекращения горения жидкости пеной можно условно разделить на две стадии: процесс растекания пены по зеркалу жидкости и накапливания изолирующего слоя. На обеих стадиях происходит разрушение пены под действием различных факторов. Накопление пены на поверхности горючего вещества может начаться , если интенсивность ее подачи больше интенсивности разрушения. Необходимо помнить, что интенсивность подачи J всегда задается в л/(м2∙с), по пенообразующему раствору. Произведение J К (К-кратность пены) равно интенсивности подачи пены. Интенсивность подачи, при которой количество подаваемой пены равно количеству разрушаемой, называется критической J кр

Очевидно, что объем слоя пены, накопленного за время тушения, равен разности объемов пены поданной и разрушенной. Соответственно, интенсивность накопления пены будет равна

Отсюда критическая интенсивность подачи пены равна

Если известен объем пены, накопленный к моменту тушения, (V нак), то величину J НАК можно вычислить по формуле

где Н- толщина накопленного слоя пены, м;

FP- площадь зеркала жидкости (резервуара), м2;

τ - время подачи пены, с;

К- кратность пены.

Коэффициент 103 необходим для перевода м3 в литры.

Оптимальной является интесивность подачи J ОПТ , при которой удельный расход (qУД) раствора пенообразователя минимален. Известно, что зависимость времени тушения пеной от интенсивности подачи раствора может быть описана уравнением общего вида

где В-коэффициент , зависящий от вида пенообразователя и параметров пены, с.

Так как q уд = J ·τ, можно записать

Для определения J опт строят график qуд = f(J) и находят значение J, для которого qуд  минимален.

 

1. Находим интенсивность подачи раствора:

J = gn/Sp = 2х2/30 = 0,12 л/(м2∙с),

где g – производительность пеногенератора по pаствоpу, л/с;

n – число пеногенеpатоpов;

Sp – площадь резервуара, м2.

Принимая Кпены = 100, определяем интенсивность накопления пены

2. Находим критическую интенсивность подачи:

Jкр = 0,12 – 0,10 = 0,02 л/(м2∙с),

3. Строим гpафик qуд = f(J). Поскольку из практики известно, что Jопт = (2–3)Jкр, задаем следующие значения J: 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07 и 0,08 л/(м2∙с),. Принимаем B = 1 с. По формуле (2.18) получаем следующие значения qуд и заносим их в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Результаты расчета

J, л/(м2∙с) 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
qуд, л/м2 0,15 0,12 0,115 0,12 0,13 0,14

 

По результатам расчета строим график зависимости удельного расхода раствора пенообразователя от интенсивности подачи (рис. 10).

 

Рис. 10. Зависимость удельного расхода от интенсивности подачи

Ответ: критическая интенсивность подачи равна 0,02 л/(м2·с), оптимальная – 0,05 л/(м2·с).

 

 

П р и м ер 2.2 .

Рассчитать теоретическую оптимальную  интенсивность  подачи и удельный расход воды для тушения поверхности горящей древесины,  если

м
приведенная массовая скорость выгорания v M пр = 0,0085 кг/(м2∙с),  внешний падающий тепловой поток qвн = 40 кВт/м2, время свободного горения 600 с. Удельную теплоту пиролиза L принять равной 2800 кДж/кг, низшую теплоту сгорания – 14200 кДж/кг. Теоретический охлаждающий эффект воды – 2600 кДж/кг.

Р е ш е н и е .

Для прекращения горения древесины требуется понизить температуру ее поверхности с Тпов до температуры начала активного пиролиза Тпир. Оптимальная интенсивность подачи Jопт, л/(м2·с), рассчитывается по формуле (2.18)

Значение Qзап, кДж/м2, находится по выражению (2.2) с использованием формулы (2.3):

м
,

;

, кВт/м2

 

 Подставив исходные данные, получим:

 

кВт/м2;

Lэкз = 0,06·14200 = 852 кДж/кг;

Qзап = [40 – 0,0085(2800–852) – 15,7] 600 = 4645 кДж/м2.

 

Отсюда оптимальная интенсивность подачи

 

л/(м2·с)

 

Удельный расход огнетушащего вещества равен интенсивности подачи, умноженной на τт. Время тушения τт находим по формуле (2.14)

 

 c

 

Определяем удельный расход воды (в расчете на площадь горения) при оптимальной интенсивности подачи:

 

 л/м2

 

Для расчета требуемого секундного расхода воды (g, л/с) и количества стволов определенного типа, значение J ОПТ необходимо умножить на коэффициент поверхности Кп


 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ЗАДАНИЕ 1

Рассчитать один из параметров открытого пожара штабеля древесины (рис.2). Исходные данные, необходимые для расчета, приведены в табл. 3.1. Требуется определить параметр, для которого указано «найти».

Таблица 3.1

 

Номер задачи Плотность древесины ρ, кг/м3 Число брусь-ев в штабеле, N Число рядов в штабеле, n   Длина бруса l, м   Сторона бруса,  а, м Время горения τ, мин Степень выгорания η, % Приведенная массовая скорость выгорания vМпр , кг/(м2∙с) Удельная массовая скорость выгорания vМуд , кг/(м2с)
1.1 420 5 5 1,5 0,3 6 найти 0,012
1.2 450 5 7 1,4 0,3 найти 35 0,014
1.3 470 6 7 1,2 0,2 8 30 найти
1.4 500 8 4 1,0 0,2 0,007 найти
1.5 510 7 7 0,8 0,25 12 найти 0,010
1.6 420 5 6 1,5 0,25 найти 25 0,018
1.7 450 6 4 1,4 0,3 10 15 найти
1.8 470 7 4 1,2 0,3 0,008 найти
1.9 500 5 6 1,0 0,2 5 найти 0,015
1.10 510 8 3 0,8 0,2 найти 20 0,014
1.11 430 8 4 1,6 0,2 10 найти 0,013
1.12 490 4 4 1,7 0,2 найти 25 0,015
1.13 500 6 6 0,9 0,25 7 35 найти
1.14 460 7 6 1,1 0,3 0,0075 найти
1.15 440 7 5 1,5 0,25 13 найти 0,011
1.16 480 5 4 1,0 0,2 найти 27 0,017
1.17 510 7 3 0,8 0,1 9 18 найти
1.18 460 8 5 0,9 0,09 0,009 найти
1.19 450 5 7 1,5 0,1 7 найти 0,013
1.20 520 7 5 0,8 0,15 найти 19 0,016
1.21 450 6 7 1,5 0,1 9 найти 0,012
1.22 420 7 6 1,4 0,15 найти 25 0,017
1.23 480 5 4 1,2 0,2 12 40 найти
1.24 500 5 3 1,5 0,2 0,008 найти
1.25 410 7 3 0,9 0,15 15 найти 0,012
1.26 400 6 3 1,8 0,15 найти 30 0,019
1.27 440 10 3 1,5 0,1 8 20 найти
1.28 450 9 4 1,4 0,1 0,009 найти
1.29 500 8 5 1,5 0,2 10 найти 0,016
1.30 510 7 7 0,9 0,2 найти 26 0,015

 


ЗАДАНИЕ 2

Требуется определить значение параметра, для которого в табл. 3.2 указано «найти». Для всех вариантов задания коэффициент сопротивления проема µ принять равным 0,65.

Таблица 3.2

Номер задачи В, м Н, м h0, м ρв, кг/м3 Тп, °С уд vм  , кг/(м2·с) Vв0, м3/кг Sп, м2 α φ(O2), % (об.)
2.1 0,9 2,2 0,94 1,22 найти 0,018 4,2 найти найти 16
2.2 1,0 1,6 найти 1,28 550 найти 4,1 2,8 3,5 найти
2.3 0,9 2,0 0,85 1,23 найти 0,014 найти 3,2 найти 17
2.4 0,7 1,3 найти 1,21 610 0,015 3,8 найти найти 15
2.5 0,85 1,7 0,69 1,25 найти найти 4,0 3,0 4,2 найти
2.6 0,7 1,6 найти 1,22 670 0,017 найти 4,5 найти 16
2.7 0,8 1,4 0.54 1,25 найти 0,014 3,9 найти найти 16
2.8 1,0 2,1 найти 1,29 640 найти 4,3 3,5 3,8 найти
2.9 1,2 1,8 0,78 1,27 найти 0,015 найти 4,2 найти 17
2.10 0,8 1,3 найти 1,24 580 0,016 3,7 найти найти 15
2.11 1,0 2,2 0,94 1,23 найти найти 4,2 4,5 4,4 найти
2.12 1,2 1,5 найти 1,25 480 0,012 найти 3,8 найти 16
2.13 0,7 1,4 0,60 1,24 найти 0,013 4,1 найти найти 17
2.14 1,1 1,7 найти 1,25 640 найти 4,5 3,5 3,1 найти
2.15 1,2 1,8 0,78 1,27 найти 0,015 найти 4,3 найти 15
2.16 0,8 2,0 найти 1,29 560 0,013 5,1 найти найти 17
2.17 0,9 2,2 0,96 1,23 найти найти 4,8 4,0 3,8 найти
2.18 1,0 1,9 найти 1,26 400 0,016 найти 4,1 найти 16
2.19 0,7 1,5 0,65 1,24 найти 0,014 4,0 найти найти 15
2.20 0,8 1,8 найти 1,28 500 найти 4,1 5,0 4,2 найти
2.21 1,1 1,7 0,72 1,22 найти 0,018 найти 6,0 найти 17
2.22 1,0 2,2 найти 1,23 540 0,016 4,5 найти найти 16
2.23 0,9 1,9 0,81 1,25 найти найти 4,4 3,8 4,5 найти
2.24 0,8 1,8 найти 1,20 620 0,014 найти 5,0 найти 15
2.25 0,7 1,5 0,64 1,21 найти 0,013 4,2 найти найти 16
2.26 0,8 2,2 найти 1,25 540 найти 4,4 3,8 3,5 найти
2.27 0,8 1,8 0,78 1,20 найти 0,014 найти 5,0 найти 15
2.28 0,8 1,5 найти 1,22 450 0,018 4,5 найти найти 17
2.29 1,0 2,2 0,93 1,24 найти Найти 4,3 4,8 3,3 найти
2.30 0,9 1,8 найти 1,27 430 0,015 найти 4,7 найти 16

Условные обозначения:

м
В, м – ширина проема;  

Н, м – высота проема;

 h0, м – высота приточной части проема;

ρв, кг/м3 – плотность воздуха;

Тп, °С – температура пожара;

v уд, кг/(м2·с) – удельная массовая скорость выгорания;

Vв0, м3/кг – теоретический объем воздуха;

Sп, м2 – пло

O
щадь пожара;

α – коэффициент избытка воздуха;

φ(О2), % (об.) – концентрация кислорода в продуктах горения.


ЗАДАНИЕ 3

Построить план и график распространения пожара в помещении (рис. 10) на моменты времени τ1, τ2, τ3, τ4. Определить время полного охвата пожаром помещения.

Размеры комнат помещения, табличная линейная скорость распространения, очаг возгорания, значения τ1, τ2, τ3, τ4 приведены в табл. 3.3.

 

                          B                              C

                                                                  10

 

  А    1        2

                                                               9

              3  4       5                       D

 

                                              6      7 8

 

Рис. 10. Схема помещения с очагами возникновения пожаров

 

Таблица 3.3

 

Номер  задачи A, м B, м C, м D, м Поло-жение очага Линейная скорость распространения, м/мин Время  τ1, τ2, τ3, τ4,  мин Предел огнестойкости дверей, мин
3.1 5 6 5 10 1 0,6 5, 12, 17, 20 12
3.2 6 7 5 9 3 0,5 6, 15, 20, 25 9
3.3 5 8 6 10 2 0,4 4, 10, 19, 23 12
3.4 8 8 6 8 5 0,4 5, 8, 16, 24 9
3.5 5 6 7 7 6 1 5, 14, 18, 25 0
3.6 7 7 7 14 4 0,5 6, 12, 15, 20 18
3.7 7 8 8 12 7 0,6 3, 15, 17, 21 0
3.8 6 8 7 14 8 0,5 7, 15, 20, 26 12
3.9 5 6 5 10 9 1 4, 12, 18, 25 9
3.10 8 8 6 12 10 0,8 5, 15, 20, 23 12
3.11 6 5 5 10 1 0,6 5, 12, 17, 22 10
3.12 7 6 6 9 3 0,5 6, 15, 20, 25 12
3.13 8 5 8 12 2 0,4 4, 10, 19, 24 9
3.14 8 8 6 10 5 0,4 5, 8, 16, 20 0
3.15 6 5 7 16 6 1 5, 14, 18, 23 10
316 7 7 8 14 4 0,5 6, 12, 15, 22 12
3.17 8 7 7 12 7 0,6 3, 15, 17, 21 10
318 8 6 5 10 8 0,5 7, 15, 20, 25 15
3.19 6 5 8 16 9 1 4, 12, 18, 24 18
3.20 8 10 6 14 10 0,8 5, 15, 20, 25 15
3.21 5 6 5 10 1 0,6 5, 12, 17, 23 10
3.22 6 7 5 9 3 0,5 6, 15, 20, 24 0
3.23 5 8 6 10 2 0,4 4, 10, 19, 26 8
3.24 8 8 6 8 5 0,4 5, 8, 16, 20 10
3.25 5 6 7 7 6 1 5, 14, 18, 22 12
3.26 7 7 7 14 4 0,5 6, 12, 15, 21 8
3.27 7 8 8 12 7 0,6 3, 15, 17, 23 5
3.28 6 8 7 14 8 0,5 7, 15, 20, 25 0
3.29 5 6 5 10 9 1 4, 12, 18, 24 12
3.30 8 8 6 12 10 0,8 5, 15, 20, 26 10

 


ЗАДАНИЕ 4

Определить критическую и оптимальную интенсивности подачи раствора пенообразователя по результатам опыта (табл.3.4). Время подачи τ, пена подавалась N пеногенераторами, площадь резервуара S р, толщина слоя пены после тушения равна Н

 

Таблица 3.4

Номер задачи Тип пеногене- ратора N S р, м2 τ, сек Н, м
4.1 ГПС-200 2 26 40 0,3
4.2 ГПС-600 2 112 60 0,4
4.3 ГПС-600 3 115 60 0,5
4.4 ГПС-200 1 28 60 0,4
4.5 ГПС-200 3 78 70 0,4
4.6 ГПС-200 3 82 90 0,55
4.7 ГПС-200 2 30 50 0,5
4.8 ГПС-600 4 310 90 0,6
4.9 ГПС-200 3 76 40 0,3
4.10 ГПС-200 2 28 50 0,6
4.11 ГПС-600 2 46 70 0,4
4.12 ГПС-200 3 92 60 0,3
4.13 ГПС-200 3 60 60 0,4
4.14 ГПС-600 1 136 90 0,3
4.15 ГПС-200 3 86 60 0,3
4.16 ГПС-200 4 78 80 0,6
4.17 ГПС-600 1 52 60 0,6
4.18 ГПС-600 4 342 80 0,4
4.19 ГПС-200 3 76 30 0,5
4.20 ГПС-200 2 36 80 0,6
4.21 ГПС-600 2 96 40 0,4
4.22 ГПС-200 6 112 60 0,5
4.23 ГПС-200 3 96 50 0,4
4.24 ГПС-600 1 94 60 0,3
4.25 ГПС-200 3 65 60 0,5
4.26 ГПС-600 3 228 90 0,6
4.27 ГПС-200 3 38 50 0,6
4.28 ГПС-600 4 284 90 0,6
4.29 ГПС-200 3 74 30 0,2
4.30 ГПС-200 4 52 50 0,6

ЗАДАНИЕ 5

 

Найти теоретическую оптимальную интенсивность подачи, требуемый секундный расход огнетушащего вещества, удельный расход и количество стволов, необходимых для тушения пожара древесины на заданной площади. Способ тушения – по поверхности. Исходные данные представлены в табл.3.5

Таблица 3.5

 

Номер задачи Массовая приведен-ная скорость выгорания vмпр, кг/(м2∙с) Пло-щадь пожара Sп, м2 Коэффициент поверхности Кп Низшая теплота сгора-ния Qн, МДж/кг Удельная теплота пиролиза L, кДж/кг Время свободного горения, мин Внеш- ний падаю-щий тепло-вой поток qвн, кВт/м2 Расход ствола, qств, л/с, кг/с Тип ствола
5.1 0,0075 25 14 18,6 2770 5 38 3,5 РС-50
5.2 0,0080 14 12 18,7 2750 8 36 7,0 РС-70
5.3 0,0055 24 8 19,2 2820 12 40 5,5 РСКО
5.4 0,0060 18 6 19,0 2800 10 42 3,6 РС-50
5.5 0,0065 16 8 19,6 2810 16 37 7,2 РС-70
5.6 0,0070 8 10 19,9 2720 6 34 3,5 РС-50
5.7 0,0085 30 6 20,0 2850 18 41 7,0 РС-70
5.8 0,0080 14 12 20,3 2880 7 35 3,5 РС-50
5.9 0,0065 35 6 20,8 2750 5 34 7,2 РС-70
5.10 0,0060 6 8 21,0 2780 8 37 3,6 РС-50
5.11 0,0085 28 4 18,5 2800 12 45 3,5 РС-50
5.12 0,0070 15 7 18,7 2820 10 32 5,5 РСКО
5.13 0,0075 40 9 19,0 2840 15 36 7,0 РС-70
5.14 0,0080 12 12 19,2 2720 6 38 3,6 РС-50
5.15 0,0055 25 10 19,5 2850 18 30 7,0 РС-70
5.16 0,0060 10 4 19,9 2880 7 32 3,6 РС-50
5.17 0,0065 20 6 20,0 2750 15 35 3,5 РС-50
5.18 0,0070 12 12 20,3 2780 8 40 7,0 РС-70
5.19 0,0085 25 5 20,8 2800 12 45 5,5 РСКО
5.20 0,0080 10 8 21,0 2820 10 42 7,2 РС-70
5.21 0,0065 15 4 18,5 2840 15 38 3,5 РС-50
5.22 0,0060 8 7 18,7 2720 6 30 3,6 РС-50
5.23 0,0085 30 9 19,0 2850 18 45 7,2 РС-70
5.24 0,0070 14 12 19,2 2880 7 38 3,5 РС-50
5.25 0,0055 35 8 19,5 2800 5 36 5,5 РСКО
5.26 0,0060 28 6 19,9 2820 8 28 7,2 РС-70
5.27 0,0065 6 10 20,0 2840 12 40 5,5 РСКО
5.28 0,0070 15 8 20,3 2720 10 45 3,6 РС-50
5.29 0,0085 40 6 20,8 2850 15 35 7,0 РС-70
5.30 0,0080 12 8 21,0 2880 6 42 3,5 РС-50

 

 


ЗАДАНИЕ 6

 

Перечень теоретических вопросов

6.1. Классификация пожаров по виду горючего материала

6.2. Понятие динамики пожаров.

6.3. Особенности лесных пожаров.

6.4. Порошковые огнетушащие средства

6.5. Особенности торфяных пожаров.

6.6. Особенности пожаров на транспорте

6.7. Основные процессы, протекающие на пожаре

6.8. Особенности степных пожаров

6.9. Особенности пожаров в угольных шахтах

6.10. Пожары полигонов твердых бытовых отходов

6.11. Зоны пожара

6.12. Вода как огнетушащее средство

6.13. Объект пожара как энергетическая система

6.14. Опасные факторы пожара в помещении

6.15. Прекращение горения газов (газовых фонтанов)

6.16. Тушение пожара как осуществление физического процесса

6.17. Прекращение горения жидкостей

6.18. Сущность тепловой теории потухания пламени

6.19. Механизм Горения твердых горючих материалов

6.20. Физико-химические механизмы прекращения горения пламени

6.21. Механизм горения жидкости

6.22. Аэрозолеобразующие огнетушащие составы

6.23. Общие закономерности развития открытых пожаров

6.24. Огнетушащие средства, их классификация и применение

6.25. Открытые пожары и их отличительные особенности

6.26. Механизм прекращения горения пламени нейтральными газами

6.27. Особенности пожаров на газовых, газонефтяных и нефтяных фонтанах

6.28. Механизм прекращения горения пламени химически активными ингибиторами

6.29. Тепловой режим пожара

6.30. Пены как огнетушащие средства


ПРИЛОЖЕНИЕ А

 


Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 1144; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!