![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Расчет установок пожаротушения (раздел 6)
Установки пожаротушения как одно из технических средств системы противопожарной защиты применяются в тех случаях, когда пожары в начальной стадии могут получить интенсивное развитие и привести к взрывам, обрушению строительных конструкций, выходу из строя технического оборудования и вызвать нарушение нормального режима работы ответственных систем защищаемого объекта, причинить большой материальный ущерб, а также когда из-за выделения токсических веществ ликвидация пожаров передвижными силами и средствами затруднена. По способу приведения в действие установки пожаротушения делятся на ручные (с ручным способом приведения в действие) и автоматические. Автоматические установки пожаротушения (АУП) подразделяют: - по конструктивному исполнению – на спринклерные, дренчерные, агрегатные, модульные; - по виду огнетушащего вещества – на водяные, пенные, газовые, аэрозольные, порошковые, комбинированные. Общие технические требования к АУП установлены ГОСТ 12.3.046-91, который распространяется на вновь разрабатываемые и модернизируемые автоматические установки (системы) пожаротушения, предназначенные для локализации или тушения и ликвидации пожара и одновременно выполняющие функции автоматической пожарной сигнализации. АУП должны обеспечивать: - срабатывание в течение времени менее начальной стадии развития пожара (критического времени свободного развития пожара); - локализацию пожара в течение времени, необходимого для введения в действие оперативных сил и средств; - тушение пожара с целью его ликвидации; - интенсивность подачи и (или) концентрацию огнетушащего вещества; - требуемую надежность функционирования (локализацию или тушение). Тип установки пожаротушения, которую необходимо рассчитать в данном разделе, задается преподавателем. В конце раздела необходимо сделать краткий вывод по результатам расчетов.
3.10.1. Установки водяного автоматического пожаротушения (АПТ) 3.10.1.1. Общие сведения
Установки водяного АПТ находят применение в различных отраслях промышленности и используются для защиты объектов, где перерабатываются и хранятся такие вещества и материалы, как хлопок, древесина, ткани, пластмассы, лен, резина, горючие и сыпучие вещества, огнеопасные жидкости. Эти установки применяют также для защиты технологического оборудования, кабельных сооружений, объектов культуры. По конструктивному исполнению водяные установки АПТ подразделяются на спринклерные и дренчерные.
3.10.1.2. Проектирование
Первоначальным этапом на стадии проектирования установок водяного АПТ является выбор типа установки АПТ и выбор оросителя (спринклера и дренчера). Ороситель выбирается по табл. 2 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84 или по прил. 12. Общий расход воды на всю площадь помещения определяют по формуле:
где F п – площадь пола помещения, м2 (определяется по плану здания); J – интенсивность одного оросителя, л/(м2× с) (прил. 13 методом линейной интерполяции). Необходимое число оросителей:
где F 1 – площадь орошения одним оросителем, м2 (прил. 12). Расстояние между оросителями
В то же время расстояние между оросителями можно определить по табл. 1 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84. Расход воды через один ороситель
Последним этапом проектирования является гидравлический расчет установки, состоящий из нескольких частей: - вычерчивают план размещения оросителей (вид сверху) с указанием габаритных размеров помещения и расстояний между оросителями; - вычерчивают схему размещения трубопроводов с указанием расчетных участков; - определяют необходимый свободный напор по формуле
где Н – максимальный допустимый напор (табл. 2 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84 или прил. 14), при отсутствии данных допускается принимать Н = 100 м; Н у – расчетный напор установки, м:
где Н г – разность геометрических отметок между установкой и водопитателем:
где h пом – высота помещения, м
где h геом – геометрическая высота помещения, м (определяется по плану здания); h з – глубина прокладки трубопровода, м (h з = 1, 2 м); h кпу – потери напора в узлах управления
где е – коэффициент потерь напора в узле управления (табл. 4 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84 или прил. 15); å Н тр – сумма потерь напора в водопроводной сети:
где å Н тр.р. – расчетная сумма потерь напора в водопроводной сети
где Нi – потери напора на расчетном участке трубопровода
где Qi – расход воды на расчетном участке трубопровода, л/с (определяется по расчетной схеме); В – характеристика трубопровода:
где Кi – коэффициент, принимаемый по табл. 3 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84 или по прил. 16; li – длина расчетного участка трубопровода, м (определяется по расчетной схеме); - проверяют условие (7), если условие выполняется, то диаметры трубопроводов подобраны верно; в противном случае необходимо пересмотреть диаметры трубопроводов на отдельных участках трубопровода.
3.10.2. Установки пенного пожаротушения
3.10.2.1. Общие сведения
Автоматические установки пенного пожаротушения наибольшее распространение получили в нефтедобывающей, нефтеперераба-тывающей, химической, нефтехимической промышленности, а также металлургии, энергетике и на объектах, где в больших количествах применяются ЛВЖ и ГЖ. Установки пенного АПТ, аналогично установкам водного АПТ, подразделяются на спринклерные и дренчерные.
3.10.2.2. Проектирование
Расчет установок пенного пожаротушения аналогичен расчету установок водного пожаротушения (п. 3.10.1.2). Единственным отличием является необходимость расчета линии пенообразователя (ПО). Объем пенообразователя, необходимого для тушения пожара:
где Q н – нормативный расход пенообразователя, л/с (Q н = 3 ¸ 6 л/с); t – продолжительность работы установки, мин (t = 30 мин – нормативное время тушения). Объем пенообразователя:
где К п – кратность пены, К п = 0, 05 ¸ 0, 3. Основным условием гидравлического расчета является следующее: потери напора в линии ПО должны быть менее потерь до КПУ водяной установки:
где Н по – потери в линии ПО, м; Н 1, Н 2 – потери на участках до КПУ, м; h кпу – потери в КПУ, м. Значения Н 1, Н 2 и h кпу определяются аналогично установкам водяного тушения. Потери в линии ПО складываются из потерь напора на участках ПО:
где Н по i – потери на участках линии ПО, м (определяются аналогично установкам водяного тушения). В случае, если условие (8) выполняется, то установка пенного АПТ рассчитана верно. В противном случае – необходимо пересмотреть диаметры трубопроводов и размеры участков трубопроводов линии.
3.10.3. Установки порошкового пожаротушения 3.10.3.1. Общие сведения
Установки порошкового АПТ применяются для локализации и ликвидации пожаров классов А, В и С и электрооборудования под напряжением в соответствии с данными на огнетушащий порошковый состав, которым они заряжены. При защите помещений, относящихся к взрывоопасной категории (категории А и Б по НПБ 105-95 и взрывоопасные зоны по ПУЭ), оборудование, входящее в состав установки, при его размещении в защищаемом помещении должно иметь взрывобезопасное исполнение. Установки тушения пожаров порошковыми составами могут быть стационарными (с ручным, дистанционным и автоматическим включением) и передвижными (автомобили порошкового тушения, возимые и ручные огнетушители). Стационарные установки порошкового тушения монтируют в производственных зданиях, сооружениях, на технологических аппаратах и оборудовании. Аппаратура установок порошкового АПТ устанавливается вне защищаемого помещения.
3.10.3.2. Проектирование
Расчет установок порошкового тушения сводится к определению расхода огнетушащего порошка, числа порошковых оросителей, объема сосуда для хранения порошка, потерь давления в сосуде с порошком и числа баллонов для хранения сжатого газа. Расчетный расход огнетушащего порошка, кг/с
где J – интенсивность подачи огнетушащего порошка, кг/(м3× с) (J = 0, 01 – 0, 02 кг/(м3× с)); V – объем защищаемого помещения, м3 (определяется по плану объекта). Число порошковых оросителей
где q – производительность порошкового оросителя, кг/с (прил. 17). Объем сосуда для хранения порошка:
где G п – количество порошка, загруженного в сосуд, кг
где Q н – нормативный расход порошка, кг/м3 (Q н = 0, 2 ¸ 0, 4 кг/м3); W р – объем свободного пространства в сосуде с порошком, м3:
где rп – насыпная плотность порошка, кг/м3 (rп = 900 ¸ 1000 кг/м3 – для порошков типа СИ-2). Давление в сосуде с порошком
где D Р тр – потери давления на трение в трубопроводах при движении порошка
где D Р тр i – потери давления на трение на i -ом участке трубопровода, Па
где li – длина участка трубопровода, м (по схеме установки); Кi – коэффициент, принимаемый по табл. 3 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84 или по прил. 16; r – плотность газа в трубопроводе, кг/м3:
где Re – число Рейнольдса, Re = 106; m – динамическая вязкость газа при Т = 293 К (t = 20 °С):
где m0 – динамическая вязкость газа при н.у. (Т 0 = 273 К), m0 = 17× 10-6 (для N 2); С – постоянная Сюзерленда, С = 114; di – диаметр участка трубопровода, м (табл. 3 прил. 6 к СНиП 2.04.09-84 или по прил. 16); u – скорость движения транспортирующего газа:
где us – скорость витания, м/с (us = 2, 4 м/с – для порошков СИ-2); m к – относительная концентрация газопорошковой смеси, кг/кг (кг порошка на кг газа) μ к = 16; 17; 20; 24; 30; 36; 44, кг/кг; D Р м – потери давления на местные сопротивления, Па
D Р ор – потери давления на входе в ороситель, Па
где Р ор – давление на входе в ороситель, Па (прил. 17); a – безразмерный коэффициент (прил. 18); D Р в – потери в вертикальных участках трубопровода, Па
где z – геометрическая высота подъема оросителя над уровнем сосуда, м (по плану размещения установки); r – плотность транспортирующего газа, кг/м3; D Р р – потери давления на разгон порошка из состояния покоя до скорости транспортирования, Па:
где xр – коэффициент сопротивления разгону (прил. 19 методом линейной интерполяции). Число баллонов для хранения сжатого газа
где G г – требуемое количество сжатого газа, кг:
где G р – количество сжатого газа для создания рабочего давления в сосуде с порошком:
где rр – плотность газа при расчетном давлении Р и температуре Т в сосуде с порошком, кг/м3:
где r0 – плотность газа при н.у., кг/м3 (при Т 0 = 273 К, Р 0 = 105 Па, r0 = 1, 51 кг/м3 для N 2); Р – давление газа в сосуде с порошком, Па:
Т – температура в сосуде с порошком, К (Т = 293 К); G т – количество сжатого газа для транспортирования порошка:
где t тр – время транспортирования, с:
где l – длина трубопровода от сосуда до наиболее удаленного оросителя, м (по плану размещения установки); u – скорость транспортировки порошка, м/с; G пр – количество сжатого газа для продувки системы трубопроводов после окончания работы:
где W Б – объем баллона, м3 (W Б = 0, 04 м3 или 40 л); rБ – плотность сжатого газа в баллоне при рабочем давлении и температуре, кг/м3 (rБ = rр).
3.10.4. Установки газового пожаротушения 3.10.4.1. Общие сведения
Системы газового пожаротушения являются эффективными и в ряде случаев единственными средствами ликвидации пожаров. Газовое пожаротушение, в отличие от водяного, аэрозольного, пенного и порошкового, не вызывает коррозии защищаемого оборудования, не наносит ущерба защищаемому объекту, а последствия его применения легко устранимы путем простого проветривания. Автоматические установки газового пожаротушения (АУГП) применяются для ликвидации пожаров классов А, В, С и электрооборудования (электроустановок с напряжением не выше указанного в технической документации на используемые газовые огнетушащие вещества (ГОТВ)). Тушение пожаров класса С предусматривается, если при этом не происходит образования взрывоопасной атмосферы. При этом установки не должны применяться для тушения пожаров: - волокнистых, сыпучих и других горючих материалов, склонных к самовозгоранию и/или тлению внутри объема вещества (древесные опилки, хлопок, травяная мука и др.); - химических веществ и их смесей, полимерных материалов, склонных к тлению и горению без доступа воздуха; - гидридов металлов и пирофорных веществ; - порошков металлов (натрий, калий, магний, титан и др.). Газовые системы и установки АПТ можно разделить: - по способу тушения на общеобъемного, локально-объемного и комбинированного действия; - по виду огнетушащего вещества на газовые (углекислотные, азотные, аргоновые), аэрозольные (фреоновые, бромэтиловые) и газо-аэрозольные (на основе составов 3, 5); - по способу хранения огнетушащего вещества на хранящиеся под избыточным давлением и без давления; - по способу пуска в действие на системы с электрическим, пневматическим, тросовым и пневмотросовым приводам.
3.10.4.2. Проектирование
Основной задачей при расчете установок газового тушения является определение основного запаса двуокиси углерода, диаметров магистральных и распределительных трубопроводов, а также количества газовых насадков. Ниже приводится методика расчета установки газового пожаротушения с двуокисью углерода. Масса основного запаса двуокиси углерода:
где 1, 1 – коэффициент, учитывающий утечки СО 2 через неплотности в запорной арматуре; k 2 – коэффициент, учитывающий вид сгораемого материала, вещества (по табл. 1 прил. 7 к СНиП 2.04.09-84 или по прил. 20, при отсутствии данных принять k 2 = 1); k 3 – коэффициент, учитывающий утечку СО 2 через неплотности в ограждающих конструкциях, кг/м2 (k 3 = 0, 2 кг/м2); А 1 – суммарная площадь ограждающих конструкций защищаемого помещения, м2 (определяется по плану здания); А 2 – суммарная площадь постоянно открытых проемов, м2 (по черт. 1 прил. 7 к СНиП 2.04.09-84 или по прил. 21); 0, 7 – нормативная массовая огнетушащая концентрация, кг/м3; V – объем защищаемого помещения, м3 (определяется по плану здания). Расчетное число баллонов для установки определяем из расчета вместимости в 40-литровый баллон 25 кг СО 2. Среднее давление в изотермической емкости Рm, МПа:
где р 1 – давление в емкости при хранении СО 2, р 1 = 1, 2 ¸ 2, 4 МПа; р 2 – давление в емкости в конце выпуска расчетного количества СО 2, МПа (прил. 22, черт. 2 прил. 7 к СНиП 2.04.09-84, m 4 принимать из интервала 0, 1 ¸ 0, 9). Средний расход СО 2 Qm, кг/с:
где t – время подачи СО 2, с: Внутренний диаметр магистрального трубопровода d, м:
где К 4 – множитель, определяемый по прил. 23 методом линейной интерполяции. Выбранный диаметр магистрального трубопровода округляем до ближайшего стандартного диаметра d ст (в большую сторону, прил. 16). Суммарная площадь сечения отверстий выпускных насадков å f нас, м2
Количество насадков
где d нас – диаметр отверстия насадка, м: Внутренние диаметры распределительных трубопроводов di, м:
где x – количество насадков на i -ом распределительном трубопроводе (определяется по плану установки). Выбранные диаметры распределительных трубопроводов определяются до ближайших стандартных значений di ст (в большую сторону, прил. 16).
|