rom-0085 (Проектирование автоматической установки пожаротушения в помещении цеха вальцевания в процессе производства которого используется резина)

18

Министерство Внутренних Дел Российской Федерации

Восточно-Сибирский институт

Кафедра общеинженерных дисциплин

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по теме: «Проектирование автоматической установки пожаротушения в помещение цеха вальцевания в процессе производства которого используется резина».

Номер варианта: ________

Руководитель: старший преподаватель кафедры ОИД, п-к вн. службы ХХХХХХХХ

Исполнитель: слушатель третьего курса ФЗО,
ХХХХ вн. службы ХХХХХХХХХХ

Оценка _____________

Иркутск, 1998 г.

Содержание.

Введение.

Известно, что за последние десятилетия во многих сферах человеческой деятельности явно прослеживается громадный скачек в развитии науки и техники. В деятельности человека, по геометрической прогрессии, внедряется компьютеризация и автоматизация. Появляются новые строительные и отделочные материалы, дорогостоящее оборудование, высокие и наукоемкие технологии, которые более эффективные, но в тоже время могут нести в себе большую опасность, в том числе и пожарную. Не надо забывать о культурных ценностях, которые может утратить человечество по своей безопасности и халатности, потеря которых несравнима и неоценима ни с какими физическими ценностями. И чтобы снизить вероятность потерь, человек прибегает к различным мерам защиты. Человек старается максимизировать безопасность своего имущества, своей жизни как дома, так и на рабочем месте.

Одно из направлений защиты — противопожарная защита. Противопожарную защиту можно осуществить несколькими способами и видами. Например, внедрением систем Автоматической Противопожарной Защиты, (в дальнейшем АППЗ), которые являются одним из наилучших видов противопожарной защиты. Внедрение и правильное обслуживание пожарной автоматики, и систем АППЗ в целом, приводит к эффективной защите тех помещений где она установлена, путем обнаружения, сообщения и подавления очага горения в начальный момент пожара.

В тоже время, проектирование установок пожарной автоматики, является сложным процессом. От того насколько качественно он выполнен, зависит эффективность АППЗ. Поэтому, проектирование АППЗ должно предшествовать решение целого ряда вопросов, связанных с анализом пожарной опасности объекта, конструктивными, объемно-планировочными решениями и другими особенностями защищаемого объекта. Вот почему проектирование установок пожарной автоматики необходимо производить поэтапно, исходя из категории производства, класса возможного пожара, группы важности объекта, а также механизма и способа тушения.

1. Анализ пожарной опасности защищаемого объекта.

Дано помещение цеха вальцевания, размерам 14х10х6 м, в технологическом процессе которого применяется резина. Помещение II степени огнестойкости, отопление есть, вентиляция отсутствует, постоянно открытых проемов нет, пожаровзрывоопасность электрооборудования по ПУЭ-П-IIа. Пожарная нагрузка в цехе составляет 210 кг_*м^-2. Линейная скорость распространения горения V_л=0,018 м_*с^-1, массовая скорость выгорания V_м=0,012 кг_*м^-2_*с^-1, низшая теплота сгорания Q^н= 33,5_*10⁶ Дж_*кг^‑1 0. Коэффициент дымообразования k_д, пламенного горения составляет 0,052 кг_*кг^-1, тления — 0,14 кг_*кг^-1. Расстояние до станции пожаротушения — 45 м, гарантированный напор Н_г=10 м.

Зная пожарную нагрузку объекта, рассчитаем полное время свободного горения:

часа

Энергию, которая может быть выделена при сгорании, рассчитаем по формуле:

Е =h_*Q^н_*P_*F=0,95_*33,5_*10⁶_*210_*140 = 9,3_*10¹¹ Дж,

где h — коэффициент полноты сгорания (0,95 для твердых сгораемых материалов и 0,75 для жидкостей), Q^н — низшая теплота сгорания, Дж_*кг^-1, P — пожарная нагрузка, кг_*м^-2, F — площадь пола помещения, м².

2. Моделирование развития возможного пожара

Моделирование развития пожара позволяет определить критическое время свободного развития пожара t_кр, которое связывают с предельно-допустимым временем развития пожара. При горении твердых сгораемых материалов t_кр определяется либо временем охвата пожаром всей площади помещения, либо, если это произойдет раньше, временем достижения среднеобъемной температуры в помещении значения температуры самовоспламенения находящихся в нем материалов, которая для данного случая равна 350°С (справочник Баратова).

Вид и тип АППЗ можно устанавливать, придерживаясь условного правила, если t_кр ³ 10 минут, то для защиты объекта можно ограничиться внедрением АПС. Когда t_кр < 10 минут, то рекомендуется автоматическое тушение.

Как видим, моделирование развития пожара заключается в построении двух функций F_п= ¦(t) и t = ¦(t). Где F_п — площадь пожара, м²; t — среднеобъемная температура, t — текущее время на отрезке не менее 600 секунд (10 минут).

Динамика пожара всегда связана с местом его возникновения, распределением пожарной нагрузки и газообменом. Следует признать, что на начальной стадии (до вскрытия остекления при температурах 300°С) наиболее опасным будет центральный пожар по равномерно распределенной пожарной нагрузке. Отметим также, что для простоты курсового проектирования пожарную нагрузку защищаемого объекта принимаем однородной, а распространение огня по конструкциям здания отсутствует. Размещение и габариты технологического оборудования не сообщаются. Но в тоже время это не дает основания для проектирования световых и ультразвуковых ПИ.

Площадь наиболее опасного центрового пожара F_п по однородной равномерно распределенной пожарной нагрузке, пока он имеет круговую форму, может быть рассчитан по выражению:

F_п = p_*l²_t ,

где l_t — путь, пройденный фронтом огня из точки воспламенения, м. l_t = 0,5V_л t + V_л (t*-10) для твердых сгораемых материалов и l_t = V_л t при горении жидкостей. t и t* — текущее время. t = 1, 2, 3, 5, 7, 10 минут.

Слагаемое, содержащее t*, учитывается, когда текущее время расчета F_п должно быть принято более 10 минут.

По результатам данного расчета следует построить график зависимости площади пожара от времени: F_п = ¦(t) (рис. 1) и определить t_кр.

l_t = 0,5V_л*t F_п = p_*l²

При t = 1 мин l_t = 0,5_*0,018_*1_*60 = 0,54 м; F_п = 3,14_*0,54² = 0,915 м²

При t = 2 мин l_t = 0,5_*0,018_*2_*60 = 1,08 м; F_п = 3,14_*1,08² = 3,66 м²

При t = 3 мин l_t = 0,5_*0,018_*3_*60 = 1,62 м; F_п = 3,14_*1,62² = 8,24 м²

При t = 5 мин l_t = 0,5_*0,018_*5_*60 = 2,7 м; F_п = 3,14_*2,7² = 22,89 м²

При t = 7 мин l_t = 0,5_*0,018_*7_*60 = 3,78 м; F_п = 3,14_*3,78² = 44,8 м²

При t = 10 мин l_t = 0,5_*0,018_*10_*60 = 5,4 м; F_п = 3,14_*5,4² = 91,56 м²

По полученным данным строим график зависимости площади пожара F_п времени от t:

Рис.1. F_п = ¦(t); F_{п. кр.} = 140 м — площадь защищаемого помещения, t_кр. — критическое время развития пожара (11,5 мин).

Более сложным является моделирование температуры в помещении пожара. Однако t_кр. по температурным проявлениям внутренних пожаров может быть найдено достаточно надежно, если использовать, не учитывающее потерь, известное приближение для расчета среднеобъемной температуры t:

где t_о — начальная температура в помещении, °С; q — теплопроизводительность пожара на единицу площади ограждающих конструкций помещения:

[кг_*м^-2_*с^-1_*Дж_*кг^-1_*м²_*м^-2] = [Дж_*с^-1_*м^-2] = [Вт_*м^-2]

F = 2аb + 2 ah + 2 bh — площадь ограждающих конструкций, м²;

a — длина, b — ширина, h — высота помещения. В данном случае площадь ограждающих конструкций на ходим по формуле:

F = 2_*14_*10 + 2_*14_*6 + 2_*10_*6 = 280 + 168 + 120 = 568 м².

Для построения графика t = t_о + ¦(t) (рис. 2) необходимо получить пять-семь расчетных значений t в интервале времени до 10 минут пожара. t_кр определяем по данному графику относительно предельно допустимой температуры, превышение которой приведет к резкому разрастанию пожара по площади и объему.

При t =1 мин

При t = 2 мин: q = 2460,9 Вт_*м^-2; t = 210,9°С

При t = 3 мин: q = 5540,2 Вт_*м^-2; t = 306,6°С