Диссертация (1172859), страница 41
Текст из файла (страница 41)
2.1 ГОСТ 12.1.044-89 [197] на установке «Предел - 2». Испытания проводят по методу, изложенному в п. 4.10.2 указанного выше нормативного документа.В вакуумированный реакционный сосуд последовательно подают по парциальным давлениям исследованное вещество и заданный флегматизатор, а затем подаютвоздух для выравнивания давления в реакционном сосуде и атмосфере. Изменяя содержание исследуемого вещества при неизменном содержании флегматизатора находят концентрационные пределы распространения пламени по смеси.
Затем увеличивают на 2% содержание флегматизатора в смеси и снова находят пределы распространения пламени.Проводя аналогичные испытания, находят такое содержание флегматизатора,при котором нижний и верхний пределы распространения пламени в исследуемойсмеси сходятся на графике в координатах «содержание горючего компонента в воздухе – содержание флегматизатора» в одну точку φф. Испытания смеси, соответствующей по составу точке φф проводят не менее 3 раз. Концентрацию флегматизатора в точке φф принимают за минимальную флегматизирующую концентрацию дляисследуемого вещества.Типичный график флегматизации показан на рисунке 3.3.6, на котором помимокривых флегматизации бутана диоксидом углерода и азотом приведено стехиометрическое соотношение компонентов горючей смеси [201]. Можно видеть, что линия стехио-235метрических составов пересекает кривые флегматизации в точках, в которых содержание флегматизатора существенно (примерно на 20-30 %) меньше, чем на «пике».Вместе с тем, для диффузионных пламен характерно стехиометрическое соотношение компонентов горючей смеси.
Следовательно, метод флегматизации обусловливает получение концентрации агента, существенно превышающую, огнетушащую концентрацию, отвечающую точке пересечения прямой стехиометрическойКонцентрация горючего в смеси, % об.концентрации и кривой флегматизации (рисунок 3.13).Концентрация флегматизатора в смеси, % об.Рисунок 3 13 – Флегматизация смесей «С4Н10 – воздух» азотом и диоксидом углерода(«Carbon dioxide» – диоксид углерода, «Nitrogen» – азот, «Theoretical mixture» – стехиометрическое соотношение компонентов, обозначено пунктиром) [201]Следует также указать на то, что принятая в международном стандарте [71] методика определения флегматизирующей концентрации дает завышенные значения этого показателя.
Согласно [71] флегматизирующие концентрации огнетушащих веществ определяются следующим образом. В сферической металлической бомбе объемом 7,9 л (радиус236≈ 12,3 см) поджигается исследуемая смесь горючего, воздуха и флегматизатора. За критерий достижения флегматизирующей концентрации принимается развивающееся приподжигании смеси избыточное давление, равное 0,007 кПа. Если же исходить из принципа, что о флегматизирующей концентрации надо судить по способности на приделе распространять пламя по всему объему, то критерием придельной концентрации флегматизатора в этом сосуде должно быть избыточное давление не менее 300 кПа.
Расчетныеоценки показывают, что для достижения избыточного давления 0,007 кПа достаточно,чтобы пламя от источника зажигания распространилось не более, чем на 0,8 см. Такомуповышению давления соответствует повышение температуры всего на 15 ºС.Эти результаты подтверждают нецелесообразность пользования рассматриваемойметодикой. Более объективные результаты могут быть получены методом определенияпределов распространения пламени [96]. Тем не менее, для полноты анализа ниже будутприведены опытные данные по флегматизирующим концентрациям различных горючихвеществ, опубликованные в отечественных и зарубежных источниках.В работе [202] приведены следующие значения минимальных огнетушащих ифлегматизирующих концентраций для метановоздушных и пропановоздушных смесей (таблица 3.8).Таблица 3.8 – Опытные данные по минимальным флегматизирующим и минимальным огнетушащим концентрациямОгнетушащее веществоХладон 23Хладон 227еаХладон 318ЦИнергенИнерген по ISO14520 [17]Диоксид углеродаАргонМинимальная огнетушащая концентрация, % об.Метановоздушные смесиCF3H12,2С3F7H6,0C4F86,752% N2 + 40% Ar +32,48% CO2Пропановоздушные смеси52% N2 + 40% Ar +8% CO2CO220,5ArХимическая формулаВ нормативном(см.
таблицу 3.9).документе[203]представленыМинимальная флегматизирующая концентрация, %об.29,812,012,143,8492555,8следующиеданные,237Таблица 3.9 – Данные по минимальным флегматизирующим и минимальным огнетушащим концентрациямОгнетушащеевеществоХладон 227еаХладон 23Хладон 125ИнергенИнергенХладон 227еаХладон 13В1Хладон 23Хладон 125Минимальная огнетушащая концентрация % об.Метановоздушные смесиC3F7H6,0CF3H12,2C2F5H6,752% N2 + 40% Ar +32,48% CO2Пропановоздушные смеси52% N2 + 40% Ar +8% CO2C3F7H6,0CF3Br5,0CF3HC2F5H10,7ХимическаяформулаМинимальная флегматизирующая концентрация% об.820,214,743-494911,6 – 11,76,2 – 7,720,2 – 20,415,7В работе [204] приведены значения минимальных флегматизирующих концентраций для метановоздушных и пропановоздушных смесей, показанные в таблице 3.10.Таблица 3.10 – Минимальные флегматизирующие концентрации для метановоздушных и пропановоздушных смесей№ п/п12ОгнетушащеевеществоАзотДвуокись углеродаФлегматизирующаяконц., СH4+возд.%3724Флегматизирующаяконц.,С3H8+ возд.%43-4430В работе [205] приведены данные по флегматизирующим концентрациям дляметановоздушных смесей, (см.
таблицу 3.11).Таблица 3.11 – Флегматизирующие концентрации для метановоздушных смесей№ п/пОгнетушащее вещество12345АргонГелийАзотДвуокись углеродаВодяной пар, при 100ºСФлегматизирующаяконц., СH4+возд.%514136-3726-2743238В справочнике [176] приведены следующие данные по флегматизирующим концентрациям различных (в основном инертных) флегматизаторов, (см. таблицу 3.12).Таблица 3.12 – Минимальные флегматизирующие концентрации для метановоздушных и пропановоздушных смесей№ п/п1234567ОгнетушащеевеществоАзотДвуокись углеродаВодяной парАргонГелийЧетыреххлористый углеродХладон 114В2Флегматизирующаяконц., СH4+возд.%372429513913-ФлегматизирующаяКонц.,С3H8+ возд.%45323,2Результаты исследований по флегматизирующей эффективности других типовфлегматизаторов приводятся в целом ряде более поздних работ [206-228].Флегматизирующие концентрации сложных горючих смесейДля вычисления нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени смеси нескольких паров или газов обычно используют формулу ЛеШателье, выражающую правило смешения.
В основу формулы положено предположение, что несколько смесей, находящихся на НКПР, при смешении образуют смесь,также находящуюся на нижнем пределе распространения пламени. Формула ЛеШателье справедлива для подавляющего большинства смесей веществ, не вступающих в химическую реакцию.Используя те же предположения, формулу Ле-Шателье можно использовать дляориентировочных расчетов флегматизирующих концентраций сложных горючихсмесей:φф = 100/(φ1/φ1ф + φ2/φ2ф +…….+ φn/φnф)(3.6)где φф – флегматизирующая концентрация сложной горючей смеси; φ1, φ2, … φn –концентрации горючих компонентов в смеси; φ1ф, φ2ф, φnф – флегматизирующие концентрации каждого компонента в сложной смеси.При этом: φ1 + φ2 + … + φn =100%.239Более точный расчет флегматизирующей концентрации сложной горючей смесиможет быть произведен в соответствии с работой [229, 200].Выбор и обоснование вида флегматизатора и газового огнетушащего веществапри использовании в установках газового пожаротушения и флегматизации вовзрывоопасных и пожароопасных помещениях МСППри определении параметров системы флегматизации наиболее важным является выбор и обоснование вида применяемого флегматизирующего вещества.
Как этоуже отмечалось ранее, в рассматриваемой системе в качестве флегматизирующеговещества применяется газовое огнетушащее вещество (ГОТВ), используемое в системе автоматического газового пожаротушения для защиты от пожара некоторыхзамкнутых помещений (модулей) платформы. В качестве огнетушащих веществ длятушения используются газы, перечень которых определен в своде правил [93], аименно хладон 23, хладон 227еа, хладон 125, хладон 218, хладон 318Ц, азот, аргон,инерген, двуокись углерода, шестифтористая сера.В таблице 3.13 приведены некоторые значения стоимостных и токсикологическихпараметров нескольких наиболее распространенных флегматизирующих веществ. В проведенных сравнительных расчетах предполагалось, что стоимость одного 50 л. баллона сфлегматизатором и запорно-пусковым устройством составляет 1500 у.е.
(принято в качестве средней цены из представленных у производителей). Расчеты были проведены притушении условного очага пожара н-гептана.Таблица 3.13 – Стоимостные и токсикологические параметры некоторых флегматизирующих веществОсновные данные поуказанным огнетушащимвеществамОгнетушащаяконцентрация:%об.(объемн.)кг/м3(массов.)Стоимость 1 кг ГОВ (у.е.)Количество ГОВ в стандартномбаллоне (50л), кгИнерген IG-541(52% азота, 40%аргона и 8% CO2)Хладон125Хладон318ЦХладон227еа36,5%0,649,8%0,567,8%0,717,2%0,576~20~26~3010,65456060240Основные данные поуказанным огнетушащимвеществамОбъем, защищаемый1-м 50л баллон, м3Удельная стоимость защиты 1м3из расчета только стоимостиГОВ, дол/м3 (у.е.)Удельная стоимость баллона сголовкой в расчете на 1м3, (у.е.)Удельная суммарнаястоимость защиты 1м3(баллон + газ), (у.е.)Токсичность:LC50, % об.NOAEL,% об.LOAEL,% об.Общая характеристика приt~200CМинимальная температура разложения с образованием высокотоксичных продуктов, 0CЗагрязнение почвенных вод ивлияние на эффекты потепленияклиматаИнерген IG-541(52% азота, 40%аргона и 8% CO2)Хладон125Хладон318ЦХладон227еа16,6480,384,51053,8411,218,4617,190,1418,617,7514,393,329,836,231,4нет данн.43 (52*)52 (62*)>707,510нет данн.нет данн.нет данн.>80910,5не токс.сл.токс.не токс.не токс.не разлагается>900550нет данныхотсутствуетнизкоевысокоенизкоеРасчеты носят ориентировочный характер, однако по их результатам можно судить с известной степенью точности о тенденциях при оценке стоимости выбранныхдля анализа газовых средств пожаротушения.Как показывают данные таблицы 3.3.6, наиболее дешевым среди выбранных газовых средств тушения является хладон 125 (C2F5H), стоимость защиты 1 м3 помещения составляет 29,8 у.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
