Автореферат (1172929), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

В связи с этим для опре13деления потерь напора требуется определить коэффициент гидравлическоготрения λ при подаче огнетушащих веществ установками пожаротушения.В установках пожаротушения с гидроабразивной резкой происходиттранспортировка огнетушащих веществ как в виде воды, так и в виде смеси воды и абразива. При добавлении абразивных частиц в поток жидкости он видоизменяется и начинает представлять собой двухфазный поток, при транспортировке которого возникают дополнительные потери напора, связанные с переносом твердой фазы.Потери напора в двухфазных потоках, как и в случае с водой, подразделяются на местные и линейные.

Линейные потери напора представляют собойсумму потерь условно-однородной жидкости и дополнительных потерь, обусловленных наличием твердых частиц в потоке.iсм  iв  i,(6)где iв – удельные потери напора при движении воды, м;i – дополнительные потери напора, м.Удельные потери напора определяются по формуле Дарси-Вейсбаха (5),расчет дополнительных потерь напора производится по формуле 7.Vкрi   4 j 3 C02,(7)Vгде  – коэффициент, учитывающий влияние относительной крупности частицпо отношению к диаметру трубы d/D; j – коэффициент разнозернистноститвердых частиц; C 0 – действительная объемная консистенция Н/м3; Vкр – критическая скорость движения смеси, при которой частицы начинают двигатьсявдоль потока м/с; V – скорость потока м/с.Величина удельных потерь напора при движении воды обуславливаетточность оценки потерь напора всей смеси и зависит от коэффициента гидравлического трения.

На дополнительные потери напора влияют многие факторы,в связи с этим определение потерь напора и характеризующих их факторов притранспортировке воды и смеси практичнее производить эмпирическим путем,тем более что рабочее давление в установках достигает 30 МПа.Еще одним условием стабильной работы рассматриваемых систем является исключение седиментации твердых частиц при подаче смеси. Явление седиментации представляет собой процесс, при котором происходит оседаниетвердых частиц под действием гравитационного поля. Для исключения этогоявления течение потока смеси должно быть турбулентным, что характеризуетсячислом Рейнольдса, зависящем от скорости потока.Учитывая высокие показатели рабочего давления установок пожаротушения с гидроабразивной резкой, а также учитывая тот факт, что происходиттранспортировка двухфазного суспензионного потока, для определения гидравлических потерь напора при транспортировке воды и смеси был разработан измерительный комплекс, возможности которого позволяют производить измерения избыточного давления в диапазоне от 0 до 40 МПа и работать с абразивными средами.14Была разработана методика проведения эксперимента, схема проведенияэксперимента представлена на рисунке 3.Рисунок 3 – Схема проведения экспериментального исследования:1 – пожарный автомобиль с установкой гидроабразивной резкой, 2 – рукавная линия,3 – ствол установки, 4 – рукавные вставки с преобразователями давления, 5 – регистратор технологический многоканальный РТМ 59, 6 – соединительные кабельные линииЭкспериментальное исследование проводилось с рукавной линией, проложенной прямолинейно, и с изогнутой линией для образования условий, приближенных к рабочим на пожаре.

В результате проведенного эксперимента были получены значения гидравлических потерь напора при транспортировке воды и смеси.Определение коэффициента гидравлического трения на основании экспериментальных данных производилось по формуле, полученной из уравненияБернулли.d 2g,l v2Phэ ,gэ  hэ (8)(9)где P – потери давления Па;  – плотности воды, кг/м3;Значение коэффициента гидравлического трения э при транспортировкеводы составило 0,019. Полученное значение числа Рейнольдса находится в пределах 20000 < Re < 100000, что соответствует области гидравлически гладкихтруб, а коэффициент гидравлического трения может быть определен по формуле Блазиуса:0,3164.Re 0, 25(10)Значение коэффициента гидравлического трения, полученного по формуле Блазиуса, составило теор  0,0191 , что согласуется со значением, полученным экспериментальным путем.По результатам проведенного экспериментального исследования былаопределена предельная дальность подачи воды установкой пожаротушения, которая составила 317 м, при условии, что давление перед стволом должно бытьне менее 22 МПа.

Для упрощения расчетов насосно-рукавных систем были15определены значения гидравлических сопротивлений для рукавных катушекдлиной 40 и 80 м, которые составили S р40 = 252,622 (с/л)2м и2S 80р = 505,24 (с/л) м соответственно.Дополнительные потери напора, возникающие при транспортировкетвердых частиц, составили i = 0,0056 м с одного метра рукавной линии.Полученное расчетным методом значение потерь напора при транспортировке смеси по рукавной линии длиной 80 м составляет 2,763 МПа, погрешность которого относительно экспериментального значения не превышает 6%,что говорит об адекватности описанного процесса.

Максимальная дальностьподачи огнетушащих веществ в виде смеси составила 290 м.Рисунок 4 – Сравнительный анализ данных по воде и смеси:1 – линейные потери по воде; 2 –линейные потери по смеси;предельная дальность подачи воды, м;предельная дальность подачи смеси, м;максимально допустимое падение давления, МПаБыла оценена сила реакции струи на стволе, значение которой составилодля воды Rв = 249 Н (25,4 кг), для смеси Rсм = 254 Н (25,9 кг), которую необходимо учитывать при совместной работе РТС и ствола установки пожаротушения.В четвёртой главе диссертации «Применение мобильных робототехнических средств при тушении пожаров на объектах энергетики» сформированыосновные технические требования к конструкции разрабатываемого робототехнического средства, разработан опытный образец робототехнического средства,предназначенного для объектов энергетики и рассмотрены тактические приемыего использования.В результате анализа научно-методической и нормативной литературы,а также учитывая результаты проведенных исследований, были сформированыосновные технические требования к конструкции разрабатываемого робототех16нического средства пожаротушения, предназначенного для объектов энергетики.Таблица 2 – Технические требования к конструкции РТС№Наименование параметра1.Цели применения:2.3.Среда примененияСтепень функциональности:4.Оснащение средствами тушения ипроведения АСР5.Применяемые огнетушащиесоставы6.7.8.9.10.11.Значение параметра1) проведение разведки пожара, сбор данных и мониторинг обстановки;2) тушение пожаров, проведение аварийноспасательных работ.НаземныеМногофункциональные (универсальные)1) лафетный дистанционно-управляемыйствол с расходом огнетушащих веществ от15 до 20 л/с;2) ствол установки пожаротушения с гидроабразивной резкой;3) роботизированная рука-манипулятор.1) вода, водный раствор пенообразователя;2) тонкораспыленная вода (170 мкм);3) смесь воды и абразива для резки.ЭлектромеханическийГусеничныйНе менее 100 кгЛегкий первый, масса св.

100 до 300 кг вкл.Подкласс от 101 до 150 кг вкл.Не более мм: 1500х900х1900Не менее 4 чТип приводаТип движителя ходового модуляЗначение тяговых усилийТипы, классы и параметры типовназемных РТСГабаритные размерыВремя непрерывной работы РТСВ результате анализа технических требований, а также исходя из тактических особенностей применения мобильной робототехники, было принято решение о создании мобильного робототехнического комплекса (РТК), состоящего из двух РТС, имеющих одинаковую транспортную базу.Первое робототехническое средство представляет собой дистанционноуправляемую платформу с электромеханическим приводом и гусеничным шасси, на которой размещается дистанционно-управляемый лафетный ствол с расходом огнетушащих веществ от 15 до 20 л/с, система технического зрения,освещения, тепловизор для поиска очагов горения и набор необходимого оборудования, обеспечивающего работоспособность РТС.Второе робототехническое средство также представляет собой дистанционно-управляемую гусеничную платформу, на которой размещается роботизированная рука-манипулятор со схватом, имеющая пять степеней свободы, иствол установки пожаротушения с гидроабразивной резкой.

Наличие роботизированного манипулятора обеспечит выполнение тактических приемов со стволом установки пожаротушения, а также позволит производить разборку итранспортировку конструкций и оборудования при проведении аварийноспасательных работ.Разработанный проект робототехнического комплекса лег в основу создания мобильной роботизированной установки пожаротушения (МРУП).17Рисунок 5 – Мобильная роботизированная установка пожаротушенияДля оценки тактических возможностей предлагаемого робототехнического комплекса в качестве примера рассматривались объекты действующих атомных станций. При оценке тактических возможностей подачи огнетушащих веществ при помощи МРУП от пожарной автоцистерны, установленной на водоисточник, удалось определить, что лишь в 75% случаев будет обеспечена подача огнетушащих веществ до объекта тушения.Рисунок 6 – Предельная дальность подачи огнетушащих веществпри помощи МРУП, оснащенной лафетным стволомВ связи с этим планирование применения МРУП должно осуществлятьсяисходя из складывающейся обстановки на пожаре, с установкой пожарного ав18томобиля на водоисточник или непосредственно у горящего здания, и обеспечения его огнетушащими веществами при подаче в перекачку или подвозом.При оценке тактических возможностей подачи огнетушащих веществ припомощи РТС, оснащенного стволом установки пожаротушения с гидроабразивной резкой, было установлено, что подача огнетушащих веществ до рассматриваемых объектов тушения будет осуществлена в 99% случаев (рисунок 7).Рисунок 7 – Предельная дальность подачи огнетушащих веществ при помощи РТС, оснащенного стволом установки пожаротушенияПроизведенная оценка тактических возможностей робототехническогокомплекса, подтверждающая его эффективность, выполнена для рассматриваемых условий и не может гарантировать эффективное применение РТК во всехслучаях.

Характеристики

Список файлов диссертации