Диссертация (1172930), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

В результате обработки экспериментальных данных было определено, чтосредняя скорость потока смеси составляет 6,022 м/с. Исходя из этого, расходсмеси составляет Qсм = 6,80486·10- 4 м3/с.В результате проведенного теоретического исследования по оценкевеличины дополнительных потерь было установлено, что дополнительныепотери, возникающие при транспортировке твердых частиц потока, составляютi = 0,0056 м с одного метра рукавной линии.Общая величина потерь напора при транспортировке двухфазного потока(смеси) составляет iсм = 3,1836 м с участка рукава протяженностью 1 м. Ввидутого, что рассматриваемая гидросмесь представляет собой жидкость, отличную отводы, сравнивать показатели потерь напора по воде и смеси в метрах является несовсем уместным, так как у воды и смеси различные плотности.

В связи с этим,сравнительный анализ необходимо проводить в МПа.Полученноерасчетнымметодомзначениепотерьнапорапритранспортировании двухфазного потока жидкости и абразива по рукавной линиидлиной 80 м составляет 2,763 МПа.Сравниваязначения,полученныеэкспериментальнымпутемирассчитанные теоретически, можно заключить, что расчетный метод адекватноописывает процесс потерь напора при транспортировании гидросмеси, так какразличия не превышают 6%.117Наоснованииполученныхрезультатовбылапроизведенаоценкамаксимальной дальности подачи огнетушащих веществ, представляющих собойсмесьводыиабразива,исследуемойустановкойпожаротушениясгидроабразивной резкой для целей резки конструкций и пожаротушения, котораясоставила 290 м.Рисунок 3.16 – Сравнительный анализ данных по воде и смеси1 – линейные потери по воде; 2 –линейные потери по смесипредельная дальность подачи воды, м;предельная дальность подачи смеси, м;максимально допустимое падение давления, МПаДостоверностьполученныхрезультатовдостигаетсятем,чтоэкспериментальное исследование проводилось при нормальных климатическихусловиях,соответствующихГОСТ15150[131].Обработкаполученныхрезультатов измерений проводилась в соответствии с ГОСТ 8.736, Р 50.2.038,МИ 2083 [94, 132, 133].Длину рукавной линии определяли при помощи рулетки со стальнойлентой, для которой согласно техническим условиям отклонение действительнойдлины составляет не более  [0,40+0,20 (l-1)] мм.

Так, для рулетки длиной 20 мобщая абсолютная погрешность i составила  4,2·10-3 м.118Пределы допускаемой основной приведенной погрешности значенийизбыточного давления Р1 и Р2, определенных при помощи средств измеренийсоставляют:– регистратор (РТМ 59) – 0,15%;– преобразователь давления (АИР-20-/M2-Н) с верхним пределом измерения40 МПа – 0,5%.Суммарная систематическая погрешность средств измерения избыточногодавления воды составит: 4  0,15   4  0,5 Р1, 2       0,026 МПа100   100 (3.21)Помимо прямых измерений проводились измерения и косвенные, врезультате которых были оценены потери напора h12 и h1э 2 , коэффициентлинейного гидравлического сопротивления  э , ускорение свободного падения g.Значения потерь напора h1-2 и h1э 2 определяли по формуле (3.10).Погрешность результатов косвенных измерений вычислялись по формулам: h1 2 1ρ1 g hэ1- 2h1 2hhhh Р1  1 2  Р2  1 2  ρ1  1 2  ρ 2  2 1 2  g Р1Р2 ρ1 ρ2g Р1 P1P1P2P21g.ρgРρρ 2 g 2 ρ 22 g 2 ρ 2 g 2ρ 21 g 1 ρ1 g 2h1э- 2h1э- 2h1э- 2h1э- 2h1э- 2h1э- 2 δP ρ g  δP ρ g.δPρgδPρg(3.22)(3.23)Значения экспериментального коэффициента линейного гидравлическогосопротивления  э определяли по формуле (3.11).

Погрешность результатовкосвенных измерений коэффициента линейного гидравлического сопротивлениявычислялась по формуле: λэ λ эλ эλ эλ эλ эV эdgdgVh 1э- 2 h1- 2λэλэλэλэλэ э  hэ d g   2V .1- 2dgVh 1- 2(3.24)119Значение ускорения свободного падения g принято 9,815 м/с2 с учетомгеографической широты и высоты над уровнем моря (для города Москвы).Отклонение значения ускорения свободного падения было вычислено припомощи математическо маятника и составило ∆g =  0,02 м/с2.На основании анализа погрешностей экспериментального определенияh , можно заключить, что погрешность определения непотерь напорапревышает  0,24 м.Определив экспериментальным путем потери напора в рукавной линии,рассчитаем силу реакции струи.

Оценка силы реакции струи с учетом потерьнапора, полученных экспериментальным путем, необходима для личного составаподразделений, работающих со стволом установки на скользких поверхностяхили высотах, а также для мобильной робототехники, работающей со стволомустановки пожаротушения.Рассчитаемсилуреакцииструиприиспользованиистандартной80-метровой катушки с учетом полученных в результате экспериментальногоисследования потерь напора.Расчет скорости потока на выходе из сопла производился исходя изуравнения неразрывности:V1  1  V2   2 ,(2.25)где V1 – средняя скорость потока в рукавной линии, м/с; 1 – площадьпоперечного сечения рукава, м2; V2 – скорость струи на выходе из сопла, м/с;2 – площадь поперечного сечения сопла, м2.Для расчета силы реакции струи необходимо ввести уточняющийкоэффициент,учитывающийнебольшиеотклоненияпараметроврасхода,давления и скорости.

Уточняющий коэффициент рассчитывается по формуле [86]:cQ, 2  V2(3.26)где Q – расход огнетушащего вещества, м3/с,Оценку силы реакции струи производили исходя из второго закона Ньютонапо формуле 3.27.120R  2  c   2  P2 ,(3.27)На основании полученных данных по потерям давления была оценена силареакции струи, значение которой составило для воды Rв = 249 Н (25,4 кг), длясмеси Rсм = 254 Н (25,9 кг).3.4 Математическая обработка полученных результатовОценку результатов по потерям давления, полученных экспериментально иопределенныхтеоретически,произведемприпомощикоэффициентадетерминации.Коэффициент детерминации используется для оценки согласованностиэкспериментальных данных с теоретическими, определенными по формулеДарси–Вейсбаха (модели).

Модели с коэффициентом детерминации выше 80%можно признать достаточно хорошими. Значения коэффициента детерминацииR2 = 1 означает функциональную зависимость между переменными.Коэффициент детерминации рассчитывается по формуле:rx , y xy  x  y, x     y (3.28)где x – среднее по данным величины х; y – среднее по данным величины y;xy – среднее от произведения данных величин х и y;  (x) – стандартноеотклонение величины х;   y  – стандартное отклонение величины y.Для расчета значения коэффициента детерминации используется алгоритм,включающий в себя три этапа.На первом этапе алгоритма определяются средние значения y , xy .Средние значения определяются по формулам:xxyyinni;(3.29);(3.30)121xy x yiin;(3.31)На втором этапе алгоритма определяют значения стандартных отклонений (x) ,  ( y) : ( x )  D( x ) ,(3.32) ( y )  D( y ) ,(3.33)где D(x) , D( y) – дисперсии величин х и y.Дисперсии величин х и y определяются по формулам:xD( x ) 2inyD( y ) n2i x ,(3.34)(3.35)22 y ,На третьем этапе алгоритма определяют коэффициент детерминации поформуле 3.28.Пусть для рассматриваемого случая опытные данные представим величинойх, тогда теоретические данные (модельный случай) будет величиной y.Результаты наблюдений сведем в таблицу 3.5.Таблица 3.5 – Значения для математической обработки№ п/пхy10,63142x2y20,631x∙y0,3984130,3986660,3981611,26281,2621,5936541,5946641,59264431,89421,89283,5853423,5879943,58269242,52562,52376,3738576,3786556,36906253,1573,15469,9590729,9666499,95150163,7883,785614,3398514,3489414,3307774,41984,41619,5178419,5346319,5010685,05125,04725,4934125,5146225,4722195,68265,67832,265832,2919432,23968106,3146,309339,8369239,866639,80727116,9456,9448,198348,2330348,1636127,57687,5757,3563857,407957,3049138,2088,20267,3220267,3712667,2728122Продолжение таблицы 3.5148,83968,83378,0801978,1385378,02189159,4719,46489,6335489,6998489,567316Суммы10,10285,86910,09585,804101,9797595,9343102,0504596,3843101,909595,4846При определении средних значений величин были получены значения:x = 5,367, y = 5,363, xy = 37,25.При этом дисперсии величин составили:D(x) = 8,47; D( y) = 8,46.На основании полученных значений дисперсии величин были определенызначения стандартных отклонений, которые составили  (x) = 2,91 и  ( y ) = 2,90.Коэффициент детерминации составил:rxy xy  x  y 37,25  5,367  5,363 1,00. x     y 2,91  2,90Коэффициент детерминации показывает, что данные отлично согласуютсядруг с другом.

Это условие подтверждает, что полученные на основанииэкспериментального исследования гидравлические характеристики рукавов,адекватно характеризуют процесс потерь напора.3.5 Выводы по третьей главе1. На основании проведенного анализа научно-методических работ поопределениюгидравлическиххарактеристикнасосно-рукавныхсистем,применяемых в пожаротушении, был разработан измерительный комплекс дляопределениягидравлическиххарактеристиксистемпожаротушениясгидроабразивной резкой, позволяющий работать со средами, отличными от водыв диапазоне давлений от 0 до 40 МПа.2.Припомощиизмерительногокомплексабылипроведеныэкспериментальные исследования по определению значений гидравлических123потерь напора при подаче огнетушащих веществ в виде воды и смеси воды иабразивных частиц по горизонтали, на основании которых были получены:коэффициентгидравлическогогидравлическогосопротивлениятрениядляэравныйрукавных0,019,катушеккоэффициенты40и80м:S р40 = 252,622 (с/л)2м и S 80= 505,24 (с/л)2м соответственно, были определенырдополнительные потери напора, возникающие при транспортировке абразивныхчастиц i = 0,0056 м.3.Полученныеэкспериментальныеданныепозволилиопределитьмаксимальные расстояния, на которые возможно подать огнетушащие вещества ввиде воды и смеси воды и абразива, которые составили: 317 м для воды и 290 мдля смеси.124ГЛАВА 4 ПРИМЕНЕНИЕ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХСРЕДСТВ ПРИ ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ4.1 Обоснование технических требований к конструкцииразрабатываемого робототехнического средства пожаротушенияОсновной угрозой для человека являются возникающие в результате пожараопасные факторы, которые согласно [134, 135] представляют собой:– пламя и искры;– тепловой поток (1,4 кВт/м2);– повышенную температуру окружающей среды (70℃);– повышеннуютермическогоконцентрациюразложения(СО2–токсичныхпродуктов0,11СОкг/м3,–горения1,16·10-3икг/м3,HCL – 23·10-6 кг/м3);– пониженную концентрацию кислорода (0,226 кг/м3);– снижение видимости в дыму (20 м и менее).Указанные значения являются минимальными, при которых возникаетугроза для человека.

Характеристики

Список файлов диссертации