Диссертация (1172932)

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

Текст из файла

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМИ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙАкадемия Государственной противопожарной службы МЧС РоссииНа правах рукописиШимко Василий ЮрьевичПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ПРЕГРАДЫ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХСЕТЧАТЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГОКОМПЛЕКСАСпециальность: 05.26.03 – «Пожарная и промышленная безопасность»(нефтегазовая отрасль, технические науки)ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительЗаслуженный деятель науки РФ,доктор технических наук, профессорБрушлинский Николай НиколаевичМосква – 20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..6ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СТАТИСТИКИ ОПАСНЫХ ИНЦИДЕНТОВНА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА, ТРЕБОВАНИЙ НОРМК ПРОТИВОПОЖАРНЫМ ПРЕГРАДАМ И СУЩЕСТВУЮЩИХКОНСТРУКЦИЙ ПРЕГРАД……………………………………………………...131.1 Анализ статистических данных об опасных инцидентах на объектахнефтегазового комплекса…………………………………………........................131.2 Основные нормативные требования, предъявляемые к противопожарнымпреградам…………………………………………………………………………..171.3 Анализ существующих конструкций противопожарныхи теплозащитных преград……………………………………………...….……...201.4 Цель и задачи исследования………………………………………………….28ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИНЦИПА РАБОТЫПРОТИВОПОЖАРНЫХ ПРЕГРАД НА ОСНОВЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХСЕТЧАТЫХ ЭКРАНОВ ………………………………………………………….302.1 Оценка коэффициента ослабления лучистого теплового потокатеплозащитным экраном без водяного орошения……………………................302.2 Режим «сухой» сетки………………………………………………………….322.2.1 Теплообмен на первой сетке……………………………………………322.2.2 Теплопоглощение паро-воздушно-капельной средой………………...342.2.3 Прохождение ИК-излучения через систему…………………………...372.3 Режим «мокрой» сетки………………………………………………………..382.4 Численные оценки процессов поглощения и отвода теплатеплозащитным экраном.………….……………………………………………...392.5 Численные оценки коэффициента поглощения тепловых потоковв режиме «сухой» сетки……………………………………………………..........4232.6 Численные оценки коэффициента поглощения тепловых потоковв режиме «мокрой» сетки…………………………………………………………462.7 Оценка коэффициента ослабления лучистого теплового потокапротивопожарной преградой при «стандартном» пожаре……………...............48ГЛАВА 3 СРЕДСТВА РАСПЫЛЕНИЯ ВОДЫ………………………………...563.1 Выбор способа распыления и вида распылителя……………………………563.1.1 Характеристики распылов……………………………………………...623.1.2 Классификация форсунок………………………………………………703.1.3 Обоснование способа распыления жидкости………………………….723.2 Конструкция форсунки………………………………………………………..753.3 Экспериментальное определение характеристик форсунок………………..823.3.1 Стенд для испытания форсунок………………………………………..823.3.2 Дисперсность распыляемой воды……………………………………...823.3.3 Статистическое распределение капель с разными диаметрамив потоке………………………………………………………………………...85ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИОСЛАБЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ПРОТИВОПОЖАРНЫМИПРЕГРАДАМИ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СЕТЧАТЫХ ЭКРАНОВ..894.1 Задачи экспериментальных исследований и требования к разработкеэкспериментальных стендов……………………………………………………...894.2 Экспериментальное определение параметров и характеристиктеплозащитных экранов, обеспечивающих максимальную степеньослабления тепловых потоков……………………………………………………904.2.1 Разработка экспериментального стенда и методики исследований…904.2.2 Результаты экспериментов и обработка полученных данных……….934.2.2.1 Определение оптимальных параметров сетоктеплозащитного экрана………………………………………………….944.2.2.2 Определение оптимальных расходов воды…………………….944.2.2.3 Определение оптимальных расстояний между сетками………9544.3 Экспериментальное исследование характеристик противопожарных прегради теплозащитных экранов в условиях горения пролива горючих жидкостейи лесопиломатериалов с плотностью теплового излучения пламени до 75 кВт/м2…974.3.1 Разработка экспериментального стенда и методики исследований…974.3.2 Результаты экспериментов и обработка полученных данных……….984.3.2.1 Испытания противопожарной преграды в видетеплозащитного коридора……………………………………………….994.3.3 Испытания противопожарной преграды на огнестойкость ………….1024.4 Экспериментальное исследование характеристик противопожарнойпреграды при возникновении аварийной ситуации в местах хранениясжиженного природного газа……………………………………………………..

1104.4.1 Разработка экспериментального стенда и методики исследований…1104.4.2 Результаты экспериментов и обработка полученных данных……….1124.4.2.1 Исследования характеристик противопожарного устройствав условиях горения пролива сжиженного природного газас внешней стороны конструкции ………………………………………1134.4.2.2 Исследования характеристик противопожарного устройствав условиях горения пролива сжиженного природного газавнутри конструкции……………………………………………………... 1174.5 Измерительная и регистрирующая аппаратура, используемаяпри проведении экспериментов…………………………………………………..

119ГЛАВА 5 МОДЕЛЬНЫЙ РЯД ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ПРЕГРАДИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ПРАКТИКЕ…... 1215.1 Противопожарные преграды для защиты пожароопасных объектов…..….1215.2 Противопожарное устройство для рассеивания газового облака,образующегося при утечке из наземной емкости хранения сжиженногоприродного газа…………………………………………………………………… 1235.3 Теплозащитные экраны для защиты личного состава пожарной охраны…1255.3.1 Теплозащитный экран «Согда» 1А.01…………………………………1255.3.2 Теплозащитный экран «Согда» 1В……………………………………..

12655.3.3 Теплозащитный экран «Согда» 2А…………………………………….1275.4 Теплозащитные экраны для защиты оборудования, эвакуации людей…… 1285.5 Теплозащитные экраны для защиты людей при проведении работпо ликвидации аварий на газовых и нефтяных фонтанах……………………… 129ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………131СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………...133Приложение А АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ…………………………………………… 1466ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Нефтегазовая промышленность Россииявляется одной из важнейших отраслей национальной экономики, способствующейразвитию других отраслей народного хозяйства и обеспечивающей существенныйвклад в валовый национальный продукт [1, 2].

Вместе с тем, предприятия нефтегазового комплекса (НГК) относятся к объектам повышенной опасности, так какгаз, нефть и продукты их переработки при определенных условиях могут взрываться и (или) гореть [3–7].Анализ статистических данных о пожарах и взрывах на объектах НГК,выполненный за период с 1998 по 2016 гг., показал, что на них практическиеженедельно происходят деструктивные события, приводящие к травмам и гибелилюдей, значительному материальному и экологическому ущербам. При этом отличительной особенностью большинства пожаров проливов горючих жидкостей (ГЖ)и сжиженного природного газа (СПГ) являлась высокая интенсивность тепловыхпотоков, воздействие которых приводило к уничтожению технологического оборудования, зданий, сооружений, различной техники, затруднению работы и обеспечениябезопасности как персонала объекта, так и личного состава пожарной охраны [8–27].Таким образом, одной из актуальных задач в системе противопожарнойзащиты объектов НГК является разработка надежных противопожарных преград,существенно снижающих плотность тепловых потоков пожаров проливов ГЖи СПГ, чему и посвящена настоящая работа.Степень разработанности темы исследования.

Вопросам разработки противопожарных преград посвящено большое количество работ, выполненных какотечественными (Ройтман М.Я., Иванов Е.Н., Петров В.К., Исхаков Х.И.,Полежаев Ю.В., Морозюк Ю.В., Кошмаров Ю.А., Карпов В.Л., Страхов В.Л.,Давыдкин Н.Ф., Заикин С.В., Копылов Н.П., Брушлинский Н.Н., Усманов М.Х.и др. [31, 32, 34–36, 45–47, 49–70, 73–75, 77–80]), так и зарубежными учеными(Jacques R., Tonkia R., Smith W., Nevin L., Sakurai A., Stoebich J., Hattori T., Jamison W.et all. [33, 37–44, 48, 71, 72, 76]).7Однако, анализ результатов этих исследований, а также российских и зарубежных патентов на изобретения в рассматриваемой области, показал, что применяемые как в отечественной, так и в мировой практике противопожарные преградыимеют ряд существенных недостатков, в частности, ограниченный предел огнестойкости, требование большого расхода воды, сложность конструкций, неприемлемовысокая стоимость и др. При этом важно отметить, что простая модернизация любогоиз существующих способов обеспечения теплозащиты не позволяет существенноповысить их эффективность, что требует поиска новых технических решений.Целью работы являлась разработка высокоэффективных противопожарныхпреград на основе теплозащитных сетчатых экранов, принцип действия которыхоснован на многократном ослаблении плотности теплового излучения пламенипожаров проливов ГЖ и СПГ.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:– предложить альтернативный способ защиты людей и оборудованияот воздействия тепловых потоков пожаров проливов ГЖ и СПГ на основе применения теплозащитных сетчатых экранов;– выполнить теоретические исследования механизма теплопереноса, протекающего при взаимодействии потока энергии, излучаемого пожаром, с теплозащитным сетчатым экраном, а также численные оценки коэффициентов поглощениятепловых потоков в режимах «сухой» и «мокрой» сеток экрана;– обосновать наиболее эффективный способ распыления воды в межсеточномпространстве экрана и оптимальную конструкцию форсунки с экспериментальнымопределением ее характеристик, направленных на обеспечение равномерногозаполнения межсеточного пространства экрана каплями распыляемой воды;– экспериментально определить оптимальные параметры теплозащитныхэкранов (материал сеток, диаметр проволоки, размеры ячеек, межсеточное расстояние, расход воды на 1 м2 экрана), обеспечивающих максимальную степень ослабления тепловых потоков пожаров проливов ГЖ и СПГ, а также огнестойкость противопожарной преграды, выполненной на основе применения теплозащитныхсетчатых экранов;8– разработать модельный ряд противопожарных преград и теплозащитныхэкранов для защиты людей и оборудования от воздействия тепловых потоковпожаров проливов ГЖ и СПГ.Объектом исследования являлся процесс ослабления плотности тепловогопотока пожара пролива ГЖ и СПГ, определяющий эффективность противопожарных преград и теплозащитных сетчатых экранов.В качестве предмета исследования рассматривались различные моделипротивопожарных преград и теплозащитных сетчатых экранов, конструктивнуюоснову которых составляли металлический каркас, сетчатые панели и специальные форсунки, распыляющие воду между панелями.Научная новизна работы заключается в следующем:1.

Предложен альтернативный способ защиты людей и оборудованияот воздействия тепловых потоков пожаров проливов ГЖ и СПГ путем разработкипротивопожарных преград на основе теплозащитных сетчатых экранов, действиекоторых базируется на многократном ослаблении плотности теплового излученияпламени.2. В результате теоретических исследований механизма теплопереноса,протекающего при взаимодействии потока энергии, излучаемого пожаром,с теплозащитным сетчатым экраном, а также численных оценок коэффициентовпоглощения тепловых потоков в режимах «сухой» и «мокрой» сеток экранаустановлено, что коэффициент ослабления плотности теплового потока пожаратеплозащитным экраном в режиме «мокрой» сетки достигает 80 раз.3. Обосновано применение гидравлического способа для распыления водыв межсеточном пространстве теплозащитного экрана, как наиболее экономичногои имеющего максимальный КПД распыления.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации