Диссертация (1172943), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В пространствомежду сетчатыми панелями экрана подается вода, распыляемая форсункой.В зависимости от величины потока тепла и расхода воды в системе реализуютсяразличные режимы теплозащиты. Различие в этих режимах связано, прежде всего,с условиями подвода тепла, подвода охлаждающего реагента (в данном случаевоздушно-капельной смеси) и теплообмена на первой сетке. Если скорость подачиводы на поверхность сетки меньше скорости ее испарения, то реализуется режим«сухой» сетки.
В противном случае часть поступившей на сетку воды сливаетсяпо ней, образуя защитный водяной слой – режим «мокрой» сетки [119].Форсунки, применяемые для распыла воды, имеют следующие параметры:площадь выходного отверстия – 4 мм2; высота щели – 0,8 мм. На рисунке 3.2показаны продольный разрез и сечение плоскоструйной форсунки, предназначенной для образования плоского водяного факела с максимальным углом раскрытия180° [119].Рисунок 3.2 – Продольный разрез плоскоструйной форсунки и его сечение [119]:1 – корпус форсунки; 2 – магистраль подачи воды; 3 – водоподводящие каналы;4 – канал для формирование факела воды; 5 – паз; 6 – плоское дно;7 – винты-заглушки; 8 – выходное отверстие канала 487Корпус форсунки 1 выполнен из алюминиевого деформируемого сплаваД16 в виде параллелепипеда со скошенными гранями в верхней части.
В форсункеимеется основная магистраль подачи воды 2, взаимопараллельные водоподводящие каналы 3, сообщающиеся с каналом 4 для формирования факела воды, паз 5с плоским дном 6. Для обеспечения доступа к каналам 3 и 4 с целью их очисткипредусмотрены винты-заглушки 7. Выходные цилиндрические отверстия 8, образованные пересечением паза 5 с каналом 4, расположены на одной оси напротивдруг друга [119].Принцип работы форсунки заключается в следующем (рисунок 3.3).
Водаподдавлениемпоступаетизосновноймагистрали2корпуса1повзаимопараллельным каналам 3 в канал 4, который пересечен пазом 5. В местепересечения канала 4 и паза 5 происходит соударение встречных струй воды,истекающих из цилиндрических отверстий 7. Соударение струй происходит построго встречным направлениям, образуя плоский факел. Угол раскрытия факелав 180º ограничивается плоским дном 6 паза 5 [119].Рисунок 3.3 – Принципиальная схема работы плоскоструйной форсунки [119]:1 – корпус форсунки; 2 – магистраль подачи воды; 3 – водоподводящие каналы;4 – канал для формирование факела воды; 5 – паз; 6 – плоское дно;7 – винты-заглушки; 8 – выходное отверстие канала 488В работе [119] указывается, что эксплуатация экранов в естественныхусловиях предполагает воздействие на них различных внешних факторов, в томчисле и атмосферных осадков.
В частности, воздействие пыли и воды можетпривести к тому, что при длительном неиспользовании защитных экранов,распыливающие каналы и сопла форсунок могут забиваться грязью, что приведетк ухудшению или полному прекращению распыления воды форсункамипри экстренной подаче воды в контур.В этой связи возникает необходимость в защитном устройстве для каждойфорсунки с целью предохранения ее каналов от воздействий внешних факторовв нерабочем состоянии, с возможностью легкого устранения этих устройствс корпуса форсунки при подаче воды в контур под давлением порядка 2 атм.Для этой цели автором предлагается использовать защитный колпачок в видеполукольца из легкого эластичного материала, например, капрона [119].Недостатком рассмотренного экрана является возможность засоренияфорсунок продуктами коррозии трубопроводов системы противопожарного водоснабжения и другими механическими примесями при подаче воды на тушениепожара. Кроме того, после работы экрана в условиях отрицательных температурмогут возникнуть трудности, связанные с удалением воды из форсунок и распыливающих каналов.
Достоинством указанного экрана является низкий расходводы (около 0,4 л/c для модели экрана «Согда» 2А) при высоком значении коэффициента ослабления теплового потока (согласно данным производителя не менеечем в 50 раз) [120].В патенте [121] представлена конструкция защитного экрана пожарноголафетного ствола.
Защитный экран изготовлен из двух листов металла 1 и 3,пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом 2(например, асбестом), и имеет проем 5, предназначенный для ствола монитора(рисунок 3.4). Фронтальная I (обращенная к пламени) и боковые плоскости IIэкрана покрыты цинком, керамическим составом или другим материаломдля защиты от теплового излучения. Для удобства управления лафетным стволом89в защитном экране предусматривается смотровое окно 4 прямоугольной формыс термоустойчивым стеклом, обладающим теплоотражающим эффектом.Рисунок 3.4 – Защитный экран пожарного лафетного ствола [121]:1 – металлический лист; 2 – теплоизоляционный материал; 3 – металлическийлист; 4 – смотровое окно; 5 – проем; 6 – крепление защитного экрана;7 – лафетный ствол; 8 – металлические тяги; 9 – трубопровод лафетного ствола;10 – рукоять; 11 – неподвижное основаниеНеобходимо отметить, что рассмотренный экран уступает по эффективности водопленочным защитным экранам, поскольку при воздействии тепловогоизлучения вода обеспечивает непрерывное охлаждение этих экранов за счет отвода тепла от их конструктивных элементов.
Также необходимо учитывать, чтопри воздействии атмосферных осадков и огнетушащего вещества возможнонарушение структуры волокон асбеста, что приведет к его размягчению и снижению эксплуатационных характеристик.90Сведения об экранах иного конструктивного исполнения, устанавливаемыхна пожарных вышках железнодорожных сливоналивных эстакад, в литературныхисточниках отсутствуют.В связи с вышеизложенным возникла необходимость разработки водопленочного защитного экрана [122], отличающегося простотой и надежностьюконструкции, повышенной защитой от разрушения при применении в условияхотрицательных температур наружного воздуха и дополнительной защитой проемадля лафетного ствола.3.2 Предлагаемая конструкция водопленочного защитного экранаСовместно со специалистами общества с ограниченной ответственностью«Пожнефтехим – Проект» был разработан опытный образец ВПЭ, которыйкрепится к трубопроводу лафетного ствола пожарной вышки [141].ВПЭ представляет собой изогнутый щит 1 (рисунок 3.5) из нержавеющейстали, в верхней части которого предусмотрен перфорированный трубопровод 2для создания на обогреваемой поверхности щита сплошной водяной пленки.В щите имеется окно 3 для лафетного ствола.
Указанное окно оборудованозаслонкой 4, предназначенной для защиты ствольщика от теплового потокапри изменении угла наклона лафетного ствола. Подача воды в перфорированныйтрубопровод осуществляется от трубопровода лафетного ствола 5 через тройник 6с помощью двух гибких шлангов в металлической оплетке 7. Для регулировкирасхода воды, подаваемой в гибкие шланги, используется шаровой кран 8.Для изготовления щита была выбрана сталь марки 12Х18Н10Т, характеристики которой представлены в таблице 3.1 [123].917272134552634788715Рисунок 3.5 – Водопленочный защитный экран:1 – щит из нержавеющей стали; 2 – перфорированный трубопровод;3 – окно для размещения лафетного ствола; 4 – заслонка;5 – трубопровод лафетного ствола; 6 – тройник;7 – гибкие шланги в металлической оплетке; 8 – шаровой кран92Таблица 3.1 – Характеристики стали марки 12Х18Н10ТПараметрКлассИспользованиев промышленностиУдельный вес, кг/м3ЖаростойкостьГеометрическиеэргономическихЗначениеСталь конструкционная криогеннаяДетали, работающие до 600 °С.
Сварные аппаратыи сосуды, работающие в разбавленных растворахазотной, уксусной, фосфорной кислот, растворахщелочей и солей и другие детали, работающие поддавлением при температуре от минус 196 до 600 °С,а при наличии агрессивных сред до 350 °С;При непрерывной работе стали устойчивы противокисления на воздухе и в атмосфере продуктовсгорания топлива при температуре до 900 °С и приработе в условиях теплосмен до 800 °С.7920в воздухе: при t = 650 °С 2-3 группа стойкости,при t = 750 °С 4-5 группа стойкостипараметрыособенностейработыщитаподбиралисьствольщикасслафетнымучетомстволоми представлены в таблице 3.2.Таблица 3.2 – Геометрические параметры щитаГеометрический параметр щитаВысотаШиринаРадиус закругленияТолщинаЗначение, мм16501250120023.3 Экспериментальное определение параметровводопленочного защитного экранаПри проведении гидравлических испытаний производился выбор оптимальной схемы подачи воды в перфорированный трубопровод, определялисьего геометрические параметры, включая количество отверстий и их размеры,93а также находились значения расхода и давления воды, необходимые для создания сплошной устойчивой пленки на поверхности щита.
Для измерения давленияв системе на гибком шланге устанавливался манометр ТМ5 1-го класса точности[138]. Расход воды, подаваемой на поверхность щита, регистрировалсяэлектромагнитным ротаметром EMF 300E с погрешностью измерений ± 2 %(рисунок 3.6).а)б)Рисунок 3.6 – Измерительное оборудованиедля проведения гидравлических испытаний:а – манометр ТМ5; б – электромагнитный ротаметр EMF 300EТипичная картина течения водяной пленки по поверхности щита представлена рисунке 3.7.Рисунок 3.7 – Пленочное течение воды на поверхности щита94Результаты гидравлических испытаний ВПЭ приведены в таблице 3.3.Таблица 3.3 – Гидравлические параметры ВПЭНаименование параметраСхема подачи воды в перфорированный трубопроводДиаметр перфорированного трубопровода, ммКоличество отверстий перфорированного трубопроводаДиаметр отверстий перфорированного трубопровода, ммРабочее давление на входев перфорированный трубопровод, МПаДиапазон рабочих расходовперфорированного трубопровода, л/сСредняя скорость течения воды по поверхности щита, м/сЗначениедвухсторонняя(рисунок 3.5)337040,02-0,051,0-1,51,4В связи с тем, что при скоростях ветра 4 м/c и более использование пожарнойвышки, расположенной с наветренной стороны напротив очага пожара,не представляется возможным, были проведены качественные экспериментыпо изучению ветрового воздействия на пленочное течение воды при скоростиветра, равной 5 м/c.
Для создания стационарного ветрового воздействия былаизготовлена специальная установка, которая представляет собой цилиндрическийвоздуховод 1 с установленным вентилятором 2 и хонейкомбом 3 (диаметр ячейки –12 мм, ширина ячейки – 100 мм), предназначенным для разрушения крупныхвихрей и стабилизации турбулентного потока, создаваемого вентилятором [139](рисунок 3.8).132Рисунок 3.8 – Установка для создания стационарного ветрового воздействия:1 – цилиндрический воздуховод; 2 – вентилятор; 3 – хонейкомб95Скорость движения воздуха у экрана измерялась электронным анемометромТК ПКМ (рисунок 3.9) и путем подбора частоты вращения рабочего колесавентилятора устанавливалась равной 5 м/c.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
