Экспериментальное исследование

Геометрических параметров

Пожарной опасности разлива ЛВЖ

Цель работы: закрепление теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем методами экспериментальных исследований, привитие навыков самостоятельного анализа и обобщения данных, опыта работы с лабораторным оборудованием, компьютерами, аппаратурой, приборами.

Постановка задачи

                  

Повреждения аппаратов и трубопроводов могут носить мест­ный, т. е. локальный, характер (образование трещин, свищей, сквозных отверстий от коррозии, прогары теплообменной поверх­ности, выжимание прокладок фланцевых соединений и т. п.), но может происходить и полное разрушение аппарата или трубо­провода. В первом случае через образовавшееся отверстие поч­ти под постоянным давлением ЛВЖ и ГЖ (в дальнейшем ЛВЖ) в виде струи жидкости будет выходить наружу. Во втором случае все со­держимое аппарата сразу выйдет наружу и, кроме того, будет продолжаться истечение ЛВЖ из соединенных с ним трубопроводов.

Основными геометрическими параметрами, характеризующими пожарную опасность разлива ЛВЖ, являются:

· площадь разлива ЛВЖ;

· коэффициент разлива ЛВЖ;

· радиус разлива ЛВЖ;

· толщина слоя разлившейся ЛВЖ.

Здесь в настоящей работе отрабатываются методы экспериментального исследования геометрических параметров пожарной опасности разлива ЛВЖ, предусмотренные нормативными документами по пожарной безопасности: ГОСТ Р 12.3. 047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля»; НПБ 105–03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

Задание

 

1. Записать название работы, а также содержание задачи, на решение которой направлено выполнение данной работы.

2. Изучить метод экспериментального определения геометрических параметров, характеризующих пожарную опасность разлива ЛВЖ по твердым поверхностям (площадь разлива, радиус разлива, коэффициент разлива и др.), лабораторную установку; порядок выполнения работы.

3. Изложить основные положения  метода экспериментального определения коэффициента разлива ЛВЖ. Нарисовать схему лабораторной установки и заготовить журнал испытаний по разливу ЛВЖ.

4. Провести эксперимент по разливу заданной ЛВЖ на стекле (количество опытов задает преподаватель) и обработать экспериментальные данные.

5. Провести эксперимент по разливу этой же ЛВЖ по поверхности реального тела и обработать экспериментальные данные.

6. На основании полученных экспериментальных данных написать уравнения, позволяющие определить:

· площадь и радиус разлива ЛВЖ по стеклу;

· площадь и радиус разлива ЛВЖ по реальной поверхности.

7. Сформулировать меры пожарной безопасности, направленные на ограничение площади разлива ЛВЖ.

 

Основные положения

 

Установлено, что площадь разлива ЛВЖ (F_ж) по поверхности твердых тел прямо пропорциональна объему разлившейся жидкости (V_ж):

 

F_ж = f  • V_ж.                                              (7.1)

 

Коэффициент пропорциональности f в уравнении назван коэффициентом разлива. В СИ коэффициент разлива выражается в м²/м³ или м^-1 и показывает значение площади разлива единицы объема данной ЛВЖ.

При отсутствии справочных данных или экспериментальных данных значение коэффициента разлива ЛВЖ допускается определять, руководствуясь положениями нормативных документов по пожарной безопасности:

- при разливе ЛВЖ по полу производственного помещения

 

                                      f = 1000 при У > 70 %;

                                      f =    500 при У £ 70 %.                               (7.2)

                                       

      где У - содержание растворителя в растворе по массе;

- при разливе ЛВЖ на площадке наружной технологической установки

                                      f = 150 при У > 70 %;

                           f = 100 при У £ 70 %.                            (7.3)

 

Остальные показатели пожарной опасности аварийного разлива можно определить исходя из площади разлива и количества разлившейся ЛВЖ.

Площадь разлива жидкости характеризуют диаметром или радиусом круга, эквивалентного (по площади) разлившейся ЛВЖ. Такой параметр можно найти, приравняв площадь разлива к площади круга. Рассчитывают приведенный радиус разлива ЛВЖ по формуле

 

,                                              (7.4)

 

Кроме того, важна толщина слоя разлившейся ЛВЖ (d_ж), которую определяют по формуле

d_ж = 1 / f.                                                                                 (7.5)

 

Допускается определять показатели, характеризующие пожарную опасность разлива ЛВЖ, по материалам реальных аварий при адекватности анализируемых ситуаций или в лабораторных условиях.

Площадь разлива единицы объема ЛВЖ, а, следовательно, и коэффициент разлива зависят не только от свойств ЛВЖ, но и от свойств поверхности, по которой происходит разлив, а также от температуры ЛВЖ и поверхности. Существуют поверхности, на которых ЛВЖ разливаются больше, чем на других. Установлено, что наибольшее значение разлива ЛВЖ достигается на силикатном стекле. Если опыты по разливу проводить на силикатном стекле при стандартной (комнатной) температуре, получим максимальное значение коэффициента разлива.

В лабораторных условиях можно определить площадь разлива любой ЛВЖ по твердой поверхности (линолеум, плитка ПХВ, окрашенное дерево и т.д.).

При разливе ЛВЖ на реальной поверхности пола площадь разлива будет меньше, чем на стекле. Влияние свойств материала и состояния поверхности на площадь разлива ЛВЖ можно оценить коэффициентом K_ф

 

K_ф = f_п  / f_ст,                                        (7.6)

 

где f_п - коэффициент разлива по реальной поверхности;

f_ст - коэффициент разлива по стеклу.

Лабораторная установка

 

Рис. 7.1. Лабораторная

установка:

1 - испытательный стол;

2 - лампа;  3 - штатив; 4 - бюретка; 5 - вертикально установленное стекло;

6 - зажим для бумаги;

7 - миллиметровка с  отражением разлившейся ЛВЖ; 8 - регулировочные винты; 9 - исследуемая поверхность; 10 - разлившаяся ЛВЖ

 

Лабораторная установка (рис. 7.1) имеет испытательный стол 1, который вертикальным стеклом 5 разделен на две примерно одинаковые части.

На одной половине стола крепится штатив 3 с бюреткой 4, а также источник освещения (лампа) 2. Стол имеет регулировочные винты 8 для придания ему горизонтального положения.

Эксперимент состоит в следующем. Из бюретки заданный объем испытуемой ЛВЖ выпускается на подготовленную поверхность твердого тела (стекло, линолеум и т.п.), которое помещается под бюреткой. После того как ЛВЖ разольется по поверхности, следует определить площадь разлива. Для этого на другую половину стола кладется чистый лист миллиметровки и на него переносится контур разлившейся ЛВЖ (используется зеркальный эффект, получаемый с помощью вертикального стекла). Площадь внутри контура определяется по клеточкам миллиметровой бумаги.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Заготовить журнал испытаний по форме (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Журнал испытаний разлива ______________________

                                                                     (наименование ЛВЖ)

 

Параметры разлива ЛВЖ		Номер опыта
		1	2	3
Объем ЛВЖ, разлившейся по стеклу,	Vж, мл
	Vж, м3
Площадь разлива ЛВЖ по стеклу	Fж-ст, см2
	Fж-ст, м2
Коэффициент разлива ЛВЖ по стеклу, fст, м–1
Объем ЛВЖ, разлившейся по ____________	Vж, мл
	Vж, м3
Площадь разлива ЛВЖ по ____________	Fж-ст, см2
	Fж-ст, м2
Коэффициент разлива ЛВЖ по _____________, fп, м-1

 

2. Получить у лаборанта испытуемую ЛВЖ и залить ее в бюретку. Суммарный объем ЛВЖ не должен превышать 30 мл.

3. Подготовить поверхность стекла к опытам, для чего промыть его чистой водой и высушить воздухом.

4. Столу лабораторной установки придать горизонтальное положение.

5. Подставить стекло под бюретку, выпустить из нее на поверхность стекла первый объем ЛВЖ (например, 1 мл) и подождать до завершения разлива (1 мин).

6. Перенести очертание контура ЛВЖ на миллиметровку, для чего поместить ее на другой половине стола; включить лампу и, используя зеркальный эффект, обвести карандашом или ручкой изображение разлива ЛВЖ на листе.

7. Определить площадь разлива ЛВЖ путем подсчета клеток внутри контура на миллиметровке.

8. Полученные данные записать в журнал.

9. Результаты изменений (объем ЛВЖ и площадь разлива ЛВЖ) перевести в СИ.

10. В таком же порядке провести и следующие опыты.

11. При обработке опытных данных определить следующие параметры:

а) коэффициенты разлива ЛВЖ для каждого опыта по формуле

 

  f_i = F_ж / V_ж;                                               (7.7)

 

б) среднее значение коэффициента разлива ЛВЖ по стеклу или реальной поверхности

  f * = å f_i / n_оп,                                                (7.8)

где n_оп - число опытов;

в) коэффициент свойства поверхности (формула (7.6));

г) толщину слоя (d_ст и d_п) (формула (7.5)).

12. Написать уравнения, описывающие площадь и радиус разлива ЛВЖ по стеклу и по реальной поверхности. При этом в формулу (7.1) подставляют соответственно среднее значение коэффициента разлива (f *) по стеклу или реальной поверхности, определенное по формуле (7.8).

13. Результаты опытов и полученные зависимости представить на графике:

· F_ж-ст= f (V) - для разлива ЛВЖ на стекле;

· F_ж-п = j (V) - для разлива ЛВЖ по реальной поверхности.

При построении графика по оси абсцисс откладывают значения разлившейся жидкости, а по оси ординат – площадь разлива.

При значении V_ж = 3 • 10^-6 определяют значение координаты точки  

F_ж-ст  из уравнения 

F_ж-ст =  f*_ж-ст • V_ж.

 

Из начала координат проводят прямую линию через координаты точки F_ж-ст. На этом же графике наносят экспериментальные значения площади разлившейся жидкости. Некоторое отклонение экспериментальных значений от расчетной прямой является основой для расчета ошибки опыта.

Аналогичным образом  результаты опытов и полученную зависимость  растекания ЛВЖ по линолеуму представить на графике.

Пример обобщения экспериментальных данных, представлен на рис. 7.2. 

Зависимости, описывающие закономерности разлива ЛВЖ, представленные на рис. 7.2, имеют вид:

·    по стеклу      -    F_ж-ст =  6000 • V_ж  м²;

·   по линолеуму -     F_ж-л =  1200 • V_ж  м².                                          

Вопросы для подготовки к защите работы

1. Укажите основные геометрические параметры, характеризующие пожарную опасность разлива ЛВЖ,

2. Укажите нормативные документы, в которых содержатся методы расчета геометрических параметров пожарной опасности разлива ЛВЖ.

3. Определите площадь разлива 5 литров ЛВЖ на основании полученных экспериментальных данных.

4. Определите толщину слоя 5 литров разлившейся ЛВЖ на основании полученных экспериментальных данных.

5. Какие свойства поверхности и ЛВЖ оказывают влияние на площадь разлива?

6. Какую размерность в системе СИ имеет коэффициент разлива?

7. Укажите нормативное значение коэффициента разлива ЛВЖ по полу производственного помещения.

8. Укажите нормативное значение коэффициента разлива ЛВЖ по площадке наружной технологической установки.

9. Укажите нормативный документ, в котором содержится метод расчета геометрических параметров аварийного разлива ЛВЖ по полу производственного помещения.

10. Укажите нормативный документ, в котором содержится метод расчета геометрических параметров аварийного разлива ЛВЖ на площадке наружной технологической установки.

 

Работа № 8.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: