РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Цель практического занятия - закрепление полученных теоретических знаний и приобретение практических навыков расчета основных мероприятий предупреждения пожарной опасности, обеспечивающих своевременную эффективную и надежную защиту от возгораний.

Общие сведения

Основные мероприятия по предупреждению пожарной опасности призваны не допустить возгораний и крупных пожаров. Однако пожары, как на производстве, так и в быту нередки. Основные организационно-технические мероприятия на случай возгораний должны обеспечить своевременную эффективную и надежную их ликвидацию.

Во-первых, в защищаемых помещениях должно постоянно находиться достаточное количество работоспособных огнегасящих материалов в доступных местах в соответствующей таре, см. пример 1.

Во-вторых, для ликвидации возгораний необходимо предусмотреть оперативную и надежную подачу воды в помещения от пожарных гидрантов, которые устанавливаются на каждые 600м этажа, (см. пример 2).

   Среди методов борьбы с пожаром одним из самых современных и эффективных является применение автоматических систем пожаротушения. Автоматическая установка газового пожаротушения – установка пожаротушения, срабатывающая при превышении контролируемым фактором (факторами) пожара установленных пороговых значений в защищаемой зоне. В качестве огнетушащего вещества такие системы используют диоксид углерода, инертные газы и различные составы фторсодержащих углеводородов.

   Установки автоматического пожаротушения позволяют локализовать, а затем ликвидировать пожар на ранней стадии различных возгораний. Способ автоматического пожаротушения, при создании огнетушащей концентрации по всему объему защищающего пространства, называется объемным. Газовые огнетушащие вещества (ГОТВ), которые применяются для тушения огня, делятся на 2 большие группы:

1. Инертные - аргон, энерген, озон и углекислый газ. Эти газы призваны изменить состав воздуха в помещении: концентрация кислорода должна упасть ниже того уровня, когда возможно горение. Чтобы этот показатель снизился с обычных 21 % до необходимых 13%, следует добавить 40-45% инертного газа.

2. Хладоны - 125-й, 227-й, 23-й, З18-й, 113-й, 114-й. Некоторые из них - например, 113-й и 114-й - в пожарной автоматике запрещены, так как в их состав входит хлор, губительный для человека. Допустимыми являются 125-й, 227-й, 23-й и З18-й. Попадая в зону горения, эти газы не только охлаждают ее, но и сами начинают разлагаться, как и порошок, химическим способом прекращая реакцию. При этом хладона требуется добавить в воздух значительно меньше, чем инертного газа: от 7 до 18%.

Таблица 1

Характеристики газовых огнетушащих веществ

Для помещений газ - самое безвредное вещество, так как химически он абсолютно неактивен. Но это и самое дорогое средство. Более дешевой альтернативой газу является дисперсная вода (она подается в помещение в виде тумана). При этом на комнату площадью 20 кв. м хватает всего 2-х ведер воды.

Инертный газ, сам по себе, абсолютно безвреден. Его смесь с кислородом не отравляет человека, но вполне может его удушить: в помещении остается всего 13% кислорода, а этого недостаточно для дыхания. Потому-то инертные газы в помещениях с большим скоплением людей (торговых центрах, концертных залах) применять не рекомендуется. Впрочем, как и хладоны. Концентрация хладонов в воздухе бывает значительно меньше инертных, но большинство хладонов отрицательно действуют на сердце, вызывая спазм. Для каждого хладона, помимо минимального процента, необходимого для тушения, существует еще предельная кардиологическая концентрация.

Только один хладон (23-й) при необходимой для тушения пожара концентрации (13-14%), имеет кардиологическую допустимость 50%. Такой значительный запас позволяет с высокой степенью вероятности утверждать, что огнетушащая концентрация не превысит допустимые нормы, и человек в очаге возгорания останется жив. Именно этот хладон используется для защиты от пожара в петербургском аэропорту Пулково. Словом, техническое оснащение должно максимально отвечать характеру объекта и минимизировать убытки. Пример стационарной установки с применением огнетушащих веществ изображен на рисунке 1.

Рис. 1. Схема модульной установки газового пожаротушения

1 – пожарные датчики; 2 – охранно-пожарная сигнализация; 3 – баллоны пожаротушения; 4 – кондиционирование; 5 – главный распределительный щит; 6 – источник бесперебойного питания.

Порядок расчета заданий

Пример

Задание 2.1. В машинном зале вычислительной техники помещена автоматическая установка газового пожаротушения. Рассчитать необходимое количество баллонов сжатого воздуха и баллонов с огнегасительным составом.

Решение:

а) Количество огнегасительного вещества определяется по формуле:

,                                                 (1)

где: - количество ГОТВ, кг;

 - массовая огнегасительная концентрация газового состава, кг/м³;

 - расчетный объем защищаемого помещения, м³;

- коэффициент, учитывающий особенности процесса газообмена в защищаемом помещении.

Для зала вычислительной техники можно принять =1,2;

Для определения массовой концентрации газового состава следует использовать формулу:

                                           (2)

где: V - объемная концентрация вещества в % (об.), задается по табл. 1,

M - молекулярная масса вещества, задается по табл. 1.

б) Число баллонов с огнегасящим составом

,                                                   (3)

где:  - объем баллона, м³; типажный ряд: V=1; 2; 6; 12; 24; 40; 80; 120 л.

 - плотность газа, кг/м³ определяется по табл. 1;
 - коэффициент заполнения определяется по табл. 1.

в) Определение объема воздушных баллонов определяется по формуле:

                                 (4)

где: ,  - конечное давление в сосудах с огнегасящим составом и воздухом, соответственно, МПа;

 - объем сосудов с огнегасящим составом, определяется как произведение количества баллонов на объем согласно типажному ряду,

 - объем трубопровода, л.

Обычно принимают = = 5МПа; = 150МПа; =20л.

Задание 2.2.Рассчитать необходимый напор воды в гидранте и подобрать соответствующий ему трубопровод.

Решение:

а) Диаметр трубопровода определяется по формуле:

,                                                   (5)

где: q - расход воды в трубопроводе, м³/ч;

- скорость движения воды в трубопроводе, м/с.

Диаметр d необходимо выразить в дюймах, 1"=25,4мм. Дробную часть необходимо округлить в сторону увеличения.

б) Гидравлический уклон для стальных труб:

,                                                      (6)

где:  - скорость движения воды в трубе, м/с;

d₁ - внутренний диаметр прямого типоразмера труб,
мм.

в) Напор Н (м) у исходной точки водопровода определяется
как сумма напоров его отдельных расчетных участков. Количество участков принимается равным 3:

                          (7)

где j - номер участка водопровода;

n - число участков водопровода;

К - Коэффициент местных сопротивлений (может при­ниматься по аналогии с воздухопроводами в соот­ветствии со Справочником по рудничной вентиля­ции[1]).  Принимается равным 1,5;

l - длина участка водопровода, м;

i - гидравлический уклон участка водопровода;

а - угол наклона участка водопровода, град;

Н_к - требуемый напор в конечной точке водопровода (у пожарного крана необходимо иметь Н_к = 60-150м).

Примеры расчета.

Решение примера 1

а) Количество Хладона 23 определим по формуле (1):

Определяя до целых значений (в сторону увеличения) принимаем количество Хладона 23 равным 66 кг.

б) Число баллонов с ГОТВ определим по формуле (3). Берем согласно заданию баллон объемом 2 л,  = 2л.

.

При­нимаем 19 баллонов объемом 2л с ГОТВ.

в) Объем воздушных баллонов определяем, используя формулу (4)

Таким образом, принимаем 4 баллона с воздухом объемом 2л.

Решение примера 2.

а) Диаметр трубопровода определяем по формуле (5)

, мм

или в дюймах:

, принимаем d¹ = 2,5.

б) Гидравлический уклон определим по формуле (6), считая диаметром d принятый в п. a) d^//=2,5^//, т.е. d" =d" x 25,4

в) Необходимый напор определим по формуле (7) :

n=3:

К = 1,5

l₁ = 430 м, l₂ = 605 м, l₃ = 520 м,

α₁=-30 град., α₂=63 град., α₃=-28 град.,

Н_к=65 м.

Н = [(1.5 ∙ 430 ∙ [-0.5 + 0.002]) + (1.5 ∙ 605 ∙ [0.89 + 0.002]) + (1.5 ∙ 520 ∙ [-0.46 + 0.002])] + 65 = [-321,2 + 809,4 – 357,2] + 65 = 196 m

Требования к отчету

Отчет, как письменный, так и устный должен содержать:

1. Сведения об основных газовых огнетушащих веществах.

2. Сведения о концентрациях необходимых для тушения возгораний.

3. Сведения об основных нормах газового пожаротушения.

4. Расчеты по формулам с указанием определяющих параметров.

5. Выводы.

Выводы должны содержать обоснование выбора средств защиты от возгораний и сведения об эффективности их применения.

Варианты заданий приведены в табл. 2 (для первого задания) и в табл.3 (для второго задания).

Контрольные вопросы

1. На какие группы подразделяются огнетушащие газовые вещества?

2. Приведите классификацию автономных установок пожаротушения по виду огнетушащего вещества.

3. Дайте определение термина «автоматическая установка пожаротушения».

4. Каков принцип действия огнетушащего вещества?

5. Создается ли опасность для здоровья человека при использовании метода газового пожаротушения, если да то перечислите их.

6. Можно ли назвать газовое пожаротушение экологически безопасным? Почему.

7. Какие вещества применяются в качестве огнетушащих?

8. В чем принципиальное отличие газового пожаротушения от аэрозольного.

Список литературы

1.НПБ 88-2001.

2.Рудничная вентиляция: Справочник; Под ред. К.З.Ушакова. – М.: Недра, 1988,-440с.

Таблица 2

Варианты условий к заданию № 1

№ варианта	Расчетный объем защищаемого помещения , м3	Объем баллонов ГОТВ , л	ГОТВ
1	260	2	Аргон
2	560	120	Хладон-23
3	155	6	Хладон-227ea
4	580	12	Хладон-125
5	436	80	Хладон-318Ц
6	210	24	Аргон
7	130	12	Хладон-23
8	155	24	Инерген
9	500	12	Аргон
10	330	80	Хладон-227ea
11	290	120	Хладон-125
12	145	24	Оксид углерода
13	538	6	Инерген
14	255	40	Хладон-318Ц
15	170	12	Хладон-227ea
16	200	6	Оксид углерода
17	305	1	Инерген
18	400	80	Хладон-23
19	175	40	Хладон-125
20	590	24	Хладон-318Ц
21	440	80	Инерген
22	265	120	Оксид углерода
23	318	12	Аргон
24	172	6	Инерген
25	100	40	Хладон-125
26	242	6	Хладон-227ea
27	118	12	Хладон-318Ц
28	533	120	Аргон
29	408	2	Оксид углерода
30	140	21	Хладон-23

Таблица 3

Варианты условий к заданию № 2

№ варианта	Расход воды в трубопроводе q, м3/ч	Скорость движения воды в трубе , м/с	Длина участка водопровода l, м			Угол наклона участка водопровода α, град.*			Требуемый напор H, м
1	50	4	540	700	430	27	15	-42	65
2	50	3	780	266	500	-68	45	73	100
3	38	4	600	800	310	-15	-5	90	110
4	40	3	200	145	500	80	65	-30	100
5	42	3	200	800	450	-29	80	-56	70
6	38	4	400	720	305	-66	5	90	150
7	44	4	150	550	600	-12	60	-60	140
8	38	3	540	600	820	50	45	-67	70
9	46	4	305	580	90	-70	35	-77	100
10	48	2	380	910	300	55	-45	70	120
11	50	4	505	266	379	-72	28	45	147
12	48	3	375	480	700	50	-80	12	145
13	46	4	250	500	750	-90	-60	80	95
14	46	3	630	300	460	-25	-48	77	150
15	48	4	266	421	710	79	-55	-2	140
16	50	4	300	430	600	81	7	-33	85
17	36	3	425	635	200	-7	-8	90	78
18	38	4	335	500	280	-40	-15	65	150
19	40	4	505	205	710	37	-12	-28	138
20	42	4	330	570	210	82	-45	52	150
21	50	3	275	289	308	32	-34	8	145
22	50	4	505	200	300	-5	-40	60	100
23	48	4	405	318	700	66	-38	-11	142
24	36	3	218	140	25	-72	89	-18	120
25	50	4	176	590	304	22	25	-40	70
26	42	3	118	310	200	66	-25	30	88
27	44	4	680	630	535	-87	58	-6	145
28	40	4	218	220	222	33	-54	-3	103
29	36	3	481	375	620	89	-25	-26	77
30	38	3	502	208	339	-70	66	46	120

* Примечание: Знак «-» перед углом наклона выработки означает, что движение воды происходит вниз по выработке, знак «+» - вверх по выработке.