Автоматическая установка пожаротушения

 

Расчетная масса ГОТВ Mг, которая  должна храниться в установке, определяется по формуле /15/

Mг = K₁(Mр + Mтр + Mбn) ,                                 (3.1)

где Mтр- масса остатка ГОТВ в  трубопроводах, кг, определяется по формуле

Mтр = Vтр∙ρ_готв,                                         (3.2)

здесь Vтр - объем всей трубопроводной разводки установки, м³;

         ρ_готв- плотность остатка ГОТВ при давлении, которое имеется в трубопроводе после окончания истечения массы газового огнетушащего вещества Mр в защищаемое помещение.

         Mбn — произведение остатка  ГОТВ в модуле Мб, который принимается  по ТД на модуль, кг, на количество  модулей в установке n.

Mтр + Mбn= М_ост=>

Mг = K1(Mр +  М_ост),                                       (3.3)                                  

где M_ост — остаток ГОТВ в модулях и трубной разводке, кг.

Определяется по формуле в соответствии с /6/

М_ост=n_m×m_ост  ,                                                          (3.4)

где  n_m- число модулей, содержащих расчетную массу ГОТВ;

       m_ост- масса газовой фазы ОТВ в модуле и в трубной разводке после выпуска из него жидкой фазы, кг. Принимаем по таблице А2 /6/, исходя из вместимости принятых модулей.

В таблице 3.1 представлены данные таблицы  А2 /6/ для определения массы газовой фазы ОТВ в модуле и в трубной разводке после выпуска из него жидкой фазы.

Таблица 3.1 - Масса газовой фазы ОТВ в модуле и в трубной  разводке после выпуска жидкой фазы ОТВ, кг.

 

Вместимость модуля, л	C2F5H
80	5,59

 

      K₁ — коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов, принимается равным 1,05;

           Mр  — масса ГОТВ, предназначенная  для создания в объеме помещения  огнетушащей концентрации при  отсутствии искусственной вентиляции  воздуха, определяется по формуле

   ,                         (3.5)

здесь Vр — расчетный объем  защищаемого помещения, Vр=777,6  м³. В расчетный объем помещения включается его внутренний геометрический объем, в том числе объем системы вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления (до герметичных клапанов или заслонок). Объем оборудования, находящегося в помещении, из него не вычитается, за исключением объема сплошных (непроницаемых) строительных элементов (колонны, балки, фундаменты под оборудование и т. д.);

        K₂ — коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения;

        ρ₁ — плотность газового огнетушащего вещества с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря для минимальной температуры в помещении T_м, кг/м³, определяется по формуле

                                                  (3.6)

здесь ρ₀ — плотность паров газового огнетушащего вещества при температуре T₀ = 293 К (20 °С) и атмосферном давлении 101,3 кПа, для Хладона 125 данная величина составляет 5, 074 /6/;

           T_м — минимальная температура воздуха в защищаемом помещении, К, Т_м= 293 К.;

           K₃ — поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения объекта относительно уровня моря, значения которого принимают по таблице Д.11 приложения Д /15/. Принимаем К₃=1;

          C_н — нормативная огнетушащая концентрация, об. Доли,  принимается для помещений хранения  этанола равна 0,105 /15/.

Коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения

_{,                                       (3.7)}

где П — параметр, учитывающий  расположение проемов по высоте защищаемого  помещения, м^0,5∙с^-1.  Принимаем П = 0,1 (при расположении проемов в верхней зоне помещения);

       H - высота помещения, Н=7,2 м;

       δ - параметр негерметичности помещения, определяется по формуле

          _{,                                               (3.8)}

где ΣFн — суммарная площадь  постоянно открытых проемов, м²;

       τ_под— нормативное время подачи ГОТВ в защищаемое помещение,с, τ_под = 10 с /10/.

_{В соответствии с /6/  объемное пожаротушение  АУГП применяется  в помещениях, характеризующихся  параметром негерметичности δ не более 0,004 м^-1 .} 

_{Принимаем, что  в рассматриваемом помещении постоянно открытым проемом является вытяжная шахта. В помещенияхбез светоаэроционных фонарей и аэроционных фонарей, в которых предусматривается размещение производств категории А,Б, и В, должны быть дымовые, вытяжные шахты из несгораемых материалов с клапанами с ручным и автоматическим открыванием при пожаре/22/. Площадь поперечного сечения этих шахт следует определять расчетом, а при отсутсвии расчетных данных  принимать не менее 0,2 % площади помещения/22/. Шахты следует размещать равномерно (одна шахта на каждые 1000 м помещения) /22/. Таким образом принимаем, что в рассматриваемом помещении имеется 1 шахта с площадью поперечного сечения 0, 216 м². Тогда коэффициент негерметичности составит}

 Таким образом, способ объемного  пожаротушения ГОТВ принят верно.

Исходя из полученной массы ГОТВ, предназначенной  для создания в  объеме помещения огнетушащей концентрации определим число модулей МГП-50-80 вместимостью по 80 литров и рабочим давлением 6,4 МПа

_,                                         (3.9)

где  V_m- вместимость модуля;

               К₄-коэффициент загрузки модуля, который принимаем по таблице А3 /6/ равным 1,5.

Таким образом, для установки будет  применяться 8 модулей МГП-50-80- 4 рабочих  и 4 для обеспечения 100 %-ого резервного запаса ОТВ.

Масса газовой фазы ОТВ m_ост в модуле и в трубной разводке после выпуска из него жидкой фазы по таблице 3.1  будет равной 5,59 кг. Тогда

М_осn=n_m×m_ост= 4×5,59=22,36 кг.

Следовательно, расчетная масса  ГОТВ Mг, которая должна храниться  в установке составит

Mг = K1(Mр +  М_ост)= 1,05×(463,23+22,36)=510 кг.

3.2 Гидравлический расчет АУГП

 

Гидравлический расчет включает в  себя два этапа.

На первом этапе выполняется  предварительный расчет с целью  определения геометрических параметров трубной разводки.

На втором этапе, поверочном, расчетным  путем оценивается соответствие спроектированной трубной разводки нормативному требованию по продолжительности подачи ГОТВ и при необходимости геометрические параметры корректируются методом последовательных приближений.

Исходными данными для гидравлического  расчета являются:

1) конфигурация магистрального  трубопровода с указанием длины  участков;

2) конфигурация трубной разводки в пределах станции пожаротушения с указанием длины участков;

3) конфигурация распределительной  сети в пределах защищаемого  помещения с ориентировочным  размещением насадков и указанием  длины участков.

3.2.1 Определение геометрических параметров трубной разводки

 

1. Определяется требуемый массовый  расход ГОТВ, G, кг/с

,                                                (3.10)

где  М_г- масса ГОТВ для тушения в защищаемом помещении, 510 кг;

        t- нормативная продолжительность подачи ГОТВ, t=10 с.

       0,95 - в соответствии с п. 8.7.3 /15/ установка должна обеспечивать подачу не менее 95% массы ГОТВ, требуемой для создания нормативной огнетушащей концентрации в защищаемом помещении, за временной интервал, не превышающий 10 с для модульных установок, в которых в качестве ГОТВ применяются сжиженные газы.

 кг/с

2.  По каталогам производителей  подбираем насадки для АУГП, исходя  из их применения в рассматриваемом  помещении, заданных условий исполнения трассировки.  По каталогу /19/  выбираем насадок с радиальным истечением струй для применения в пространстве помещений с внутренней резьбой  НГ-2.1-S-11/2"В. Показатели выбранного насадка представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Показатели выбранного насадка

Показатели		НГ-2.1-S-11/2"В
Нормативный документ		ДЭЗ-00.300 ЭТ
Тактико-технические  и эксплуатационные характеристики
Рабочая среда		хладон 125ХП; хладон 318Ц; хладон 227еа; элегаз; CO2; N2, Ar и их смеси
Исполнение		потололочное (угол распыла 360 град.)
Максимальное рабочее  давление, МПа		15,0
Суммарная площадь отверстий f, мм2	4 отв	1007
Коэффициент расхода  насадка		0,65
Материал насадка		Ст.20, покрытие - цинкование; Ст. 12Х18Н9Т - полировка;  латунь без покрытия; латунь, покрытие – хромирование;
Размер резьбы, дюйм		11/2
Размер “под ключ”, мм		41
Длина, мм		50

 

 

Определим суммарную площадь выпускных  отверстий насадков, F_н, м²

             ,                                     (3.11)

где µ- коэффициент расхода насадка. Согласно т. 3.2 равен 0,65;

      J- начальное значение приведенного массового расхода ГОТВ, кг/(с⋅м²), выбираемого по Приложению 1 /21/ .

м²

3. Определяется количество необходимых  насадков, исходя из известных  значений суммарной площади выпускных отверстий F_н и суммарной площади отверстий на одном насадке f

_{,                                              (3.12)}

где N – число насадков в защищаемом помещении. Принимаем равным 8.

Исходя из полученного числа  насадков для обеспечения объемного  пожаротушения, выполним трассировку  в соответствии с заданной схемой (рисунок 2.1).

4. Диаметры трубопроводов (станционного  коллектора, магистрального, распределительного, рядка) рассчитываются из условия геометрического баланса площадей. Для установок с ГОТВ типа хладоны площади всех трубопроводов можно принимать одинаковыми /21/.

5. Определяется диаметр рядка, Dpд,  м

Dрд ≥ Крд∙         ,                              (3.13)

где n_н - число насадков на рядке;

      Крд - коэффициент,  выбираемый равным 1,0÷1,1 для установок  с

хладоном.

Dрд ≥

м

Для рядков принимаем трубы  стальные электросварные с диаметром условного  прохода 65 мм /7/.

6. Определяется диаметр распределительного трубопровода, Dрс, м

,                                (3.14)

где  n_рд- число рядков, присоединяемых к распределительному трубопроводу, n_рд=4 .

мм

Для распределительного трубопровода принимаем трубы  стальные электросварные с диаметром условного прохода 150 мм /7/.

7. Определяется диаметр магистрального  трубопровода, Dм, м

D_М ≥ D рс∙ ,                                     (3.15)

где Dм- диаметр магистрального трубопровода (трубопровод от распределительного устройства или от батареи (модуля), если распределительного устройства нет, до точки первого разветвления), м;

       n_рс – число распределительных трубопроводов.

D_М ≥

мм

Для магистрального трубопровода принимаем трубы  стальные электросварные с диаметром условного прохода 150 мм /7/.

8. Диаметр станционного коллектора  определяется из условия, Dск, м

Dск ≥ Dм

Примем для станционного коллектора трубы стальные электросварные с  диаметром условного прохода Dск= Dм=150 мм.

При этом

Dск≤ Dзпу∙                                    (3.16)

где Dзпу – условный диаметр  запорно-пускового устройства, м. Для  данной установки примем в качестве запорно-пускового устройства клапан быстродействующий мембранный БКМ с диаметром 200 мм;

      n_m– число одновременно запускаемых модулей пожаротушения, для проектируемой АУГП определено 4 одновременно запускаемых модуля.

150≤200∙

=400 мм,

таким образом, при принятом диаметре условного прохода станционного коллектора 150 мм, необходимое условие выполняется.

3.2.2 Проверочный расчет

В поверочном расчете определяется пропускная способность выбранной  разводки трубопроводов. Для этого  графическим методом решается система  уравнений. Указанная система уравнений имеет вид:

J= f (Y)                                               (3.17)

J= K

,

где  J= f (Y)- функция зависимости  приведенного массового расхода  от термодинамического параметра, определяемая по /6/,/21/;

       K -  числовой коэффициент, характеризующей геометрические размеры разводки трубопроводов с насадками, вычисляется по формуле