Экспериментальное исследование геометрических параметров пожарной опасности разлива ЛВЖ

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».

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.

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.