Учебники 80284

со стволами РС-70, что позволяет создать компактные струи высотой не менее 10 м и тушить пожар на верхних этажах зданий университета.

Разработанная производственная установка позволит проводить испытания наружной водопроводной сети университета в полном соответствии с требованиями норм к сетям высокого давления.

Контрольные вопросы для разделов 3 и 4

1.Какие элементы наружной водопроводной сети университета необходимо визуально обследовать?

2.Для каких исследований в лабораторной установке необходимо использовать ствол-водомер?

3.Нарисуйте схему производственной установки, которую необходимо создать для тушения пожара в зданиях и сооружениях университета.

4.Оцените экономичную выгоду создания производственной установки тушения пожара в зданиях и сооружениях университета по сравнению с использованием автоцистерны пожарной части.

5.Какой струей целесообразно тушить пожар в зданиях и сооружениях?

5. Расчет радиуса компактной части струи, создаваемой стволом, расположенным на поверхности земли

и на уровне четвертого этажа корпуса №1 университета

Устройство и принцип работы ручных пожарных стволов рассмотрен в третьем разделе. Водяные и пенные струи при тушении пожаров вытекают из стволов в воздушное пространство. Они являются компактными, имеют большую дальность полета и образуются при напоре перед насадкой высотой не более 2-3 метров. При больших напорах в струе можно выделить две ее части: компактную и раздробленную. В компактной части сохраняется сплошность потока, струя имеет цилиндрическую форму, в раздробленной части струя разрывается на все более мелкие части и расширяется. Деление струи на компактную и раздробленную части может быть осуществлено на основании визуального наблюдения за струей и измерения плотности струи в различных точках.

Раздробление струи происходит под влиянием действующих на нее сил тяжести, сопротивления воздуха и внутренних сил, вызываемых турбулентностью струи и колебательно-волновым движением жидкости в ней.

При тушении пожаров используются стволы, которые наклонены от вертикали в сторону очага пожара. Если при одном и том же напоре у насадки постоянно изменять угол наклона ствола, то конец компактной части струи будет описывать траекторию a b с (рис. 9), а наиболее удаленные капли струи - траекторию a' b' c' раздробленной струи. Расстояние по прямой от насадки до гра-

21

ничных кривых называется радиусом действия компактной струи Rk и раздробленной струи Rp.

Рис. 9. График наклонных струй

Расчет наклонных струй производится по отношению к величине вертикальной компактной части струи Sk и величине вертикальной сплошной струи Sb. Огибающая кривая компактной струи a b с мало отличается от дуги окружности, описанной радиусом, который для ручных стволов с диаметром насадки не выше 25 мм можно принять равным Sk, т.е.

Rk=Sk=Sb /α.

Значение коэффициента α можно вычислить по эмпирической формуле

α = 1,19+80(0,01Sk)4.

Величины коэффициентов α приведены в табл. 5.

Таблица 5

Анализ эмпирических формул для расчета компактной струи показал, что увеличение длины вертикальной струи связано с увеличением диаметра насадки и напора. Однако высота струи для каждой отдельной насадки не растет не-

22

ограниченно, а достигает своей максимальной величины, после чего высота ее не изменяется, как бы сильно ни увеличивался напор.

Величины напоров (Н), с достижением которых для определенного диаметра насадки (d) струя не увеличивается, приведены в табл. 6.

Таблица 6

Минимальная длина компактных струй ручных стволов, применяемых для тушения наружных пожаров, равняется в среднем 17 м. Получение таких струй для ручных стволов с насадками 13, 16, 19, 22 и 25 мм требует создания напора перед входом в насадку от 30 до 50 м.

Для тушения пожара используется вся сплошная струя (компактная и раздробленная части струи). Из рис. 9 видно, что расстояние от насадки, расположенной в начале координат под углом θ' в точке 0, до огибающей кривой раздробленной струи возрастает с уменьшением угла наклона Rp к горизонту θ'. Величина радиуса действия раздробленной струи определяется по формуле

Rp = βSb,

где β − коэффициент, зависящий от угла наклона θ'.

Значения коэффициентов β при разных углах наклона определены опытным путем и приведены в табл. 7.

Угол наклона ствола θ для наклонных струй всегда больше угла наклона струи Rp к горизонту. Наибольшая дальность полета струи по горизонтали (θ' = 0) наблюдается при угле наклона ствола θ = 30, при этом коэффициент β равен 1,4.

Величина горизонтальной сплошной струи, примерно, на 60 % больше величины вертикальной сплошной струи.

Для определения напора перед входом в насадку ствола, в зависимости от требуемой высоты струи, используется формула

H = Sb/1-φSb,

23

где Sb − высота вертикальной струи;

φ-эмпирический коэффициент, полученный по формуле

φ = 0,25/d+(0,1d)3,

где d − диаметр выходного сечения насадки, мм.

Значения коэффициента φ для различных диаметров насадков приведены в табл. 8.

Таблица 8

Контрольные вопросы

1.Какие силы действуют на раздробление струи вытекающей из пожарного ствола?

2.Почему высота струи, вытекающей, из ствола не растет неограниченно?

3.Почему угол наклона ствола больше угла наклона струи?

4.При каких углах наклона ствола к горизонту обеспечивается наибольшая дальность полета струи?

6.Расчетно-экспериментальное определение водоотдачи наружной водопроводной сети для целей пожаротушения

Водоотдачу водопроводной сети университета можно определить экспериментальными испытаниями непосредственно на местности в часы максимального водопотребления при помощи производственной установки (см. раздел 5) или гидравлическими расчетами.

Методика расчета водоотдачи сети

Лабораторная и промышленная установки отличаются длинной и количеством рукавных линий.

В лабораторной установке рукавная линия имеет длину 20 м, а в промышленной 120 м.

Напор в наружной водопроводной сети устанавливается с учетом высоты зданий.

Минимальный свободный напор в сети на вводе в здание над поверхностью земли принимается: при одноэтажной застройке − не менее 10 м, при большей застройке на каждый этаж необходимо добавлять 4 м. В часы мини-

24

мального водопотребления напор на каждый этаж, кроме первого, допускается принимать равным 3 м.

Этот минимальный запас напора должен превышать потери напора h: в гидранте − hг, пожарной колонке − hк, в рукавных линиях − hр, соединяющих колонку с пожарными стволами установки:

h = hг+hк+hр = (Sг+Sк+Sр) Q2,

где Sг − сопротивление гидранта – 0,0016 с2/м5; Sк – сопротивление колонки – 0,0035 с2/м5 ; Sр – сопротивление рукавных патрубков d=77мм – 0,0033 с2/м5.

Отсюда найдем, какой расход воды можно обеспечить для тушения пожара от одного гидранта при свободном напоре в 10 м:

Q=s== 34,5 л/с.

Из этого расчета видно, что отбираемый через гидрант расход воды не превышает показатели подачи воды современными передвижными пожарными насосами, следовательно, он является минимально допустимым и достаточным для тушения пожара при помощи производственной установки.

Для успешной работы установки необходимо, чтобы:

-напор у насадки стволов обеспечивал высоту компактной струи не менее 10 м при полном пожарном расходе воды; -расположение стволов было на уровне наивысшей точки самого высокого здания университета;

-обеспечивалась подача воды по непрорезиненным пожарным рукавам длиной 120 м, диаметром 77 мм с насадками стволов диаметром 19 мм и расчетным расходом каждой струи 5 л/с.

Указанный напор у насадок стволов определяется по формуле

Hст = Sстq2,

где Hст – напор у насадок стволов, м; Sст – сопротивление ствола, с2/м5;

q – расход воды через ствол, л/с.

Расчетное значение напора сравнивается с замеренным, и по графику зависимости Q= (см. рис. 7) уточняется расход воды через ствол. Если напор у насадки ствола 15 м и более, то водопроводная сеть соответствует требованиям норм.

Исходя из этих положений напор в водопроводной сети из гидранта, отнесенный к поверхности земли определяется по формуле:

Hсг = hг+hк+hр+Hст+T,

25

где hг, hк, hр - соответственно потери напора в гидранте, пожарной колонке, рукавной линии, м;

Hст – напор у ствола, м;

T – высота расположения ствола на уровне наивысшей точки самого высотного здания, м.

С учетом сопротивлений напор в водопроводной сети у гидранта:

Hсг = (Sг+Sк+Sр+Sст) q2+Hст+T.

Подставляя значения сопротивлений: для гидранта Sг = 0,0016 с2/м5, колонки Sк = 0,0035 с2/м5, шести рукавов Sр = 0,462 с2/м5 и ствола Sст = 0, 634 с2/м5 при расходе через гидрант и колонку 10 л/с, а по рукавной линии и через ствол 5 л/с, получим формулу для определения требуемого напора:

Hсг= 28+T,

где 28 – величина, учитывающая потери напора в гидранте, колонке, шести пожарных рукавах и стволе.

Максимальный гидростатический напор в наружной водопроводной сети не должен превышать 60 м.

Экспериментальное определение водоотдачи сети

Цель испытаний: установить возможность получения компактной струи высотой не менее 10 м при полном пожарном расходе воды из пожарной колонки и расположении стволов производственной установки на уровне наивысшей точки здания университета.

Для этого необходимо:

- определить по проекту расход воды для целей пожаротушения здания, а также число рукавных линий длиной 120 м из непрорезиненных рукавов диметром 77 мм по формуле

nр.л. = Qн.п.т./5,

где nр.л. – число рукавных линий; Qн.п.т. – нормативный расход воды для целей пожаротушения, 5 – расход, л/с, из ствола с насадкой диаметром 19 мм при высоте компактной части струи не менее 10 м;

-наметить гидранты на наружной водопроводной сети, из которых следует производить отбор воды;

-определить время испытания водопроводной сети;

-определить напор у пожарного гидранта по формуле

26

Hcr = 28 + T;

-измерить напор манометром, установленным на пожарной колонке;

-проложить рукавные линии длиной 120 м из непрорезиненных рукавов диаметром 77 мм со стволами, имеющими насадки диаметром 19 мм, на уровень крыши обследуемого здания университета;

-определить полный расход водоотдачи из гидранта по формуле

Q = 2,2 ,

где Hk – показания манометра колонки, м; T – высота расположения стволов, м;

– открыть вентили пожарной колонки и определить высоту компактной части струи.

Наружную водопроводную сеть университета можно испытать на водоотдачу, не устанавливая стволы на уровне наивысшей точки корпуса университета, а проложив рукавные линии по земле. В этом случае испытание сети следует производить при напоре на колонке Hk = T+28.

Расход водоотдачи из гидранта можно определить по формуле

Q = 2,2 .

Это тот минимальный расход, который должен получиться из стволов, если их опустить с высоты T на землю.

Фактическую величину водоотдачи можно измерить у ствола трубкой Пито или определить по показанию манометра у колонки. Водопроводная сеть будет соответствовать требованиям норм, если из каждого ствола будет бить компактная струя высотой не менее 10 м, при расходе воды не менее 5 л/с. Высоту струи можно определить на глаз. При этом компактная часть струи примерно равна 80% общего радиуса струи.

Испытание наружной водопроводной сети университета по изложенной выше методике с использованием рукавных линий длиной 120 м требует больших материальных затрат и времени. Кроме того, при испытании сети происходит излив большого количества воды на дороги, мостовые, а также затопление отдельных участков, которые могут привести к нежелательным последствиям [7]. Уменьшить указанные недостатки возможно при использовании одной рукавной линии длиной 20 м.

Испытание водопроводной сети необходимо проводить в следующем порядке:

-установить на гидрант пожарную колонку; - присоединить заглушку с манометром к одному из патрубков пожарной колонки;

27

-присоединить ко второму патрубку пожарный непрорезиненный рукав длиной 20 м и диаметром 77 мм со стволом-водомером и насадкой диаметром 19 мм;

-проложить рукавную линию по поверхности земли;

-при помощи пожарной колонки открыть гидрант и произвести слив воды с за-

мером давления в колонке и перед насадкой ствола-водомера; - определить на глаз высоту струи.

После завершения испытаний необходимо снять оборудование (колонку, рукав, заглушку с манометром, ствол-водомер), просушить рукав и поместить его в лабораторию шестого корпуса университета.

Показательное испытание водопроводной сети на водоотдачу проводить с использованием одного пожарного рукава длиной 20 м для всей группы.

Для набора статистики по водоотдаче сети испытание ее проводить в каждой подгруппе согласно программе без излива воды из пожарной колонки. Указанные виды испытаний позволят минимизировать затраты на проведение лабораторных работ.

Водоотдачу сети рассчитать по вышеприведенным формулам, в которых использовать экспериментальные значения напора измеренного давления в пожарной колонке или в специально разработанном ключе.

Для уменьшения затрат и сокращения времени испытаний необходимо изготовить специальный ключ открытия гидранта и замера давления в наружной водопроводной сети.

Контрольные вопросы и задания

1.Каков напор в наружной водопроводной сети университета?

2.Для каких целей необходимо создать производственную установку тушения пожара в зданиях университета?

3.Напишите формулу для определения напора в сети университета перед гидрантом, при расположении стволов в диктующей точке и на поверхности земли.

4.Какое давление должно быть у ствола для эффективной подачи воды в очаг пожара?

5.Для чего необходимо создать ключ для открытия гидранта?

6.Напишите формулу для определения водоотдачи наружной сети университета.

7.Каким должен быть напор в наружной водопроводной сети университета?

28

7. Обследование пожаровзрывоопасности химических веществ, находящихся в складских помещений университета

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения в зависимости от хранимых веществ, материалов, продукции, сырья и их упаковок подразделяются на категории А, Б, В1-В4 и Д.

Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода исходя из вида находящихся в помещении горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.

Определение пожароопасных свойств веществ и материалов производится на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давления, температуры и т.д.).

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с [2, табл. 2.14].

Для хранения химических веществ кафедры физики и химии приспособлены два помещения, расположенных во дворе университета, которые закрываются металлическими дверями.

В помещении №1 хранится более 10 наименований спиртов и кислот, которые являются пожароопасными веществами. В помещении №2 хранится ~50 наименований химических веществ, которые являются взрывоопасными. Поэтому помещения, в которых хранятся химические вещества, относятся к категориям А и Б (табл. 9).

29

Для тушения пожара в помещениях университета предусмотрены порошковые и кислотные огнетушители.

Прежде чем использовать огнетушители необходимо открыть двери. Следует помнить, что из-за увеличения притока воздуха огонь возрастет с большей силой и обрушится на пожарного, открывающего двери помещения.

Для обеспечения пожарной безопасности необходимо, чтобы ворота помещений открывались автоматически при повышении температуры или давления внутри помещения. Кроме того, для тушения пожара необходимо вместо огнетушителей, установить в помещении устройство для хранения и импульсной подачи порошка на очаг пожара типа «Буран» [2].

Экспериментально установлено, что модули «Буран» эффективно тушат очаги пожара бензина на открытом воздухе на площади 10-15 м2 за время менее одной секунды. Подобный очаг пожара за такое время не может быть потушен ни одним из известных на сегодня средств.

Контрольные вопросы и задания

1.На какие категории по взрывопожарной и пожарной опасности делятся помещения?

2.Какие вещества относятся к взрывопожароопасным?

3.Какие помещения относятся к категории Б?

4.Почему при пожаре в помещении нельзя открывать дверь пожарным без защитной одежды?

5.Изобразите принципиальное устройство хранения и импульсной подачи порошка на очаг пожара.

30