Пожарная безопасность. 3

Реферат

Настоящая работа(курсовой проект) содержит 7 выполненных заданий.

Задания № 1-5 включают определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности отдельных помещений производственного здания в соответствии с требованиями СП 2.13130.2009.

В задании № 6 поставлена задача определении категории по взрывопожарной и пожарной опасности здания в целом. Определение проводится на основании оценки суммы пожарных характеристик  помещений, входящих в состав этого здания, в соответствии с методикой, представленной в СП 2.13130.2009.

В задании № 7 решены задачи по противопожарной и пожарной защите здания с применением для этой цели автоматических установок газового пожаротушения (АГПУ).

Ключевые слова: пожар, взрыв, пожаротушение.

В работе представлены результаты расчетов и определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………..........стр. 4

Задание №1………………………………………………………………..............стр. 5-8

Задание №2……………………………………………………………………......стр. 9-11

Задание №3…………………………………………………………………..........стр. 11-15

Задание №4………………………………………………………………………..стр. 16

Задание №5…………………………………………………………………..........стр. 17

Задание №6………………………………………………………………………..стр. 18

Задание №7……………………………………………………………………......стр. 21

Приложения………………………………………………………………….........стр. 24-31

Заключение…………………………………………………………………..........стр. 33

Список литературы………………………………………………………….........стр. 34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Цель работы – овладение методикой определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности и методикой расчёта параметров установок автоматического пожаротушения, применительно к рассматриваемым объектам.

Задачи, поставленные в работе:

1. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной  и пожарной опасности по заданным параметрам обращающихся в них веществ и материалов;

2. Разработка мер противопожарной защиты производственных помещений с использованием автоматических установок пожаротушения

 

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов-совокупность свойств, характеризующих их способность к горючей ( пожароопасной или взрывоопасной) среды, характеризуемая их физико-химическими свойствами и (или) поведением в условиях пожара. Следствием горения, в зависимости от его скорости и условий протекания, могут быть пожар (диффузионное горение) или взрыв (дефлаграционное горение предварительно перемешанное смеси горючего с окислителем).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение категорий помещений

По взрывопожарной и пожарной опасности

 

 Определение  категории помещения №1 по взрывопожарной  и пожарной опасности при обращении  в нём горючих газов.

Таблица 3.1.

 

Варианты и условия задания 1

 

Вариант	Вид горючего газа	Максимальное давление взрыва Pmax, кПа	Начальное дав-ление Ро, кПа	Объём помещения V, м3	Площадь помещения S, м2	Расчётная температура tр, ° С	Объём аппарата Vап, м3	Давление в ап-парате Рап, кПа	Длина трубо-провода ℓ, м	Внутренний радиус трубо-провода r, м	Давление в трубопроводе Ртр, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
4	Метан	900	101	500	110	25	1,0	30	10	0,12	20

 

 

Порядок выполнения работы:

Произвести расчёт избыточного давления взрыва горючих газов (∆Р).

Если окажется, что расчётное значение ∆Р > 5 кПа, то помещение следует отнести к категории А.

При значении ∆Р ≤ 5 кПа помещение может быть отнесено к категории В1, В2, В3, В4 или Д в зависимости от величины удельной пожарной нагрузки (g) на участке (см. Приложение 2).

Примечание:

Методика расчёта удельной пожарной нагрузки для горючих газов приведена в Продолжение задания 1.

1. Расчёт избыточного давления взрыва газа (∆Р) производится по формуле (3.1.)

ΔP = (Pmax - P0)      (3.1.)

где: Рмах – максимальное давление взрыва газо-воздушной смеси в замкнутом объёме. (допускается принимать Рмах = 900 кПа);

Ро – начальное давление воздуха, кПа. (допускается принимать Ро = 101 кПа);

m – масса горючего газа, выброшенного в результате аварии в помещении, кг. (Определяется по формуле (3.3.));

 Z - коэффициент участия горючего во взрыве. (допускается принимать значение Z по таблице 3.2);

Vсв - свободный объём помещения , м3 (принимается по условиям задания 1 
(Vсв = 0,8V ));

ρг - плотность горючего газа при расчётной температуре, кг/м3. (определяется по формуле (3.2.))

Сст - стехиометрическая концентрация горючего газа, %. (вычисляется по формуле  (3.6.);

Кн – коэффициент, учитывающий не герметичность помещения. (допускается принимать Кн = 3).

2. Для определения значения ∆Р предварительно рассчитываются значения ρг, m, Сст.

ρг =   (3.2.)

где: ρг - плотность газа при расчётной температуре, кг/м3;

М   - молярная масса газа, кг / кмоль;

V  - мольный объём,  = 22,4 м3 / кмоль;

tp - расчётная температура, ° C. (принимается по условиям задания 1)

          (3.3.)

где: m - масса горючего газа, выброшенного в результате аварии в помещении,

при расчётной аварии, кг;

Vа - объём газа, выброшенного из аппарата в момент аварии, м3. (Рассчитывается по формуле 3.4.);

Vт - объём газа, выброшенного из трубопровода в момент аварии, м3. (Рассчитывается по формуле 3.5.).

          (3.4.)

где: Рап - давление в аппарате, кПа. (принимается по условиям задания);

Vап - объём аппарата, м3. (принимается по условиям задания).

    (3.5.)

где: ΡТР - давление в трубопроводе по технологическому регламенту. (принимается по условиям задания 1);

r - внутренний радиус трубопровода, м; (принимается по условиям задания 1).

ℓ - длина трубопровода от аппарата до задвижки, м. (принимается по условиям задания 1).

              (3.6.)

где: Сст - стехиометрическая концентрация горючего газа, %;

β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения. (рассчитывается по формуле 3.7.).

β =       (3.7.)

где:  nc ,nн ,nг, nо - соответственно число атомов углерода, водорода, галоидов и кислорода в молекуле горючего газа. (см. таблицу Приложения 3).

На основании выполненных расчётов по заданному варианту задания сделать вывод о том, следует ли отнести данное помещение к категории А по взрывопожароопасности.

 

 

 

Таблица 3.2.

 

Значение коэффициента Z для различных горючих газов

Вид горючего вещества	Значение
Горючие газы (кроме водорода)	0,5

 

 

Расчеты:

β =  

 

 

 ρг =  

 

 

ΔP = (706 - 101)

Продолжение задания (выполняется при условии, что ∆Р ≤ 5 кПа)

Определить категорию помещения №1 по пожарной опасности (при условии, что помещение не отнесено к категории А).

Для определения категории пожароопасности помещения предварительно рассчитывается общая пожарная нагрузка (G) и удельная пожарная нагрузка (g). После этого устанавливается категория помещения (см. таблицу Приложения 2).

 

Порядок выполнения работы:

 

1. Определить общую пожарную нагрузку в помещении по формуле:

 

                                 (3.8.)

 

где: Q - общая пожарная нагрузка в помещении, МДж;

Gг - объём газообразного горючего материала, находящегося в помещении. (Рассчитывается по формуле 3.9.)

Hг - удельная теплота сгорания газа, МДж / м3. (Определяется по таблице Приложения 3).

   (3.9.)

 

где: Vап - объём аппарата, м3. (принимается по условиям задания 1);

Vтр  - объём трубы, м3. (рассчитывается по формуле (3.5.). При этом значения r и ℓ  принимаются по условиям задания 1);

Рап -  давление газа в аппарате, кПа. (принимается по условиям задания 1);

ΡТр - давление газа в трубе, кПа. (принимается по условиям задания 1);

2. Определить удельную пожарную нагрузку (g) в помещении, 
   МДж/ м2

                                            (3.10.)

 

где: Q  - общая пожарная нагрузка в помещении, МДж

S  - площадь размещения пожарной нагрузки, м2 . (по условиям задания для всех вариантов принимается равной 10 м2).

3. На основании выполненных расчётов сделать вывод о том, к какой категории по пожароопасности следует отнести помещение №1 в соответствии с СП 2.13130.2009. (см. таблицу Приложения 2).

 

Решение:

Помещение следует отнести к категории Д, т. к. g ‹ 1 

Определение категории помещения №2 по взрывопожарной и пожарной опасности при обращении в нём легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Таблица 3.3.

Варианты  и условия задания 2                              

№ п/п	Вид горючих жидкостей	Свободный объём помещения Vсв, м3	Площадь помещения, S, м2	Температура воздуха в помещении до взрыва, tо, °C	Скорость воздушного  потока в  помещении vв, м/с	Ёмкость аварийного аппарата Vап, л
4	Метиловый спирт	550	100	30	0,5	100

 

 

Порядок выполнения работы

1. Рассчитать избыточное давление взрыва паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей (ΔP). 

Если окажется, что расчётное значение ΔР >5 кПа помещение следует отнести к категории А или Б в зависимости от температуры вспышки, обращающейся в помещении жидкости (к А – при наличии жидкостей с температурой вспышки не более 28 °C, к Б – при наличии жидкостей с температурой вспышки более 28 °C ). Значение температур вспышки (tвсп) приведены в таблице Приложения 4.

При значении ΔР ≤ 5 кПа помещение может быть отнесено к категории В1, В2, В3, В4 или Д в зависимости от величины удельной пожарной нагрузки (g) (см. таблицу Приложения 2).

 

2. Расчёт избыточного давления взрыва паров ЛВЖ или ГЖ производится по формуле (3.11.) .

                            (3.11.)

 где: m – масса разлившейся жидкости, кг (рассчитывается по формуле (3.12.). При этом принимается условие, что при аварии всё содержимое аппарата поступает в помещение;

Hж - теплота сгорания горючей жидкости, кДж/кг. (определяется по таблице Приложения 5);

Po - начальное давление воздуха в помещении, кПа. (допускается принимать Po = 101 кПа);

Z – коэффициент участия паров жидкости во взрыве. (принимается Z = 0,3 в соответствии с таблицей 3.2.);

Vсв – свободный объём помещения, м3. (принимается по условиям задания 2)

ρв – плотность воздуха до взрыва при температуре to, кг /м3. (определяется по таблице Приложения 6. Значение to принимается по условиям задания 2);

Cр – теплоёмкость воздуха, кДж/(кг*К). (допускается принимать Ср = 1,01 кДж/(кг*К));

Тo – температура воздуха в помещении до  взрыва, К. (принимается То = 273 + to);

Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения. (допускается принимать Кн = 3).

 

3. Рассчитать значение m по формуле

                           (3.12.)

где: m - масса испарившейся жидкости, кг;

W - интенсивность испарения жидкости , кг / (м2 * с). (рассчитывается по формуле (3.13.));

Fи - площадь испарения жидкости с поверхности разлива, м2. (рассчитывается по формуле (3.14.));

τ - продолжительность испарения с поверхности разлива, с. (принимается τ = 300 с).

W=                 (3.13.)

где:  η - коэффициент, зависящий от скорости воздушного потока в помещении (ωв) и температуры воздуха (t, °C). (значения ωв и t приводятся в задании 3. Значения η определяются по таблице 3.4.);

М – молярная масса паров жидкости, кг/моль. (принимается по таблице Приложения 3);

Pнп– давление насыщенного пара жидкости при температуре t, °C, указанной в задании, кПа. (значение Р н.п. определяется по графику, приведённому в приложении 7).

(3.14.)               (3.14)

где: Fи  - площадь испарения с поверхности разлива, м2;

Vап  - ёмкость аппарата, л; (Принимается по условиям задания 2);

f - удельная площадь поверхности разлива, м2/ л. (Принимается 1 м2/ л в соответствии с НПБ 105-03).

Таблица 3.4.

 

Зависимость коэффициента η от температуры воздуха

 и скорости  воздушного потока

Скорость воздушного потока   в помещении,           м × с -1	Значение коэффициента η при температуре t, °C воздуха в помещении
	30
0,5	3,6

 

 

На основании полученных значений по заданному варианту задания  сделать вывод о том, следует ли  отнести данное помещение к категории А или Б.

 

Расчеты:

W=  

 

 

  

   ∆Р ≤ 5 кПа

Определить категорию помещения № 2 по пожарной опасности (при условии, что помещение не отнесено к категории А или Б).

Для определения категории пожароопасности помещения предварительно рассчитывается общая пожарная нагрузка (G) и удельная пожарная нагрузка g. После этого устанавливается категория помещения (см. таблицу Приложения 2).

 

Порядок выполнения работы

1. Определить общую пожарную нагрузку в помещении по формуле:

 

                                (3.15)

где: G - общая пожарная нагрузка в помещении, МДж;

Gж - количество горючего материала в ёмкостях, расположенных в помещении, кг. (Принимается по условиям задания 2)

Hж - теплота сгорания горючей жидкости, кДж / кг. (Определяется по таблице Приложения 4).

2. Определить удельную пожарную нагрузку (g) используя формулу

                                            (3.10.)

где: Q  - общая пожарная нагрузка в помещении, МДж

S  - площадь размещения пожарной нагрузки, м2 . (по условиям задания для всех вариантов принимается равной 10 м2).

Примечание: помещение следует отнести к категории Д, если g ‹ 1.

 При этом, значение G принимается в соответствии с выполненным расчётом по формуле (3.8.), значение S  принимается по условиям задания 2.

3. На основании выполненных расчётов сделать вывод о том, к какой категории по пожароопасности следует отнести данное помещение  в соответствии с СП 2.13130.2009 (см. таблицу Приложения 2).

Примечание: Помещение следует отнести к категории Д, если g ‹ 1.

Решение:

 

 

Помещение следует отнести к категории  B4

 

 

Определение категории помещения №3 по взрывопожарной и пожарной опасности при обращении в нём горючей пыли

Таблица 3.5.

Варианты и условия задания 3

№ п/п	Вид горючей пыли	Объём помещения (V), м3	Площадь помещения (S), м2	Начальная температура воздуха в помещении (Т), К	Доля горючей пыли (Кг), д.е.	Масса пыли (m1), кг	Масса пыли (m2), кг	Масса пыли, выброшен-ной из аппарата (mап)), кг	Интенсив-ность поступления пыли (а), кг/с	Вид уборки пыли*
4	Уголь бурый	285	60	285	0,8	8	6	50	0,8	Г

 

*Примечание: Значения А, Б, В, Г даны в таблице 3.6.

Порядок выполнения работ:

Произвести расчёт избыточного давления взрыва горючей пыли (ΔP). Если окажется, что расчётное значение ΔP > 5 кПа помещение следует отнести к категории Б.

При значении ΔP ≤ 5 кПа помещение может быть отнесено к категории В1, В2, В3, В4 или Д в зависимости от величины удельной пожарной нагрузки (g) в помещении (см. таблицу Приложения 2).

 

Примечание: Методика расчёта удельной пожарной нагрузки приведена в продолжении задания 3.

1. Расчёт избыточного давления взрыва пыли в помещении (ΔP), кПа производится по формуле (3.16.)

ΔР =                           (3.16.)

где: m – масса пыли, взвешенной в объёме помещения, кг. (рассчитывается по формуле (3.17.);

HТ - теплота сгорания твёрдых веществ, кДж/кг. (определяется по таблице Приложения 5);

Po - начальное давление воздуха в помещении, кПа. (допускается принимать Po = 101 кПа);

Z – коэффициент участия пыли во взрыве. (принимается Z = 0,5) ;

Vсв – свободный объём помещения, м3. (принимается по условиям задания 3)

ρв – плотность воздуха в помещении до момента взрыва при нормальных физических условиях (t = 20 °C и Р = 101 кПа). (определяется по таблице Приложения 6);

Cр - теплоёмкость воздуха, кДж/(кг*К). (допускается принимать Ср = 1,01 кДж/(кг*К));

Тo – начальная температура воздуха, К. (принимается по условиям задания 3);

Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения. (допускается принимать Кн = 3).

2. Предварительно рассчитывается масса пыли, участвующая во взрыве (m), кг

m  = mвз + mав                (3.17.)

 

где: mвз  - расчётная масса взвихренной пыли, кг. (рассчитывается по формуле (3.18.));

mав  - расчётная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварии, кг. (рассчитывается по формуле (3.20.).

 

                       (3.18)

где: Квз - доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти в во взвешенное состояние. (допускается принимать Квз = 0,9);

mп - масса пыли, отложившейся в помещении к моменту аварии, кг. (Рассчитывается по формуле (3.19.)

mп =                             (3.19.)

где: Кг  - доля горючей пыли в общей массе отложившейся пыли, д.е. (Принимается по условиям задания 3);

Ку - коэффициент эффективности пылеуборки. (принимается по таблице 3.6.)

m1  - масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях, кг. (принимается по условиям задания 3);

m2 - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях, кг.  (принимается по условиям задания 3).

Примечание:

Доступными для уборки местами являются поверхности, пыль с которых удаляется в процессе текущих пылеуборок (ежедневно, еженедельно и т.п.).

Под труднодоступными для уборки площадями подразумеваются такие поверхности, очистка которых производится только при генеральных пылеуборках.

                        (3.20.)

где: mап – масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение в момент аварии из аппарата, кг. (принимается по условиям задания 3);

а - интенсивность поступления пыли в аварийный аппарат по трубопроводу, кг/с. (принимается по условиям задания 3);

τ - расчётное время отключения повреждённого аппарата. (допускается 120 секунд);

Кп - коэффициент опыления. (для пыли с дисперсностью менее 350 мкм допускается принимать Кп = 1).

Таблица 3.6.

Значения коэффициента пылеуборки Ку

Вид уборки пыли	Значение Ку
Механизированная, вакуумная:
Пол с выбоинами (до 5% площади)	0,7

 

 

На основании полученного значения избыточного давления (ΔP) по заданному варианту задания (Таблица 3.5.) сделать вывод о том, следует ли отнести данное помещение к категории Б, руководствуясь при этом требованиями СП 2.13130.2009 (Табл. Приложение 1).

 

 

 

 

 

 

Решение:

mп =  

 

m  = 14,4 + 146=160,4(кг)

ΔР =   

Продолжение задания 3 (выполняется при условии, что ∆Р ≤ 5 кПа)

Определить категорию помещения № 3 по пожароопасности (при условии, что помещение не отнесено к категории Б). 

Порядок выполнения работы

1. Определить общую пожарную нагрузку Q в помещении по формуле:

 

                             (3.21.)

 

где: Q - общая пожарная нагрузка в помещении, МДж;

Gп – суммарная масса горючей пыли и кускового материала, находящаяся в помещении, включая аппараты, бункеры и другие ёмкости, а также пыли, осевшие на поверхности пола и стен помещения, кг. (Рассчитывается по формуле 3.22).

Hт - теплота сгорания твёрдого горючего вещества, кДж / кг. (определяется по таблице Приложения 5).

 

                  (3.22.)

 

где: mп – масса пыли, отложившейся в помещении к моменту аварии, кг. (рассчитывается по формуле 3.19);

mап – масса пыли, выброшенной из аппарата, кг. (принимается по условиям задания).

2. Определить удельную пожарную нагрузку (g) используя формулу (3.10). При этом значение Q принимается в соответствии с расчетом, выполненным по формуле (3.21.). Значение S  принимается по условиям задания 3.

3. По значениям определить категорию помещения по пожароопасности в соответствии с НПБ 105-03 (см. табл. Приложение 3).

Решение:

Помещение относится к категории В4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение категории помещения №4 по пожарной опасности

при обращении в нём твёрдых горючих материалов

Таблица 3.7.

Варианты  и условия задания 4

№ п/п	Пожарная нагрузка					Площадь размещения пожарной нагрузки Sн, м2	Минимальное расстояние от штабеля до перекрытия h, м	Площадь помещения S, м2	Объём помещения, V м3
	Горючий материал №1			Горючий материал №2
	Горючий материал	Масса горючего материала m, кг		Горючий материал	Масса горючего материала m, кг
4	Дерево сухое		500	Торф сухой	1300	10	4	130	520

 

Порядок выполнения работы

1. Определить общую пожарную нагрузку в помещении №4 по формуле (3.23.)  

                         (3.23)

где: Q - общая пожарная нагрузка в помещении, МДж;

Gі - количество і – го горючего материала, кг. (принимается по условиям задания 4);

Hі - теплота сгорания і – го горючего материала, МДж/кг. (определяется по табл. Приложение 5).

2. Определить удельную пожарную нагрузку g по формуле (3.10.).

Предварительно рассчитывается Q по формуле (3.23.). Значение S принимается по условиям задания 4.

3. На основании выполненных расчётов сделать вывод о том, к какой категории по пожароопасности следует отнести данное помещение в соответствии с СП 2.13130.2009. (см. табл. Приложение 2).

Решение:

 

Помещение следует отнести к категории B3

Примечание1:

Если при определении категории В2 или В3 выполняется условие:

то помещение должно быть отнесено к категориям В1 или В2 соответственно. (значения h принимаются по условиям задания 4)

 

Решение:

Помещение относится к категории В2

 

Определение категории помещений №5 и №6 по пожарной

Таблица 3.8.

Вариант	Помещение № 5				Помещение № 6
	Назначение помещения	Характеристика обращающихся веществ (материалов)	Площадь S, м2	Объём V , м3	Назначение помещения	Характеристика обращающихся веществ (материалов)	Площадь S, м2	Объём V , м3

 

4

Стеклодувная мастерская

Стекло расплавленное

100

400

Складское помещение

Фаянсовые изделия

80

400

 

 

Исходя из условий задания (табл. 3.8.) и требований в СП 2.13130.2009 (см. табл. Приложение 1) определить категории помещений № 5 и № 6 по пожароопасности.

Помещение №5 следует отнести к категории Г

Помещение №6- к категории Д