Порядок виконання лабораторної роботи

Лабораторний журнал

з дисципліни „Пожежна профілактика технологічних процесів” для підготовки фахівців за освітньо-кваліфікаційним рівнем „бакалавр” за спеціальністю 6.170203 „Пожежна безпека”

____навчальна група

прізвище______________________

Лабораторна робота № 1

Дослідження випаровування ЛЗР з відкритої проверхні за наявності вентиляції та без неї

Теоретична частина роботи

Процес випаровування супроводжується розсіюванням парів в атмосфері. Атмосферне розсіювання залежить від стану навколишнього середовища, її фізичних параметрів. Вітер, спрямований паралельно земної поверхні, переносить і розсіює в приземних і верхніх шарах атмосфери речовини від джерела їх надходження.

Для розсіювання речовин в атмосфері найбільшу небезпеку, з точки зору пожежної безпеки, являє штиль (0-0,5 м / с) і "тихий" (0,6 – 1,7 м / с) вітер. Розподіл швидкостей і напрямків вітру залежить від місцевих умов і загальної циркуляції потоку в атмосфері.

В даний час існує досить велика кількість методів, що дозволяють розраховувати розміри зон загазованості. Однак вони засновані на ряді припущень, що призводить до результатів, які мають досить обмежений характер.

Вивчення закономірностей поширення парів рідин здійснюється за двома напрямками: на основі методів математичного опису розповсюдження парів за допомогою рішення газодинамічних рівнянь спільно з рівняннями турбулентної дифузії і емпірико-статистичного аналізу поширення парів в атмосфері з використанням для цієї мети інтерполяційних моделей здебільшого гаусівського типу.

У більшості опублікованих робіт досліджувалося випаровування ЛЗР і ГР в закритому об'ємі резервуарів різних конструкцій. Лише кілька робіт присвячені випаровуванню з відкритої поверхні в атмосферу, але в одних не враховується зміна швидкості вітру, в інших - розрахунок відносних втрат ускладнюється обмеженими відомостями про значеннях середньодобового і сезонного зміни температур, а також вузьким діапазоном значень критерію гомохронності.

У нормативному документі НАПБ Б 03.002-2007 запропонована методика розрахунку розмірів зон розповсюдження хмари горючих парів при аварії. Передбачається, що результуюча концентрація газу в пароповітряному хмарі розраховується за формулою:

(1)

де Q = m - t_j – маса СВГ в j -му елементарному об’ємі, кг;

m – масова швидкість витікання СВГ, кг/с;

s_yj, s_zj – середньоквадратичне відхилення розподілу концентрацій в j-му елементарному об’ємі, м;

s_у (х_с - х_о); s_z(х_c - х_o) залежать від класу стійкості за Пасквіллом.

При х_с = х_о приймається s_yo=r/2.14, s_zo=h/2.14 .

При х_с > х_о s_у²=s_уо²+s_у² f(х_c - х_о); s_z²=s_zо²+s_z² f(х_c - х_о).

Також наведені формули для визначення маси парів, що надходять у приміщення при випаровуванні з відкритої поверхні рідини.

(2)

деW - інтенсивність випаровування з відкритої поверхні, кг/м² ·с;

F_u - площа випаровування, м²;

– час випаровування, с.

(3)

де h - коефіцієнт, який приймають за таб. 1 (таб. 3, НАПБ Б.03.002-2007 Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою), залежно від швидкості повітряного потоку, що створюється аварійною вентиляцією, та температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (у разі відсутності аварійної вентиляції h дорівнює 1);

М - молярна маса, г∙моль^-1 ;

Р_н - тиск насиченої пари за розрахунковою температурою рідини t_р, визначений за довідниковими даними відповідно до вимог пункту 5.4, кПа, або за формулою:

(4)

де: А, В, С_а - константи Антуана (довідникові дані).

Таблиця 1. Значення коефіцієнта h залежно від швидкості повітряного потоку та температури повітря у приміщенні

З огляду на важливе практичне значення процесу контролю випаровування ЛЗР і ГР з відкритої поверхні та розподілу зон вибухонебезпечних концентрацій, що утворюються в результаті випаровування, стає необхідним:

1. Дослідити закономірності випаровування ЛЗР і ГР і загазованість прилеглої території при різних умовах температури та швидкості повітря.

2. Узагальнити дослідні дані по основним параметрам, які надають найбільший вплив на інтенсивність випаровування (W ) з відкритої поверхні, отримати узагальнюючі залежності для визначення маси рідини, яка випаровулась, та інтенсивності її випаровування з відкритої поверхні в атмосферу при різних кліматичних умовах.

Експериментальна частина

Опис лабораторної установки

Лабораторна установка (рис.1) призначена для дослідження залежності інтенсивності випаровування ЛЗР та ГР з відкритої поверхні від швидкості руху повітряних мас та температури навколишнього середовища і складається з наступних основних елементів:

1. Корпус з плексигласу, розділений на дві камери – а) дослідну та б) еталонну.

2. Ваги електронні.

3. Вентиляційний пристрій.

4. Анемометр цифровий крильчатий GM 8908.

5.

Рис. 1 Лабораторна установка

6. Сигналізатори - експлозиметри СТХ-17-2 та «Дозор-СП».

7. Блок системи керування та живлення 14 V.

Порядок виконання лабораторної роботи

1. В чаші дослідних та еталонних ваг заливається однаковий об’єм рідини ( не менш 100 мл.).

2. Методом приведення до еквівалентних кіл визначається площа випаровування з відкритої поверхні.

3. Робиться контрольний замір параметрів (температура, маса рідини, концентрація парів рідини) до початку експерименту, включаються ваги, анемометр, термопари та сигналізатори - експлозиметри.

4. За допомогою блоку керування вмикаються прилади нагрівання та примусової вентиляції у дослідній камері. Можливо вмикання окремо приладів нагрівання та окремо примусової вентиляції. При цьому передбачено можливість поступової зміни швидкості примусової вентиляції.

5. Виконуються дослідження впливу швидкості вентилювання на інтенсивність випаровування рідини з відкритої поверхні протягом часу 5 хвилин. При цьому прилад нагрівання відключений. Швидкість змінюється поступово від 0,1 м/с до 0,5 м/с.

6. Чисельні значення зміни маси рідини та показання СТХ-17-2 и «Дозор-СП» вносимо до журналу реєстрації з інтервалом у 30 секунд.

7. Вимикається прилад вентилювання, виконується видалення парів з обох камер.

8. Додається рідина в чашу ваг експериментальної та еталонної камер до початкової маси.

9. Виконуються дослідження впливу зміни температури на інтенсивність випаровування рідини з відкритої поверхні протягом часу 5 хвилин. При цьому прилад вентилювання відключений.

10. Чисельні значення зміни маси рідини та показання СТХ-17-2 и «Дозор-СП» вносимо до журналу реєстрації з інтервалом у 30 секунд.

11. Вимикається прилад нагрівання, виконується видалення парів з обох камер.

12. Додається рідина в чашу ваг експериментальної та еталонної камер до початкової маси.

13. Одночасно вмикаються прилади нагрівання та примусової вентиляції, виконується дослідження впливу обох параметрів на інтенсивність випаровування рідини з відкритої поверхні протягом часу 5 хвилин. При цьому швидкість примусової вентиляції встановлюється ідентичною швидкості у п. 5.

14. Чисельні значення зміни маси рідини та показання СТХ-17-2 и «Дозор-СП» вносимо до журналу реєстрації з інтервалом у 30 секунд.

15. Проводиться обробка чисельних даних, які отримані під час всіх фаз експерименту.

16. Результати обробки чисельних даних представляються у вигляді графічних залежностей.