Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Моделирование полей концентраций взрывопожароопасных веществ и определение мест расположения датчиков пожарной сигнализации

Диссертация: Моделирование полей концентраций взрывопожароопасных веществ и определение мест расположения датчиков пожарной сигнализации
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана математическая модель, описывающаядвижение воздушных потоков и полей концентраций' взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях с оборудованием, работающим под давлением. В отличие от известных модель позволяет определять поля концентраций взрывопожароопасных веществ с учетом воздействия молекулярной массы веществ, геометрических размеров помещения, теплопоступлений… Читать ещё >

Моделирование полей концентраций взрывопожароопасных веществ и определение мест расположения датчиков пожарной сигнализации (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Обоснование необходимости моделирования и многофакторного анализа движения полей взрывопожароопасных веществ
    • 1. 1. Поступление взрывоопасных веществ в помещение от технологического оборудования, работающего под давление
    • 1. 2. Состояние проблемы моделирования полей взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях
    • 1. 3. Выводы по первой главе. Постановка цели и задач исследования
    • 2. 3. акономерности распределения взрывопожароопасных веществ
    • 2. 1. Математическая модель полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях
    • 2. 2. Исследование процессов движения полей взрывопожароопасных веществ на воздушно-тепловой модели
    • 2. 3. Построение и анализ корреляционно-регрессионных моделей
      • 2. 3. 1. Метод обработки и анализ экспериментальных данных, полученных при моделировании
      • 2. 3. 2. Моделирование процессов динамики полей взрывопо-жароопасного вещества при стационарном и аварийном режимах
    • 2. 4. Выводы по второй главе
  • З.Эксперементальные исследования в промышленных условиях закономерностей распространения в помещениях тяжелых взрывопожароопасных веществ
    • 3. 1. Исследование эффективности существующей установки газоанализаторов в производственных помещениях с незначительными избытками теплоты
    • 3. 2. Исследование влияния скорости истечения приточного воздуха на распределение взрывопожароопасных веществ
    • 3. 3. Выводы по третьей главе
  • 4. Прогнозирование аварийной ситуации
    • 4. 1. Оценка пожарной опасности технологического процесса
      • 4. 1. 1. Выбор и обоснование расчетного варианта
      • 4. 1. 2. Расчет избыточного давления для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
      • 4. 1. 3. Определение размеров зон, ограниченных НКПВ газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров нагретых легковоспламеняющихся жидкостей в помещении
    • 4. 2. Анализ риска опасного производственного объекта
    • 4. 3. Выводы по четвертой главе

Актуальность проблемы.

Рост пожарной опасности промышленных предприятий характеризуются, как правило, большим разнообразием используемого сырья и полупродуктов имеющих пожарную опасность. Вещества, применяемые в большинстве производств, газообразны, пожаровзрывоопасны и представляют собой потенциальную пожарную опасность и угрозу профессиональных заболеваний работающих.

Важную роль в снижении тяжести возможных последствий играет раннее обнаружение пожаровзрывоопасной обстановки. Эффективность работы систем пожарной сигнализации определяется оптимальностью выбора способа размещения газоанализаторов. Действующие на сегодняшний день требования разрабатывались в середине восьмидесятых годов. Уровень пожарной опасности производственных объектов за этот период времени повысился в несколько раз, что не нашло адекватного отражения в новых методиках и нормативной базе.

Параметры газообразной среды помещений обеспечиваются целым комплексом строительных, технологических, инженерно-технических, экологических и экономических решений. Одной из основных составляющих комплекса является вентиляция. Существующие принципы и методы расчета установки газоанализаторов не учитывают в достаточной мере комплексного воздействия воздушной потоков и таких факторов как: молекулярной массы газообразных вредных веществгеометрических размеров помещениярежимов работы технологического оборудованияпотоков теплоты и пожаровзрыво-опасных веществ, выделяющихся из оборудованиякратности воздухообменаскорости истечения приточного воздуха из воздухораспределителей и способов организации воздухообмена.

Процесс распространения пожаровзрывоопасных вредных веществ тяжелее воздуха в производственных помещениях с незначительными удельными теплоизбытками (до 30 Вт/м) остается все еще мало изученным, вследствие того, что он включает: неустойчивые воздушно-тепловые потоки, распространение вредностей навстречу потоку приточного воздуха, влияние геометрических размеров помещения, молекулярной массы газа, когда газы тяжелее воздуха занимают положение с минимальной диссипированной энергией.

Проблема усовершенствования метода расчета установки газоанализаторов в производственных помещениях с незначительными теплоизбытками и выделениями пожаровзрывоопасных вредных веществ тяжелее воздуха от технологического оборудования, учитывающего комплексное воздействие перечисленных выше факторов, является весьма актуальной, так как позволит улучшить пожарную безопасность и одновременно снизит степень риска работающего персонала.

Цель работы.

Разработка математической модели полей концентраций взрывопожаро-опасных веществ и определение мест расположения датчиков пожарной сигнализации.

Задачи исследований.

— разработать математическую модель, описывающую движение воздушных потоков и полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях с оборудованием, работающим под давлением;

— на основе математической модели получить зависимости распределения полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях;

— подтвердить адекватность математической и воздушно-тепловой моделей исследованиями в натурных условиях взрывопожароопасной среды помещения при нормальном технологическом процессе и прогнозировании чрезвычайной ситуации;

— на основе полученной модели и зависимостей распределения полей концентраций разработать методику определения мест расположения датчиков пожарной сигнализации;

— построить «дерево событий» при аварии на примере компрессорного цеха и определить степень риска для подтверждения правильности выбора мест расположения датчиков пожарной сигнализации.

Объектом исследования являются компрессорные и насосные станции с удельными теплоизбытками до 30 Вт/м и выделением газообразных вредных веществ с отношением их удельного веса к удельному весу воздуха рабочей зоны от 1 до 8.

Предметом исследования являются обоснование и выбор многофакторного решения установки газоанализаторов в производственных помещений с выделением взрывопожароопасных вредных веществ от оборудования, работающего под давлением.

Методы исследования.

Основные теоретические задачи в данной работе решались с привлечением математического аппарата, используемого при решении дифференциальных уравнений и корреляционно-регрессионных моделей, закономерностей тепло-массообменных процессов, аэродинамики, современных методов определения параметров воздуха производственных помещений. Правильность полученных зависимостей подтверждена промышленными исследованиями газового и аварийного режимов помещений с незначительными теплоизбытками и выделениями пожаровзрывоопасных веществ.

Научная новизна работы.

— разработана математическая модель, описывающая движение воздушных потоков и полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещенияхв отличие от известных модель позволяет определять поля концентраций взрывопожароопасных веществ с учетом воздействия молекулярной массы веществ, геометрических размеров помещения, теплопо-ступлений и количества взрывопожароопасных веществ, выделяющихся от оборудования и кратности воздухообмена;

— на основе математической модели получены аналитические зависимости распределения полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях и выполнено моделирование способов установки датчиков пожарной сигнализации;

— на основе полученной модели и зависимостей для определения полей концентраций разработана методика определения зон первоначального возникновения взрывопожароопасной концентрации. Расположение датчиков г в этих зонах обеспечивает минимальное время срабатывания пожарной сигнализации;

— построено «дерево событий» при аварии на примере компрессорного цеха и определена степень риска для подтверждения правильности выбора мест расположения датчиков пожарной сигнализации.

На защиту выносятся.

— Математическая модель динамики концентраций пожаровзрывоопас-ных математическая модель, описывающая движение воздушных потоков и полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях;

— аналитические зависимости распределения полей концентраций взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях;

— методика определения зон первоначального возникновения взрывопожароопасной концентрации (расположение датчиков в этих зонах обеспечивает минимальное время срабатывания пожарной сигнализации);

— «дерево событий» при аварии на примере компрессорного цеха.

Практическая значимость состоит в обеспечении возможности решения комплекса задач, связанных со своевременным реагированием на повышение концентраций взрывопожароопасных веществ.

Аналитические и экспериментальные зависимости концентраций взрывопожароопасных веществ, метод многофакторного решения установки газоанализаторов, разработанные в диссертационной работе на основе моделирования динамики концентраций взрывопожароопасных веществ, позволят проектировать наиболее эффективные системы пожарной сигнализации в производственных помещениях с незначительными теплоизбытками.

Апробация работы и внедрение.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, Воронежского института высоких технологий (г. Воронеж, 2004;2008 гг.) и на II и III Всероссийских научно-технических конференциях Воронежского пожарно-технического училища (г. Воронеж, 2007;2008 гг.).

Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертации систематически используются в курсовом и дипломном проектировании, научно-исследовательской работе по специальности «Пожарная безопасность» ГОУВПО ВГАСУ.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 6 научных статей объемом 104 страницы, из них лично автору принадлежит 50 страниц. Три работы опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК ведущих рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации.

В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работе [55] изложены результаты экспериментальных исследований динамики концентраций взрывопожароопасных веществ в промышленных помещенияхв работе [56] на основе логико-графических методов произведен анализ риска возникновения аварийной ситуации на опасном производственном объектев работе [57] приведены закономерности распространения взрывопожароопасных веществ на основе экспериментальных исследований в промышленных условиях.

Объем и структура диссертации.

Работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы из 94 наименований и 2 приложений.

Общий объем 134страницы, 39 рисунков, 9 таблиц.

Общие выводы.

1. Разработана математическая модель, описывающаядвижение воздушных потоков и полей концентраций' взрывопожароопасных веществ в производственных помещениях с оборудованием, работающим под давлением. В отличие от известных модель позволяет определять поля концентраций взрывопожароопасных веществ с учетом воздействия молекулярной массы веществ, геометрических размеров помещения, теплопоступлений и количества взрывопожароопасных веществ, выделяющихся от оборудования, а также кратности воздухообмена.

2. На основе математической модели получены аналитические зависимости для определения полей концентраций взрывопожароопасных веществ в плане и по высоте в производственных помещениях, позволяющие определить рациональные места установки датчиков газоанализаторов.

3. Подтверждена адекватность математической модели испытаниями в натурных условиях. При испытании определялась относительная концентрация взрывопожароопасных веществ в зависимости от способа организации вентиляции, величины воздухообмена, схем удаления взрывопожароопасных веществ. Датчики замеров величины концентраций взрывопожароопасных веществ размещались в плане и по высоте помещения.

4. На основе математической модели и аналитических зависимостей для определения полей концентраций разработана методика определения зон первоначального возникновения взрывопожароопасной концентрации. В качестве граничных условий выступают форма и размеры помещения, характеристики технологического оборудования и источников взрывопожароопасных веществ. Расположение датчиков в зонах первоначального возникновения взрывопожароопасной концентрации обеспечивает минимальное время срабатывания пожарной сигнализации.

5. Построено «дерево событий» при различных сценариях аварий: с мгновенным воспламенением и без мгновенного воспламенения. Выявлены комбинации отказов оборудования, ошибок персонала и внешних техногенных и природных воздействий, приводящих к аварии. Определена степень риска для подтверждения правильности выбора мест расположения датчиков пожарной сигнализации.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г. Н. Теория турбулентных струй. — М.: Физматиздат, 1960. -715 с.
  2. А.Д., Животовский Л. С., Иванов Л. П. Гидравлика и аэродинамика. М.: Стройиздат, 1987.-414с.
  3. Ахназарова С. Л, Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической техлогии. — М.: Высшая школа, 1978. — 319 с.
  4. В.И. Статистический анализ погрешностей в экспериментальных задачах систем контроля загрязнения атмосферы. Методы и средства контроля промышленных выбросов и их применение. 1988 № 4. — с. 54 -59.
  5. .В., Павлов Н.Н и др. Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование воздуха, ч. 3., кн. 2. Справочник проектировщика. -М.: Стройиздат, 1992. 416 с.
  6. В.В., Акинчев Н. В. Моделирование механической и естественной вентиляции типовой серии электролиза аллюминия. Сборник научных трудов институтов охраны труда ВЦСПС. № 3. — М.: Профиздат, 1961. -с.18−21.
  7. В.В. Основы промышленной вентиляции. М.: Профиздат, 1990.-448 с.
  8. М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -340 с.
  9. С.Н., Бучко H.A., Гуйго Э. И. и др. Теоретические основы хладотехники. Тепломассообмен. М.: Агропромиздат, 1986. — 320 с.
  10. Ю.Богословский В. Н., Новожилов В. И., Симаков Б. Д., Титов В. П. Отопление и вентиляция, ч. 2. Вентиляция. — М.: Стройиздат, 1976. 439 с.
  11. П.Богословский В. Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат, 1979. — 247 с.
  12. В.Н. Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации теплоты систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1983. — 320 с.
  13. З.Богословский В. Н., Кокорин О. Я., Петров Л. В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М.: Стройиздат, 1985. — 367 с.
  14. В.Н., Посохин В. Н. и др. Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование воздуха, ч. 3., кн. 1. Справочник проектировщика. — М.: Стройиздат, 1992. — 319 с.
  15. Л.Д. Снижение расхода энергии при работе систем отопления и вентиляции. -М.: Стройиздат. 1985. 337 с.
  16. В. А. Сплайн-функции: алгоритмы, программы, теория. Новосибирск.: Наука, 1983. 214 с.
  17. И.Г., Венецкая В. Н. Основные математико-статические понятия и формулы в экономическом анализе: Справочник.-2 изд., перераб. и доп. -М.: Статистика, 1979. -447 с.
  18. И.Г., Кильдишев Г. С. Теория вероятностей и математическая статистика. —М.: Статистика, 1975. —264 с.
  19. Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей. М.: Физматгиз, 1973.- 164 с.
  20. Э.Я. Расчет отопительно-вентиляционных систем с помощью ЭВМ.-М.:Стройиздат, 1979.- 183 с.
  21. В.И., Костин В. И., Колесников С. А. Математическая модель движения воздуха в вентилируемом помещении // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1982. № 10.- с. 102−107.
  22. А. Д. Сполдинг Д.Б. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. М.: Мир, 1972. — 452 с.
  23. ГОСТ 12.1.005−76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования. М.: Изд-во стандартов, 1976. — 32 с.
  24. ГОСТ 12.1.004−85. Пожарная безопасность. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1986.- 94 с.
  25. М.И. Распределение воздуха в помещениях. Санкт -Петербург, 1994. — 315 с.
  26. Н. Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. — 512 с.
  27. Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.:Физматгиз., 1976. — 576 с.
  28. О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970.- 104 с.
  29. С. А. Организация воздухообмена в компрессорных химических производств. Научно-технические проблемы систем теплоснабжения, вентиляции, водоснабжения и водоотведения. Межвузовский научный сборник. Воронеж: ВГАСУ, 2002. — С. 147−149.
  30. С. А., Старцева H.A. Зависимость качества воздуха помещений от концентраций взрывоопасных вредных веществ на открытых производственных площадях. Каучук и резина № 2 М: 2002.-C.33−36.
  31. С.А., Полосин И. И., Старцева H.A. Влияние кратности воздухообмена на распределение вредных веществ. Каучук и резина № 2 М: 2002.-С.36−37.
  32. Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978. — 831 с.
  33. В.И. Принципы расчёта эффективных энергосберегающих систем обеспечения микроклимата промышленных зданий. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. д.т.н. — Новосибирск, 2001. — 34 с.
  34. П.А., Мальгин А. Д., Скрябин Г. М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. — JL: Химия, 1982. — 255 с.
  35. Е.В. Моделирование вентиляционных систем. М.:. Стройиздат, 1950 — 192 с.
  36. С.Н., Полосин И. И. Исследование динамики полей концентраций в помещениях с движущимися источниками вредностей. Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1988. — № 7. — с 89 — 92.
  37. Кун М. Ю. Изучение на модели распределения концентраций тяжелых газов в цехах химических заводов. Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС, вып. 45. 1967. — С. 33 — 39.
  38. Кун М. Ю. Исследование воздухообмена на модели при выделении в помещении газов тяжелее воздуха. Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС, вып. 47. 1967. — с. 21- 26.
  39. В. Определение загрязнения воздуха в атмосфере и на рабочем месте. Л.: Химия. 1980. 340 с.
  40. И.Ф. За дальнейшее улучшение состояния воздушной среды на промышленных предприятиях. Водоснабжение и санитарная техника. № 9. 1967-с. 1−9.
  41. Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982. — 320 с.
  42. Е.П. Дистанционный пробоотбор промышленных аэрозолей. Обзорная информ. М.: ЦИНТИ химнефтемаш, 1987. — 64 с.
  43. А.Н. Принципы исследования вентиляции в производственных цехах предприятий нефтехимической промышленности. — Уфа, 1971.-56 с.
  44. В.В. Теория эксперимента. -М.: Наука, 1971. 208 с.
  45. Нормы государственной противопожарной службы МВД России. НПБ 105−95. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожароопасной и пожарной опасности. М.: ВНИИПО МВД России. — 1996. — 7 с.
  46. , А. В. Система оперативно-диспетчерского управления и перспектива её развития / А. В. Облиенко // Материалы II науч.-практ. конф. / Воронеж, пожарно-техн. училище МЧС РФ. — Воронеж, 2007. — С. 148—151.
  47. Поз М.Я., Кац Р. Д., Кудрявцев А. И. Расчёт параметров воздушных потоков в вентилируемых помещениях на основе «склейки» течений. Воздухораспределение в вентилируемых помещениях зданий. М.: 1984. — с. 26 -51.
  48. Г. М. Определение количества приточного воздуха для производственных помещений с механической вентиляцией. JL: ВНИИОТ, 1983.-59 с.
  49. Г. М. Принципы разработки приближенной модели тепловоздушных процессов в вентилируемых помещениях. Изв. вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1980. № 11. — с. 122−127.
  50. И.И. Воздухообмен в химических цехах. Водоснабжение и санитарная техника. № 3. — 1975. — с. 15 — 18.
  51. И.И., Сазонов Э. В. Технико-экономическое сравнение схем вентиляции химических цехов с проемами в междуэтажных перекрытиях. Отопление и вентиляция, вып. 1. Куйбышевский инженерно-строительный институт. Куйбышев, 1976. с. 28 -32.
  52. И.И., Картавцев Р. Н., Стребков М. М. Проектирование вентиляции в насосных заводов синтетического каучука. Водоснабжение и санитарная техника, № З.-1979-c. 22−23.
  53. И.И., Кузнецов С. Н. Исследование полей концентраций вентилируемых помещений экспериментально-вычислительным методом. Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1985. № 5. с. 86 — 90.
  54. И.И., Старцева H.A. Экологические аспекты воздушногорежима химических предприятий. Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж, 1998.-с. 145 149.
  55. И. И. Кузнецов С.Н. Расчёт концентраций загрязнённых веществ в помещениях с нестационарными источниками вредностей Изв. вузов. Строительство, 1998.-Ж7 с. 83 — 85.
  56. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, -м.: Металлургия. 1975. — 104 с. 73 .Рекомендации по основным вопросам воздухоохранной деятельности. -М.: Нииатмосфера, 1995. 57 с.
  57. Н.Н. Отопление и вентиляция. 1937. № 4,5. — с. 12−19.
  58. Рекомендации по выбору способов подачи и типов воздухораспределительных устройств в промышленных зданиях. АЗ 960. -М.:ГПИ Сантехпроект, 1987. — 17 с.
  59. Руководство по расчёту и применению многорежимных и многовентиляторных систем вентиляции при нестационарном выделении газовых вредностей в помещениях с малыми тепловыделениями. М.: Стройиздат, 1979. — 40 с.
  60. Руководство по контролю источников загрязнений. ОНД-90. — Санкт-Петербург, 1992. 104 с.
  61. Э.В. Научно-методические основы организации воздухообмена в производственных помещениях. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. д.т.н. Воронеж, 1973.-45 с.
  62. Санитарные правила и нормы. СанПиН. 2.1.6.575−96. Гигиенические требования к охране атмосферного воздуха населённых мест. М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. — 16 с.
  63. П.А. Моделирование воздухообмена в помещениях с выделением газов. — в кн.: Вопросы промышленной вентиляции. Казань. Таткнигоиздат, 1955. с. 134.
  64. А.И., Колодяжный С. А. Математическая модель переноса взрывоопасных вредных веществ навстречу потоку воздуха через ограждающие конструкции помещений. Межвузовский научный сборник. Воронеж: ВГТА, 2002. — 263 с.
  65. СНиП 41.01.2001 Отопление, вентиляция и кондиционирование. М., 2001.- 111 с.
  66. СНиП 2.01.02−85. Противопожарные нормы. М.: Изд-во ЦНТИ, 1991.16 с.
  67. СНиП 2.09.02−85. Производственные здания. М.: Изд-во ЦНТИ, 1991.16 с.
  68. СНиП 23−02−203. Тепловая защита зданий. М.: ГУП ЦПП, 2003.- 29 с.
  69. СНиП 23−01−99. Строительная климатология.-М.: ГУП ЦПП, 2000 59 с. 87-Сотников А. Г. Системы кондиционирования и вентиляции спеременным расходом воздуха. Л.: Стройиздат, 1984. — 148 с.
  70. В.Н. Аэродинамика вентиляции. М.: Стройиздат, 1979. -295 с.
  71. В.П. Математическое моделирование технических систем. -Минск: Дизайн ПРО, 1997. 640 с.
  72. Н.Т. Охрана атмосферного воздуха. Расчёт содержания вредных веществ и их распределение в воздухе. М.: Химия, 1991. — 362 с.
  73. Уорк К, Уорнер С. Загрязнение воздуха: источники контроля. М.: Мир 1980.-539 с.
  74. Л. Б. Математическая статистика в вентиляционной технике -М.: Стройиздат, 1980. 106 с.
  75. В.М. Вентиляция химических производств. М.: Химия 1980. — 284 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!