Выбор системы пожаротушения. Работа при электромагнитном излучении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание 1. Расчет эквивалентного удельного сопротивления земли

В двухслойной земле с удельным сопротивлением верхнего и нижнего слоев с₁ = 200 Ом м и с₂= 40 Ом м соответственно и мощностью (толщиной) верхнего слоя h₁ = 3 м размещены электроды - два вертикальных стержневых и один пластинчатый, показанные на рис. 1.1. Размеры вертикального стержневого электрода у поверхности земли (рис. 1.1, а), вертикального стержневого электрода в земле (рис. 1.1, б), пластинчатого электрода (рис. 1.1, в). Определите эквивалентные удельные сопротивления земли для этих электродов.

Рисунок 1.1. Одиночные заземлители, размещенные в двухслойной земле

а) вертикальный стержневой у поверхности земли,

б) вертикальный стержневой в земле,

в) пластинчатый в земле

В случае установки заземляющего устройства в неоднородный грунт (двухслойный), эквивалентное удельное сопротивление грунта находится по формуле:

где - Ш - сезонный климатический коэффициент (таблица 2); с₁, с₂ - удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом·м; L - длина стержня, м; Н - толщина верхнего слоя грунта, м; t - заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0.7 м.

Так как удельное сопротивление грунта зависит от его влажности, для стабильности сопротивления заземлителя и уменьшения на него влияния климатических условий, заземлитель размещают на глубине не менее 0.7 м.

с_экв = 2*200*40*(4,6- 0,2) / (200*(4,6 - 2 + 0,7) + 40(2 - 0,7) = 98,9

с_экв = 2*200*40*9,5/ (200*(9,5 - 3 + 0,7) + 40(3 - 0,7) = 99,2

с_экв = 2*200*40*4,0 / (200*(4,0 - 3 + 0,7) + 40(3 - 0,7) = 148,1

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

Т = 4,0 / 2 + 0,7 = 2,7

Задание 2. Расчет тока, проходящего через человека, находящего в электрическом поле промышленной частоты

Определите ток I_k, стекающий в землю через тело человека, находившегося вблизи воздушной линии электропередачи сверхвысокого напряжения. Напряженность электрического поля на уровне роста этого человека E = 15 кВ/м. Решение выполнить, используя точное значение коэффициента деполяризации эллипсоида N_a. Рост человека H, масса человека m, плотность человека (среднее значение) с_ч. = 1,05 г/см³

Рост человека женщины Н = 1,85 м

Масса тела женщины G=68 кг

Плотность тела человека женщины с=1,05 г/см³

E = 15 кВ/м

Решение. В первую очередь определим размеры эллипсоида. Размеры половины эллипсоида, эквивалентного телу человека, найдем, зная высоту и объем тела человека:

V_h = G/с_п

V_h = 68/1,05 = 0,0650 м³

b = v3*V_h /2ра

b = v3*0,0650 / 2*3,14*1,85 = 0,13 м

Коэффициент деполяризации эллипсоида вращения вдоль оси вращения (т.е. оси а), определяется по формуле:

k = а/b

k = 1,85 / 0,13 = 14,2

Здесь k - отношение полуосей эллипсоида. Подставив значение k в формулу для нахождения N_a, получим точное значение коэффициента деполяризации:

При большом значении k можно принять:

N_a1 = (14,2/ v14,2² - 1*ln (14,2 + v14,2² - 1) - 1) / 14,2² - 1 = 0,0214

Тогда получим приближенное значение коэффициента деполяризации:

N_a2 = b² / а² (ln(2а/b) - 1)

N_a2 = 0,13² / 1,85² * (ln(2*1,85/0,13) - 1) = 0,0021

Мы нашли приближенное значение коэффициента деполяризации.

Теперь получим искомое значение тока, проходящего через тело человека.

Подстановка в полученное выражение тока точного и приближенного значений коэффициента деполяризации дает итоговые значения тока:

для точного коэффициента деполяризации

I_h1 = Eе₀*рb²щ / N_a1

I_h1 = 15*0.00000000000885*(3,14*0,13²*314/0,0214) = 1,336*10^-7 А

I_{h1 =} 1,336*10^-4 мА

для приближенного коэффициента деполяризации

I_h2 = Eе₀*рb²щ / N_a2

I_h2 = 15*0.00000000000885*(3,14*0,13²*314/0,0021) = 10,533*10^-7 А

I_h2 = 1,336*10^-4 мА

Задание 3. Расчет тока, проходящего через человека при однополюсном и двухполюсном прикосновении

Рассчитайте ток, проходящий через тело человека при однополюсном и двухполюсном прикосновении к трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц. Рассмотреть случаи сети с заземленной (380/220 В) и изолированной (380 В) нейтралью. Сопротивление изоляции проводов R_из = 300 кОм. Емкость сети незначительна (С ? 0). Сопротивление человека принять равным R _чел = 1,5 кОм. Сопротивление заземления нейтрали R₀ = 4 Ом.

Помещение влажное

Материал пола кирпич

Тип подошвы обуви кожа

Опасность трехфазных электрических цепей с изолированной нейтралью. При прикосновении человека к одному из фазных проводов (однофазное сопротивление) исправной сети проводимость этого провода относительно земли уменьшается и происходит смещение нейтрали.

В случае коротких электрических сетей (при малых емкостях фазных проводов относительно земли С = 0) выражение для тока через человека запишется так:

I_ч = 3U_ф /(3R_ч + r).

где U_ф- фазное напряжение сети, В; r - сопротивление изоляции фазы, Ом; - сопротивление цепи человека, Ом, учитывающее сопротивление тела человека , подошвы обуви и сопротивление, на котором стоит человек, ;

R_ч = 1,5+500+0,8=502,3

I_ч = 3*380 / (3*502,3+300) = 0,63

При двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение и ток через человека определяется выражением:

I_ч = U_л /R_ч ,

где U_л - линейное напряжение сети: U_л = v3U_ф.

U_л = v3*380=33,8

I_ч = 33,8/502,3=0,07

Опасность трехфазных электрических сетей с заземленной нейтралью. Трехфазные сети с заземленной нейтралью обладают малым сопротивлением между нейтралью и землей (практически оно равно сопротивлению рабочего заземления нулевой точки трансформатора или генератора). Напряжение любой фазы исправной сети относительно земли равно фазному напряжению, и ток через человека, прикоснувшегося к одной из фаз, определится выражением:

I_ч = U_ф /(R_ч + R₀) ,

где R₀ - сопротивление рабочего заземления нейтрали.

Пренебрегая сопротивлением рабочего заземления нейтрали (R ? 10 Ом) по сравнению с сопротивлением цепи человека, можно записать:

I_ч = U_ф /R_ч .

I_ч = 220/502,3=0,4

При двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение как в сетях с изолированной нейтралью и ток через человека

I_ч = U_л /R_ч .

U_л = v3*220=25,7

I_ч = 25,7/502,3=0,05

Задание 4. Расчет допустимого времени работ при электромагнитном излучении

В открытом распределительном устройстве, где расположена аппаратура с напряжением U = 500 кВ, питающаяся переменным током промышленной частоты 50 Гц предстоит плановая работа на ряде участков с повышенной напряженностью электрического поля. Работа будет проводиться без применения защитных средств - экранирующих костюмов, экранов. Продолжительность работы на участке A, где напряженность электрического поля E_A, t_A = 60 минут; на участке B, где напряженность электрического поля E_B, t_B = 90 минут. Определить фактическое время выполнения работ t_C для третьего участка C, где напряженность электрического поля E_C, а также общее время выполнения работ.

Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем и регламентируются “Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты” № 5802--91 и ГОСТ 12.1.002--84.

Допустимое время (ч) пребывания в ЭП напряженностью 5...20 кВ/м

Т=50/Е - 2,

где Е - напряженность воздействующего ЭП в контролируемой зоне, кВ/м.

Т_А=50/13,5 - 2 = 2 ч

Т_В=50/10,5 - 2 = 3 ч

Т_С=50/6 - 2 = 6 ч

t_A = 60 минут;

t_B = 90 минут

t_C = 180 мин

Задание 5. Определение возможности распространения пламени в помещении при наличии источника зажигания

В одном из помещений квартиры хранилась стеклянная емкость с органическим растворителем. Ребенок, играя в этом помещении, разбил банку, но взрослым ничего не сказал. Необходимо определить, какая концентрация сформируется в помещении через определенное время и возможно ли распространение пламени в помещении при наличии источника зажигания (случайного (электрическая искра в выключателе) или постоянного, например горящая газовая горелка на кухне).

Характеристика помещения Ванная, Объем 4х3,5х2,5 м³

Температура воздуха 26⁰С

Скорость движения воздуха 0,1 м/с

Растворитель Бензол

Объем 3,0 л

Время испарения 45 мин

Решение: Для определения концентрации растворителя (С_р, % (об.)) в воздухе помещения, которая сформируется после его разлива, используется выражение:

гдеV_р - объем растворителя в воздухе помещения, м³;

V_{п св} свободный объем помещения, м³; свободный объем помещения соответствует 80% геометрического и определяется по формуле:

V_{п св} = 0,8 V_п

где0,8 коэффициент перехода от геометрического объема помещения к свободному объему помещения, используемому в расчетах;

V_п геометрический объем помещения, м³;

V_{п св} = 0,8*35 = 28

Объем растворителя в воздухе помещения (V_р, м³) определяется по формуле:

V_р = m / _п

где m - масса растворителя в воздухе помещения, кг;

_п плотность газа (пара), кг/м³; численно равная плотности газа (пара) по воздуху;

V_р = 0,25 / 2,1 = 0,12

Масса растворителя в воздухе помещения (m, кг) рассчитывается по формуле:

ток человек зажигание излучение

m = W F_и T

где W - интенсивность испарения, кг/(с_*м²);

F_и - площадь испарения, м²; при определении площади испарения необходимо учесть, что 1 л чистого растворителя разливается на площади в 1 м²;

Т - время испарения, с.

m = 0,000028*3,0*3000 = 0,25

Интенсивность испарения (W, кг/(с_*м²)) определяется по формуле:

где коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испаряющейся жидкости;

= 2,4

Р_нас давление насыщенного пара растворителя при заданной температуре воздуха (t, С) в помещении, кПа; рассчитывается по формуле

lg Р = 6,37 - [1281,72 / (237,09 + t)];

М - молярная масса вещества, кг/кмоль.

lg Р = 6,37 - [1281,72 / (237,09 + 26)] = 1,5

W = 10^-6*2,4*1,5*v60,09 = 0,000028

С_р = 100*0,12 / 28 = 0,43

Полученное значение С_р = 0,43 ниже значений НКПРП= 2,23 и ВКПРП = 12,7, следовательно, взрыв в помещении при наличии источника зажигания не возможен.

Задание 6. Расчет автоматической системы пожаротушения

Рассчитать автоматическую систему пожаротушения помещения. Выбрать тип системы пожаротушения (спринклерную или дренчерную).

Назначение помещения: Аптека со складом медикаментов

Параметры помещения Длина А = 44 м Ширина В = 24 м

Согласно аптека со складом медикаментов относится ко 2-й группе. определяем параметры спринклерной установки:

интенсивность орошения не менее 0,12 л/(см²);

максимальная площадь, контролируемая одним спринклером, 12 м²;

площадь для расчета расхода воды 360 м²;

продолжительность работы установки 60 мин;

максимальное расстояние между оросителями 4 м.

Исходя из требуемой интенсивности орошения и площади, контролируемой одним спринклером, определяем требуемый расход воды через спринклер:

л/с.

Определяем напор, который необходимо создать перед оросителем, для обеспечения необходимого расхода воды по формуле

,

где k - коэффициент производительности спринклера (по технической документации на оросители принимаем: k = 0,47 для оросителя с выходным отверстием диаметром 12 мм и k = 0,77 для оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм).

Тогда, для оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм, минимальный необходимый напор для получения требуемой интенсивности орошения составит:

м вод. ст.

а для оросителя с выходным отверстием диаметром 12 мм:

м вод. ст.

Согласно требованиям минимальный напор в системе перед спринклером должен составлять:

для оросителя с выходным отверстием диаметром 12 мм - 20 м вод. ст.;

для оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм - 60 м вод. ст.

Исходя из этих рекомендаций делаем вывод, что в нашем случае более рационально применить ороситель с выходным отверстием диаметром 12 мм (применение оросителя с выходным отверстием диаметром 15 мм потребует увеличения напора перед оросителем на 6,5 м вод. ст., что в свою очередь значительно повысит интенсивность орошения выше требуемой величины).

Определяем общее число спринклеров в установке:

Nспр=Fздан/fспр=44*24/12=88 шт.

Согласно требованиям на одном рядке допускается устанавливать не более шести оросителей с выходным отверстием диаметром до 12 мм и четырех оросителей с выходным отверстием диаметром более 12 мм.

При допустимом расстоянии между оросителями 4 м принимаем к установке на распределительном трубопроводе (рядке) 5 оросителей. Расстояние от крайних оросителей до стены принимаем 2 м, что соответствует требованиям.

Определяем общее количество рядков в помещении. Для этого разделим общее количество спринклеров в помещении на количество спринклеров в одном рядке:

Nряд= Nспр /nспр.ряд=88/4=22 рядка.

Определяем расстояние между рядками:

Lряд=Lздан-2*2/ Nряд -1=88-2*2/22-1=4м.

Принимаем расстояние между рядками - 4 м, и расстояние от крайних рядков установки до торцевых стен помещения - 1,5 м.

Литература

Богославский В.Н. и др. Вентиляция и кондиционирование воздуха: Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1977.

Бузанов С.П., Харламов В.Ф. Охрана труда на ж.д. станциях. - М. Транспорт, 1986.

Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция. Ч. П. Вентиляция. - М.: Высш. Шк, 1984.

Найфельд М.Р. Заземление и защитные меры электробезопасности. - М.: Энергия, 1971.

Охрана труда на ж.д. транспорте / Под. ред. Ю.Г. Сибарова. - М. Транспорт, 1981.

Охрана труда на железнодорожном транспорте: Справочная книга / Под ред. В.С. Кругякова. - М.: Транспорт, 1988.

Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кноринга. - М: Энергия, 1976.

Размещено на Allbest.ru