Пожар на сухогрузных судах

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

16

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Пожар на судне является большим бедствием. Пожар на сухогрузных судах может привести не только к материальным потерям и загрязнению окружающей среды, но и к гибели людей.

Для борьбы с пожарами суда оборудуют противопожарными системами, которые бывают сигнальные и тушащие. Сигнальные системы применяются для выявления очагов пожара и оповещения , а тушащие - для его ликвидации.

Противопожарные системы по роду используемого огнегасительного вещества подразделяют на водяные (водотушения, спринклерная, водораспыления), пенотушения и газотушения.

По способу тушения пожара различают поверхностные и объемные системы. Поверхностные системы служат для подачи кислорода на поверхность очага пожара вещества, которое охлаждает или прекращает доступ кислорода в зоне горения (водяные системы и системы пенотушения). Объемные системы служат для заполнения свободного объема помещений парами, газами или легкой пеной, которые способствуют прекращению процесса горения.

В курсовом проекте произведен расчет элементов судовой системы водяного пожаротушения . С помощью системы водотушения пожар тушат мощными струями воды. Эта система проста, надежна и получила широкое распространение на речных и морских судах. Основные элементы системы: пожарные насосы, магистральный трубопровод с отростками, пожарные рожки и рукава со стволами. В качестве пожарных насосов на судах обычно применяют одноколесные центробежные насосы. Расчет центробежного пожарного насоса произведен в курсовом проекте.

Систему водотушения применяют для тушения пожара в грузовых трюмах сухогрузных судов, в машинных отделениях, в жилых, служебных и общественных помещениях, на открытых участках палуб, платформ, рубок и надстроек.

1. Обоснование и выбор состава системы водяного пожаротушения

Одним из наиболее распространенных средств гашения пожаров на судах является система водотушения. Эта система проста, надежна и достаточно эффективна. Ее применяют для тушения пожаров в грузовых трюмах сухогрузных судов. В машинных отделениях, в жилых помещениях, на палубах и надстройках.

Основными элементами системы водотушения являются: пожарные насосы, трубопроводы с арматурой, пожарные краны (рожки) и гибкие шланги со стволами (брандспойтами).

Выбор пожарных насосов

Количество пожарных стационарных насосов s и минимальное давление воды в месте расположения любого пожарного клапана (крана) должно быть не менее, указанного в прил. 1 [лит.1 стр. 21], а суммарная подача насосов определяется по формуле:

(1)

где Q - суммарная подача стационарных пожарных насосов, м3/ч;

(2) - приведенный параметр судна, м;

L, B и H - длина, ширина и высота борта судна, м;

k - коэффициент подачи, применяемый равным для сухогрузных судов-0,008.

Из формулы (2) находим:

= м

Тогда из выражения (1) суммарная подача стационарных пожарных насосов:

м3/ч

В курсовом проекте применительно к расчетной схеме трубопроводов системы водотушения, приведенной в прил. 3 [лит.1 стр.22], необходимо для заданного типа судна по формуле (3) определить минимальную подачу каждого стационарного пожарного насоса Qн и из прил. 5 [лит. 1 стр.24] подбираются насосы с необходимыми данными.

м3/ч (3)

где s - количество стационарных пожарных насосов, s=2.

Выбираем насос НЦВ 100/80.

Из прил. 5 [лит.1, стр.24] по подачи Q выбираю два стационарных насоса, с характеристиками указанными в табл.1

Основные показатели судовых пожарных насосов типа НЦВ

Таблица 1

№ насоса	Марка	Наименование параметра насоса, размерность
		Подача, м3/ч	Напор, м вод.ст.	Высота всасывания, м	Частота вращения, мин-1	КПД насоса, %	Потребляемая мощность, кВт	Масса насоса с электродвигателем, кг
1	НЦВ 100/80	100	80	5	2900	66	35,0	422

2. Обоснование и выбор конструктивных параметров труб

По правилам Регистра для напорных трубопроводов необходимо применять стальные трубы, скорость движения воды по которым не должна превышать 3 м/с. Поэтому внутренний диаметр труб dmin в м должен быть не менее

 (4)

где Qi - расход воды, рассчитываемый участок трубопровода, м3/ч.

Для принятой схемы трубопровода определение внутренних диаметров выполняется в табличной форме см. табл.2

Расчет параметров труб

Таблица 2

участок	Расход воды, м3/ч	Внутренний диаметр труб, м	Скорость потока, м/с
	Формула	значение	dmin	d
1-3	Q13=Q34-Qн2	103,8	0,102	0,125	2,3
2-3	Q23=Q34-Q13	26,2	0,051	0,065	2,2
3-4	Q34=Q45 или Q47	130	0,114	0,125	2,9
4-5	Q45=80+Q5+Q6	130	0,114	0,125	2,9
5-6	Q56=Q6	20	0,045	0,050	2,8
4-7	Q47=30+Q7+Q8	112	0,106	0,125	2,5
7-8	Q78=Q8	22	0,047	0,065	1,8

При расчете расходов в табл. 2 ряд расходов известны: Q5, Q6, Q7 и Q8 - из задания, расход второго насоса QН2 - указан в табл.1, а Q34 принимается равным наибольшему значению из расходов Q45 и Q47.

На каждом участке трубопровода, минимальный внутренний диаметр труб dmin определяется по формуле (4), а конструктивное его значение d принимается равным ближайшему большему типоразмеру труб по
ГОСТ 5.9586-75 с учетом их толщины и требований по унификации. Скорость потока воды на участке определяется по формуле:

, (5)

м/с;

м/с;

м/с;

м/с;

м/с;

м/с;

где V - расчетная скорость потока воды на рассматриваемом участке трубопровода, м/с.

После определения параметров труб следует на каждый участок заданной схемы трубопровода нанести их значения в соответствии со следующим условным обозначением:

где Q в м3/ч, V в м/с, l - длина участка в м (из задания) и d в м.

3. Гидравлический расчет судовой системы водяного пожаротушения

Целью расчета является проверка соответствия давления воды у пожарных клапанов требованиям Регистра прил.1 [лит.1, стр.21] и показателей выбранных насосов конкретным условиям работы системы.

Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводах

Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводах системы выполняется в два этапа: на первом - производится расчет местных сопротивлений участков трубопровода (табл. 3), а на втором - расчет потерь напора в трубопроводах применительно к наиболее удаленному (точка 8) и высоко расположенному (точка 6) пожарным клапанам системы (табл. 4).

Расчет местных сопротивлений трубопровода

Таблица 3

Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводе Таблица 4

№ п.п	Наименование параметра, размерность	Обозначение, формула или источник	Показатели участков трубопровода
			5 - 6	4 - 5	1-3/2-3	3 - 4	4 - 7	7 - 8
1.	Температура воды, 0С	t	10
2.	Плотность воды, кг/м3		1000
3.	Кинематическая вязкость, м2/с		1,3*10-6
4.	Расход воды, м3/ч	Q из табл. 2	20	130	103,8/ 26,2	130	112	22
5.	Длина участка трубопровода, м	l из задания	3,0	6,0	4,7/3,0	2,3	60	2,5
6.	Высота подъема на участке, м	h из задания	1,0	8,0	1,1/1,1	7,0	0,8	1,0
7.	Внутренний диаметр труб, м	d из табл. 2	0,05	0,125	0,125/ 0,065	0,125	0,125	0,065
8.	Скорость потока воды, м/с	V из табл. 2	2,8	2,9	2,3/2,2	2,9	2,5	1,8
9.	Число Рейнольдса		0,1	0,28	0,22/ 0,11	0,28	0,24	0,09
10.	Коэффициент сопротивления трения		0,018	0,0147	0,0153/ 0,0177	0,0147	0,0151	0,0184
11.	Общее местное сопротивление	i, из табл. 3	0,11	2,52	5,5/5,4	4,14	18,26	0,11
12.	Потери напора динамические, м вод. ст.		0,58	0,465	0,26/ 0,294	0,282	2,388	0,179
13.	Суммарная потеря напора, м вод. ст.	Н = Нд + h	1,58	8,465	1,36/ 1,394	7,282	3,188	1,179
14.	Общие потери напора, м вод. ст.: точка 6 точка 6 точка 8 точка 8	H61 = H56 + H45 + H13 + H34 H62 = H56 + H45 + H23 + H34 H81 = H47 +H78 + H13 + H34 H82 = H47 + H78 + H23 + H34	=18,687 =18,721 =13,009 =13,043
15.	Давление у пожарного клапана, МПа: точка 6 точка 6 точка 8 точка 8	p61 = 9,8(Hн1 - H61)*10-3 p62 = 9,8(Hн2 - H62)*10-3 p81 = 9,8(Hн1 - H81)*10-3 p82 = 9,8(Hн2 - H82)*10-3	0,6 0,6 0,66 0,66

Число Рейнольдса:

участок 1-3 =0,22*106

участок 2-30,11*106

участок 3-4 0,28*106

участок 4-5 = 0,28*106

участок 5-6 = 0,1*106

участок 4-7 = 0,24*106

участок 7-8 = 0,09*106

Коэффициент сопротивления трения:

участок 1-3 = 0,0153

участок 2-3 =0,0177

участок 3-4 =0,0147

участок 4-5 =0,0147

участок 5-6 =0,018

участок 4-7 =0,0151

участок 7-8 =0,0184

Потери напора динамические, м вод. ст.:

участок 1-3 = 0,26

участок 2-3 = 0,294

участок 3-4 = 0,282

участок 4-5 =0,465

участок 5-6 = 0,58

участок 4-7 = 2,388

участок 7-8 = 0,179

Суммарная потеря напора, м вод. ст.:

участок 1-3 Н = Нд + h = 0,26 + 1,1 = 1,36

участок 2-3 Н = Нд + h = 0,294 + 1,1 = 1,394

участок 3-4 Н = Нд + h = 0,282 + 7,0 = 7,282

участок 4-5 Н = Нд + h = 0,465 + 8,0 = 8,465

участок 5-6 Н = Нд + h = 0,58 + 1,0 = 1,58

участок 4-7 Н = Нд + h = 2,388 + 0,8 = 3,188

участок 7-8 Н = Нд + h = 0,179 + 1,0 = 1,179

Общие потери напора, м вод. ст.:

точка 6 H61 = H56 + H45 + H13 + H34 = 1,58 + 8,465 + 1,36 + 7,282 = 18,687

точка 6 H62 = H56 + H45 + H23 + H34 = 1,58 + 8,465 + 1,394 + 7,282 = 18,721

точка 8 H81 = H47 +H78 + H13 + H34 = 3,188 + 1,179 + 1,36 + 7,282 = 13,009

точка 8 H82 = H47 + H78 + H23 + H34 = 3,188 + 1,179 + 1,394+ 7,282 = 13,043

Давление у пожарного клапана, МПа:

точка 6 p61 = 9,8(Hн1 - H61)*10-3 = 9,8(80 - 18,687) • 10-3 = 0,6

точка 6 p62 = 9,8(Hн2 - H62)*10-3 = 9,8(80 - 18,721) • 10-3 = 0,6

точка 8 p81 = 9,8(Hн1 - H81)*10-3 = 9,8(80 - 13,009) • 10-3 = 0,66

точка 8 p82 = 9,8(Hн2 - H82)*10-3 = 9,8(80 - 13,043) • 10-3 = 0,66

Обоснование рабочего режима системы водотушения

Для определения параметров насосов на установившемся режиме их работы строятся совмещенные характеристики насосов и систем в соответствии со следующим алгоритмом:

1. на координатную сетку H - Q наносится паспортная характеристика насоса марки НЦВ 100/80.

2. на этом же рисунке строятся характеристики участков 1-3 и 2-3 (кривые II и III) по четырем точкам:

- первая точка:

участок 1-3: Q = 0, H = h13 = 1,1

участок 2-3: Q = 0, H = h23 = 1,1

- вторая точка:

участок 1-3: Q = Q13 = 103,8; Н= H13 = 1,36

участок 2-3: Q = Q23 = 26,2; Н= Н23 =1,394

- третья точка:

участок 1-3: Q =60,

участок 2-3: Q = 20,

- четвертая точка:

участок 1-3: Q =80,

участок 2-3: Q = 80,

3. для каждого насоса строятся их реальные характеристики (кривые IV и V) путем геометрического вычитания характеристик участков на соответствующих паспортных характеристик насосов по координате Н.

4. строится суммарная характеристика двух параллельно работающих пожарных насосов (кривая VI) путем геометрического суммирования их реальных характеристик по координате Q.

5. строится характеристика трубопровода (кривая VII) по четырем точкам:

- первая точка:

Q = 0, H = h13 = 1,1

- вторая точка:

Q34 = 130,

- третья точка: Q =180

- четвертая точка:

Q =200

6. аппроксимируя (при необходимости) характеристику трубопровода (кривая VII) до пересечения с суммарной характеристикой насосов (кривая VII), получаем точку системы А, координаты (QA, HA) которой являются параметрами рабочего режима.

7. проецируя точку А в направлении оси Н через реальные характеристики пожарных насосов на паспортные, находим рабочие показатели их работы (Qa, Ha) и по уровню последних оцениваем степень использования выбранных пожарных насосов в составе проецируемой системы.

Проектирование насосов системы водного пожаротушения

Проектирование насосов системы водного пожаротушения рекомендуется выполнять с помощью графоаналитического метода. В аналитической части осуществлять расчет параметров рабочего колеса и спирального канала насосов, а в графической - построение треугольника скоростей с определением неизвестных величин и схем рабочего колеса, профилей лопаток и спирально-отливного канала насосов.

Исходными данными при проектировании насосов являются найденные в предыдущем разделе значения рабочих параметров одного из насосов Qа в м3/с и На в м вод. ст.

Расчет параметров насосов

Расчет насосов выполняется в табличной форме.

Расчет параметров насосов

Таблица 5

№ п.п	Наименование параметра, размерность	Обозначение, формула, рекомендуемые значения или источник	Численное значение	Примечания
1	2	3	4	5
1.	Подача насоса, м3/с	Q = Qa/3600=90/3600=0,025	0,025
2.	Напор насоса, м вод. ст.	H = Ha	94
3.	Частота вращения вала насоса, мин - 1	n из ряда: 730,960,1450,2900	2900
4.	Коэффициент быстроходности, мин - 1	nS = 70 200	55,41
5.	Плотность воды, кг/м 3	= 1000	1000
6.	Общий КПД насоса	= 0,6 0,75	0,66
7.	Мощность насоса, кВт	N =*Q*H/(102*)=	34,9
8.	Диаметр вала насоса, мм	dВ = (130 160)*(N/n)1/3=	32
9.	Диаметр втулки насоса, мм	dВТ = (1,2 1,5)*dВ = 1,3•32	41,6
10.	Осевая скорость воды на входе в насос, м/с	V0 = 2 4	3
11.	Диаметр входа насоса, м	D0 = (0,87 1,5)*Q1/2=0,9•0,0251/2	0,142
12.	Гидравлический КПД	Г = 0,86 0,96	0,96
13.	Переносная скорость воды на выходе лопастей, м/с	U2 = 4*(H/Г)1/2	39,6
14.	Проекция абсолютной скорости на выходе, м/с	VU2 = 0,5*U2=0,5•39,6	19,8
15.	Угол установки лопасти на выходе, град	2 = (15 30)0	15
16.	Меридианная (радиальная) составляющая скорости на выходе, м/с	Vm2 = (U2 - VU2)*tg2=(39,6-19.8)*tg15	5,3	Уточняется графически. При Vm2>4 изменяется 2 и U2
17.	Относительная скорость воды на выходе, м/с	W2 = Vm2/sin2=5,3/sin 15	20,46
18.	Абсолютная скорость воды на выходе, м/с	V2 = [(Vm2)2+(VU2)2]1/2=	20,5
19.	Меридианная (радиальная) составляющая скорости на входе, м/с	Vm1 = Vm2 = V1	5,3	Уточняется графически
20.	Угол установки лопасти на входе, град	1 = 2 - (0 3)=15-0	15	Уточняется графически
21.	Переносная скорость воды на входе лопастей, м/с	U1 = Vm1/tg1=5,3/ tg15	19.8
22.	Относительная скорость воды на входе, м/с	W1 = Vm1/sin1=5,3/ sin15	20,46
23.	Выходной диаметр рабочего колеса, м	D2 = 19,1*U2/n=19,1•39,6/2900	0,26
24.	Диаметр средних точек на входе лопастей, м	D1 = 19,1*U1/n=19,1•19,8/2900	0,13
25.	Объемный КПД насоса	0 = 0,96 0,98	0,96
26.	Ширина меридианного канала на входе, м	b1 = 0,32*Q/(D1*0*V0)=0,32•0,025/(0,13•0,96•3)	0,021
27.	Ширина меридианного канала на выходе, м	b2 = D1*b1*Vm1/(D2*Vm2)=0,13•0,021•5,3/(0,26•5,3)	0,01
28.	Число лопастей колеса	Z = 6,5*[(D1+D2)/(D2-D1)]*[sin(1+2)/2] =6,5[0,13+0,26]/ [0,26-0,13] •[sin(15+15)/2]	5
29.	Значение центрального угла, град	= 3600/Z=360/5	72
30.	Диаметр спирального канала в сечении, м: 0 1 2 3 4 5 6 7 8	20 21 =1,13*(1*Q/8*Vm2)1/2=1,13(1•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(2*Q/8*Vm2)1/2=1,13(2•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(3*Q/8*Vm2)1/2=1,13(3•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(4*Q/8*Vm2)1/2=1,13(4•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(5*Q/8*Vm2)1/2=1,13(5•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(6*Q/8*Vm2)1/21,13(6•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(7*Q/8*Vm2)1/2=1,13(7•0,025/8•5,3)1/2 21 =1,13*(Q/Vm2)1/2=1,13(8•0,025/8•5,3)1/2	0,000 0,145 0,206 0,252 0,291 0,325 0,356 0,385 0,411

Вывод

пожар судно палуба

В системе водяного пожаротушения установлены два центробежных стационарных насоса НЦВ 100/80, давление у пожарных кранов при работе каждого насоса р = 0,6-0,66МПа, что удовлетворяет требованиям Правил Регистра [р]?0,26.

Размеры условных проходов труб выбраны из стандартного ряда в соответствии с СТ СЭВ 254-76. в системе применяются стальные трубы со скоростью движения воды в соответствии с требованиями Правил Регистра для напорных трубопроводов.

Библиографический список

1.Баев А.C. Методическое пособие по курсовому проектированию. СПГУВК 1998г. 28с.

2.Будов В.П. Судовые насосы: Справочник. Л. Судостроение , 1988г.

3.Правила Речного Регистра РСФСР. М. Транспорт , 1989г. 464с.

Размещено на Allbest.ru