Разработка электрического способа тушения пожара на газопроводах низкого давления

Название	Разработка электрического способа тушения пожара на газопроводах низкого давления
Дата	06.03.2023
Размер	3.36 Mb.
Формат файла
Имя файла	1568902043_PermyakovAV-diss_(2).docx
Тип	Диссертация #971574
страница	9 из 32

Рисунок 3.17 – Трехпараметрическая регрессия

качестве параметра регрессии (X₂) принималась величина межэлектродного расстояния, а в качестве (X₁) – площадь электродов.

Из графика (Рисунок 3.15), видно, что с увеличением межэлектродного расстояния на 1 см, требуемое напряжение гашения возрастает на 1,71 кВ, что указывает на равномерное увеличение требуемого напряжения гашения от межэлектродного расстояния и их прямую зависимость.
Проведено моделирование электрического поля, образующегося между электродами при напряжении 44,13 кВ и 45,43 кВ соответственно, (Рисунок 3.18, 3.19).
62

Рисунок 3.18 – Моделирование электрического поля между электродами при гашении пламени на расстоянии 25 см и площади электродов 25 см²

Рисунок 3.19 – Моделирование электрического поля между электродами при гашении пламени на расстоянии 25 см и площади электродов 50 см²

63
Таким образом, на основании экспериментальных данных, получена линейная зависимость напряжения гашения от межэлектродного расстояния при воздействии на модель газопровода (при площади электродов от 25 до 50 см²) электрического поля напряжением до 45 кВ.
Исходя из значений увеличения напряжения гашения с расширением межэлектродного пространства на 1 см, можно сделать вывод, что в экспериментах с увеличением диаметра газопровода, требуемое напряжение гашения будет возрастать в 1,25 раз больше, чем в экспериментах при увеличении давлении газа.
На рисунках 3.20, 3.21 представлены результаты моделирования электрических полей для случаев, когда в качестве электродов используются металлические полусферы.

Рисунок 3.20 – Моделирование электрического поля между электродами, имеющих форму полусфер

64

Рисунок 3.21 – Моделирование электрического поля между электродами, имеющих форму полусфер

3.1.7. Исследования по влиянию электрического поля на пламенное стационарное горение углеводородов

Проведены исследования по влиянию электрического поля на пламенное стационарное горение углеводородов. В ёмкостях с различными диаметрами (5, 10 и 15 см) находились углеводороды (керосин, бензин, этиловый спирт и дизельное топливо). Углеводороды поджигались и на пламя накладывалось электрическое поле, напряженность которого постепенно повышалось до полного гашения пламени. В таблице 3.11 приведены величины напряжений гашения, а также напряженности электрического поля в момент гашения пламени.

65
Таблица 3.11 – Напряжения гашения при тушении углеводородов

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 32
		Частота
		Частота				Напряжение гашения, кВ
						Напряжение гашения, кВ
				Рисунок 3.16 – Метод Монте-Карло
		40
		35
	кВ	30
	,	30
	,
	гашения	25
	гашения	20
	Напряжение	15						y = 26.1255-1.7537X₁ + 1.2831X₂
		10						y = 26.1255-1.7537X₁ + 1.2831X₂
		10
		5
		5
		0
			3		8		13		18	23
					Межэлектродное расстояние, см

Площадь	Керосин		Бензин		Спирт этиловый		Дизельное
горения, см²							топливо
	U, кВ	E, кВ/см	U, кВ	E, кВ/см	U, кВ	E, кВ/см	U, кВ	E,
								кВ/см

19,6	8,82	1,28	9,38	1,34	8,26	1,18	9,45	1,35

78,5	16,08	1,34	16,44	1,37	14,76	1,23	16,8	1,40

176,6	20,40	1,36	23,63	1,39	21,08	1,24	23,46	1,38

Также исследовалось тушение углеводородов электрическим полем при добавлении углекислотного порошка (Таблица 3.12).
Таблица 3.12 – Напряжения гашения при тушении углеводородов электрическим полем с применением углекислотного порошка

Площадь	Керосин		Бензин		Спирт этиловый		Дизельное
горения, см²							топливо
	U, кВ	E, кВ/см	U, кВ	E, кВ/см	U, кВ	E, кВ/см	U, кВ	E,
								кВ/см

19,6	8,61	1,23	8,89	1,27	7,7	1,1	8,89	1,27

78,5	15	1,25	15,96	1,33	13,68	1,14	15,96	1,33

176,6	21,93	1,29	22,27	1,31	20,06	1,18	22,27	1,31

таблице 3.13 приведена разница величин напряжения гашения с применением углекислотного порошка и без его применения.

Таблица 3.13 – Сравнение величин напряжений гашения при тушении с углекислотным порошком и без

Площадь	Керосин		Бензин		Спирт этиловый		Дизельное
горения, см²							топливо
	U, кВ	E,	U,	E,	U, кВ	E,	U,	E,
		кВ/см	кВ	кВ/см		кВ/см	кВ	кВ/см

19,6	0,21	0,05	0,49	0,07	0,56	0,08	0,56	0,08

78,5	1,08	0,09	0,48	0,04	1,08	0,09	0,84	0,07

176,6	1,53	0,07	1,36	0,08	1,02	0,06	1,19	0,07

x͞	0,94	0,07	0,77	0,06	0,88	0.07	0.86	0.07

66
Из таблицы 3.13 видно, что средняя разница между напряжениями гашения и напряженностью составляет 0,86 кВ и 0,07 кВ/см соответственно. То есть, при тушении электрическим полем с применением углекислотного порошка требуемое среднее напряжение гашения составляет на 0,86 кВ меньше, чем при тушении без применения порошка.
Проведено исследование по определению зависимости напряжения гашения от давления газовой смеси на модели газопровода (от 0,001 до 0,05 МПа) при межэлектродном расстоянии 10 см и диаметре отверстия 16 мм;
Модель газопровода состоит из металлической трубы, диаметром 40

(Рисунок 3.22). На одном из выходов трубы установлена заглушка, к другому выходу через редуктор подключается газовый баллон. В трубе есть отверстие диаметром 16 мм, имитирующее прорыв в газопроводе.

Ход проведения исследования:

металлическую трубу подается газовая смесь из баллона. Давление подачи смеси регулируется с помощью редуктора. По мере заполнения объема трубы, газовая смесь поступает в окружающую среду через отверстие диаметром 16 мм. Далее газовая смесь поджигается на выходе. После этого на горящую смесь наводится электрическое поле следующим образом:

металлическая труба подключается к отрицательному полюсу высоковольтного генератора, а в качестве положительного полюса используется полый цилиндрический электрод высотой 10 см диаметром 8 см, который накладывается на пламя так, чтобы пламя находилось внутри него. Напряжение на генераторе постепенно увеличивается до момента гашения пламени, после факта гашения пламени величина напряжения фиксируется.
Для отбора значений, необходимых для обработки результатов методом регрессии был применен метод «Монте-Карло» (Рисунок 3.23).

67

Рисунок 3.22 – Схема модели газопровода

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 32