Стенд для дослідження процесів горіння

Реферат: Стенд для дослідження процесів горіння включає з′єднані між собою герметичну камеру, модельний осередок горіння, трубопроводи з арматурою для подавання компонентів газового середовища та вогнегасних речовин, оптичну систему контролю прозорості середовища, а також апаратуру контролю хімічного складу та параметрів газового середовища, яка розміщена безпосередньо в робочому об'ємі герметичної камери стенда, та виконана з можливістю використовувати лабораторні, технологічні та пожежні системи детектування. При цьому додатково встановлено ультразвуковий диспергатор рідини, з′єднаний з додатково встановленою системою нагрівання та підтримання температури досліджуваного горючого зразка, що закріплений за допомогою системи кріплення зразка, виконану в вигляді штатива, таким чином, що зразок розташований над додатково встановленим джерелом запалювання для дослідження швидкості розповсюдження полум'я по горючому зразку. UA 104709 C2 (12) UA 104709 C2 UA 104709 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до протипожежної техніки, а саме лабораторного обладнання призначеного для дослідження процесів горіння та гасіння пожеж. Відома вогнева камера, що представляє собою негерметичне приміщення із негорючих 3 матеріалів об'ємом 30-50 м , яка обладнана трубопроводами з арматурою для подавання вогнегасної речовини та стальними циліндричними горілками, встановленими на різних рівнях приміщення [1]. Камера призначена для визначення вогнегасної концентрації, що виражається відношенням мінімального об'єму вогнегасної речовини, необхідної для гасіння полум'я горючої рідини, до об'єму камери. Недоліком цієї камери є відсутність можливості підтримання постійного за об'ємом складу газового середовища та відсутністю пристроїв контролю зміни складу газового середовища. Питання перевірки роботи пристроїв контролю зміни складу газового середовища вирішена у винаході [2], згідно з яким для випробування димових пожежних сповіщувачів камера містить димогенератори, вентилятори для створення рівномірного потоку, витяжного вентилятора для видалення диму, випромінювача та фотоприймача оптичного сигналу крізь об'єм камери. Недоліком камери є обмеженість використання лише димових сповіщувачів, що не дає змоги порівнювати характеристики різних за принципом роботи сповіщувачів та неможливість дослідження роботи сповіщувачів при різних фізичних та хімічних характеристиках газового середовища. Задача зміни хімічного складу газового середовища в герметичній камері та апаратного контролю складу середовища при дослідженні процесів горіння вирішена у винаході [3]. Стенд являє собою герметичний резервуар, розділений внутрішньою перегородкою з люком на вогневий та шлюзовий відсіки. Вогневий відсік стенда обладнаний трубопроводами з арматурою подачі повітря, кисню, рідких горючих матеріалів, вогнегасних складів та приладами контролю досліджуваних параметрів. Основним недоліком стенда є відсутність можливості підтримання заданої постійної концентрації кисню та вогнегасної речовини. Найбільш близьким до запропонованого та обраним за прототип, є стенд для дослідження процесів припинення горіння, в якому реакційний циліндр має дистанційно керовану двостворчасту кришку, пристрій підпалу осередку горіння, трубопроводи подачі газів та вогнегасних речовин, відбору проб на аналіз компонентів газового середовища та систему відео спостереження полум'я [4]. Недоліком цього стенда є можливість дослідження тільки рідких горючих матеріалів, неможливість моделювання таких параметрів газового середовища як вологість та вітер, а також відсутність можливості перевірки та порівняння робочих характеристик різних систем детектування газового середовища в умовах виникнення, розвитку та припинення горіння, що моделюються. В основу винаходу поставлена задача створення стенда для дослідження процесів горіння, який дозволить досліджувати процеси виникнення, розвитку та припинення горіння різних горючих матеріалів, який не має вищенаведених недоліків, тобто дозволить за рахунок додавання або відведення кисню, продуктів горіння, газових вогнегасних речовин, водяного аерозолю та примусового утворення потоку повітря моделювати газове середовище з різними хімічними та фізичними характеристиками, в якому можна досліджувати процеси виникнення, розвитку та припинення горіння, а також перевіряти та порівнювати робочі характеристики лабораторних, технологічних та пожежних систем детектування в цихумовах. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що cтенд для дослідження процесів горіння, який включає з'єднані між собою герметичну камеру, модельний осередок горіння, трубопроводи з арматурою для подавання компонентів газового середовища та вогнегасних речовин, оптичну систему контролю прозорості середовища, а також апаратуру контролю хімічного складу та параметрів газового середовища. Відповідно до винаходу, апаратура контролю хімічного складу та параметрів газового середовища розміщена безпосередньо в робочому об'ємі герметичної камери стенда та виконана з можливістю використовувати лабораторні, технологічні та пожежні системи детектування, при цьому додатково встановлено ультразвуковий диспергатор рідини, з'єднаний з додатково встановленою системою нагрівання та підтримання температури досліджуваного горючого зразка, що закріплений за допомогою системи кріплення зразка, виконану в вигляді штатива, таким чином, що зразок розташований над додатково встановленим джерелом запалювання для дослідження швидкості розповсюдження полум'я по горючому зразку. На кресленні представлена схема стенда для дослідження процесів горіння, де 1 ультразвуковий диспергатор, 2 - запірна арматура, 3 - детектор температури, 4 - детектор диму, 5 - детектор монооксиду карбону, 6 - детектор кисню, 7 - трубопровід відведення продуктів горіння, 8 - лазер, 9 - фотоприймач, 10 - електровентилятор, 11 - трубопровід відводу газового 1 UA 104709 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 середовища, 12 - трубопровід нагнітання повітря, 13 - трубопровід введення кисню, 14-штатив, 15 - зразок горючого матеріалу, 16 - газова горілка, 17 - електронагрівач, 18 - термопара, 19 технологічний люк, 20 - герметичний корпус. Стенд для дослідження процесів горіння складається з герметичного корпусу 20, в верхній частині якого знаходиться трубопровід для виведення продуктів горіння 7 із запірною арматурою 2. Камера стенда обладнана герметичним технологічним люком 19, який забезпечує доступ усередину камери. Для швидкої зміни хімічного складу газового середовища та зміни тиску в об'ємі камери в її нижній частині розташовані трубопроводи для відведення газового середовища 11 та трубопровід нагнітання повітря 12, які обладнанні запірною арматурою 2. Також крізь трубопровід 12 в камеру подаються газові вогнегасні речовини для дослідження процесів припинення горіння. Зміна концентрації кисню в робочому об'ємі стенда здійснюється шляхом введення кисню через трубопровід 13. Зміна вологості в камері відбувається за рахунок нагнітання в робочий об'єм водного аерозолю з дисперсністю ~ 10 мкм, що утворює ультразвуковий диспергатор 1. Прозорість газового середовища контролюється шляхом виміру відносного ступеня поглинання променя, який проходить крізь об'єм камери від лазера 8 до фотоприймача 9. Контроль параметрів газового середовища відбувається за допомогою детекторів температури 3, диму 4, монооксиду карбону 5 та кисню 6, які розміщено в верхній частині камери. Всі детектори під'єднані за допомогою роз'єднувальних роз'ємів, що дозволяє змінювати та встановлювати детектори різного призначення, принципу детектування та конструкційного виконання для перевірки та порівняння їх характеристик. Поведінка горючих матеріалів при високих температурах досліджується шляхом розміщення зразка 15 на електронагрівачі 17, температурний режим нагріву контролюється термопарою 18. Для дослідження швидкості розповсюдження горіння на штативі 14 закріплюється зразок 15, один край якого розміщується над газовою горілкою 16. Для дослідження впливу вітру на швидкість розповсюдження горіння примусовий потік повітрі здійснюється електровентилятором 10, який за рахунок змини швидкості та напрямку обертання може змінювати швидкість та напрям вітру. Використання запропонованого стенда для дослідження процесів горіння дозволяє вирішувати задачі моделювання умов виникнення, розповсюдження та припинення горіння із заданими хімічними та фізичними характеристиками газового середовища в лабораторних умовах, досліджувати вплив на процеси горіння різних горючих матеріалів вологості, вітру, концентрації кисню та газових вогнегасних речовин, а також перевіряти та порівнювати робочі характеристики лабораторних, технологічних та пожежних систем детектування різного конструкційного виконання в цих умовах. Джерела інформації: 1. Составы газовые огнетушащие. Общие технические требования пожарной безопасности и методы испытаний: НПБ 51-96. - [введены в действие от 31 марта 1996 г.]. - М.: Государственная противопожарная служба МВД РФ 1996. - № 8, 54с. - (Нормативный документ МВД РФ). 2. Пат. № 2 284 579, Российская Федерация, G08B17/103, G08B29/00 Устройство для испытания дымовых пожарных извещателей / патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро пожарной автоматики" (RU). - № 2004128850/28; заявл. 29.09.2004; опубл. 27.09.2006, бюл. № 27. 3. Пат. № 995818, СССР, А62С39/00 Стенд для исследования процессов горения и тушения при пожаре в герметичном объёме / Мамаев Н.И.; Радзиевский С.И.; Якимов В.А.; патентообладатель Мамаев Н.И.; Радзиевский С.И.; Якимов В.А. - № 3251872/29; заявл. 06.01.1981; опубл. 15.02.1983, бюл. №6. 4. Пат. № 2 458 719, Российская Федерация, А62С99/00, G01N25/50 Стенд для исследования процессов прекращения горения / Крысов П.В.; Пышный А.Р.; Бурняшев А.А.; патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Н.Г.Кузнецова" (RU). - № 2011107526/12; заявл. 25.02.2011; опубл. 20.08.2012, бюл. № 23. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Стенд для дослідження процесів горіння, який включає з′єднані між собою герметичну камеру, модельний осередок горіння, трубопроводи з арматурою для подавання компонентів газового середовища та вогнегасних речовин, оптичну систему контролю прозорості середовища, а також апаратуру контролю хімічного складу та параметрів газового середовища, який відрізняється тим, що апаратура контролю хімічного складу та параметрів газового 2 UA 104709 C2 5 середовища розміщена безпосередньо в робочому об'ємі герметичної камери стенда, та виконана з можливістю використовувати лабораторні, технологічні та пожежні системи детектування, при цьому додатково встановлено ультразвуковий диспергатор рідини, з′єднаний з додатково встановленою системою нагрівання та підтримання температури досліджуваного горючого зразка, що закріплений за допомогою системи кріплення зразка, виконану в вигляді штатива, таким чином, що зразок розташований над додатково встановленим джерелом запалювання для дослідження швидкості розповсюдження полум'я по горючому зразку. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3