Расчет теплоустойчивости пожарной техники

К этим устройствам следует предъявлять ряд требований:- их крепление в любой точке на металлических поверхностях должно осуществляться без слесарных и монтажных работ;- время установки не должно превышать одной минуты;- размеры зоны защиты ограничиваются окружностью радиусом 3- 4 м, а расход воды на орошение составляет около 3,5 – 4 л/с.Образец такого устройства представлен на рис. 4. Основными его частями являются: распылитель 3, опора 1и соединительный шланг 4.Рис. 4. Насадок для получения веерообразных струй:1 – опора магнитная; 2 – распылитель; 3 – шланг; 4 – переходник; 5 – соединительная головкаРаспылитель является основным элементом теплозащитного устройства. Принцип его работы основан на эффекте Сегнерова колеса и гидроудара. Магнитная опора обеспечивает быструю установку устройства на облучаемой части металлической обшивки пожарной машины.Соединительный шланг с условным проходом 30 мм заканчивается переходником на 51 мм и накидной стандартной полугайкой от рукавной соединительной головки ГР-70. Подключение оросителя к напорному патрубку насоса осуществляется с помощью шланга[8].4. РАСЧЕТ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ПОЖАРНОГО АВТОМОБИЛЯКонструкция кабины пожарного автомобиля определяется его типом и назначением, однако основное различие состоит лишь в размерах конструктивных элементов и номенклатуре используемых материалов. Это позволяет кабинупожарного автомобиля представить в формализованном виде (рис.5).Рис.5.Схематическоеизображение теплового баланса кабины автомобиляОчевидно, что тепловое равновесие в кабине автомобиля наступит тогда, когда поступающие в нее тепловые потоки будут равны тепловым потокам, выходящим из нее. То есть уравнение теплового баланса кабины автомобиля в общем случае имеет вид:.гдеQi – теплопоступлениевкабину:(e) – от источников снаружи кабины, (i) – от источников внутрикабины,Вт;Qj - теплопотерикабинычерезнеоблучаемыеповерхности ограждений, ВтОграждающие конструкции кабины автомобиля состоят из N элементов, облучаемых тепловыми потоками qk (k=1,2,...,N). Для необлучаемого k-го элемента полагаем qk=0. Пусть m первых элементов ограждения являются непрозрачными, а остальные N-m элементов – светопрозрачными[12].Для определения тепловых параметров среды в кабине ставится задача нестационарного теплообмена, сопряженная через граничные условия по теплопотерям в выражении, состоящая из трех взаимосвязанных задач[13].1)Задача определения m функций температурных полей внутри непрозрачных элементов ограждающих конструкций Tk=Tk(x,τ), удовлетворяющих следующим условиям однозначности:- уравнению теплопроводности- граничному условию при x=0- граничному условию при x=lk- начальным условиямгде ТК - температуропроводность элемента, м2/с; lk – толщина элемента, м; λk – коэффициент теплопроводности элемента, Вт/(м•K); Ts – температура окружающей среды, оC; Tv – температура воздуха внутри кабины, оC; αk(i) – коэффициент теплоотдачи элемента ограждения со стороны кабины, Вт/(м2•K); αk(e) – коэффициент теплоотдачи элемента ограждения с наружной стороны кабины, Вт/(м2•K); qлk – тепловой поток, излучаемый нагретым элементом ограждения в окружающую среду, Вт/м2; T0 – температура среды внутри кабины в начальный момент времени, оC.2)Задача определения N-m функций температурных полей внутри светопрозрачных элементов ограждения кабины Tk=Tk(x,τ), удовлетворяющих следующим условиям однозначности:- уравнению теплопроводности- граничному условию при x=0- граничному условию при x=lk- начальным условиямгдеkп – среднийинтегральныйкоэффициентпоглощенияизлученияматериалом элемента, 1/м; R – коэффициент отражения материала элемента.3)Задача определения среднеобъемных параметров состояния среды внутри кабины: температуры TV, плотности ρV, давления PV, удовлетворяющих следующим условиям:- уравнению материального баланса- уравнению баланса энергии-уравнению состояния среды в кабине- начальным условиямгде V – объем кабины, м3; Gв – расход воздуха, поступающего в кабину через неплотности, кг/с; Gг – расход воздуха, уходящего из кабины, кг/с; ψ – скорость выгорания (термического разложения) материалов конструкций с образованием газообразных продуктов, кг/с; Ewi – мощность источников тепла, расположенных внутри кабины, Вт; cp – удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K); Fk – площадь поверхности k-го элемента, м2; D – средний интегральный коэффициент пропускания излучения светопрозрачным телом; cэм – эмпирический коэффициент, показывающий долю проникшего в кабину теплового излучения, повышающего энергию среды.Эквивалентныетеплофизическиехарактеристикиэлементовограждениябез воздушных прослоек определяются по формулам:При наличии в элементах воздушной прослойки каждый такой элемент рассматривается как отдельная замкнутая система, учитываются тепловые параметры среды внутри прослойки элемента, а также теплообмен конвекцией и излучением между стенками ограждений через воздушную прослойку.Для рассмотренной системы уравнений разработан алгоритм и программа численного решения, позволяющая рассчитывать параметры микроклимата в кабине автомобиля при воздействии тепловых потоков открытого пожара и оценивать влияние на них геометрических и теплофизических свойств материалов ограждений.Результаты расчетов позволяют теоретически исследовать состояние ограждающих конструкций кабины при воздействии внешних источников теплоты, а также влияние теплофизических свойств конструктивных материалов и различных способов тепловой защиты кабины на микроклимат в ней[15].ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате данной работы рассмотрены вопросы тепловой защиты жизненноважных узлов пожарной техники и личного состава при воздействии теплового потока в условиях пожара с помощью формирования пассивной тепловой защиты на основе конструктивных особенностей наружных конструктивных элементов пожарной техники. Для выполнения основной цели рассмотрены аспекты использования пожарной техники в целях пожаротушения,изучена классификация пожарной техники,приведена методика расчета теплоустойчивости пожарной техники на примере пожарного автомобиля. Следовательно, практически вся пожарная техника на данный момент не имеет тепловой защиты, что не обеспечивает защиту личного состава и функционально важных узлов пожарной техники в экстремальных условиях при крупных пожарахСПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Федеральный закон № 123-Ф3 от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»2. ГОСТ 12.2.037–78. ССБТ. Техника пожарная. Требования безопасности [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс»3. ГОСТ 12.2.047–86. ССБТ. Пожарная техника. Термины и определения [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс»4.ГОСТ 12.4.009–83. ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс»5.ГОСТ Р 53247–2009. Техника пожарная. Пожарные автомобили. Классификация, типы и обозначения [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс»6. Абдурагимов И. М. и др. Физико-химические основы развития и тушенияпожаров. – М. :Стройиздат, 1987. – 288 с.7.Боевой устав пожарной охраны. – М. : МВД Российской Федерации, 1996. – 46 с.8.Воронков, О. Ю. В75 Пожарная техника : учеб.пособие : в 2 ч. / О. Ю. Воронков, С. Ф. Храпский ; Минобрнауки России, ОмГТУ. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2014.9. Кисляк Ю.М. Безопасность боевых расчетов в кабинах-салонах пожарных автомобилей при воздействии теплового излучения пожара. Диссертация, 1985. – 215 с.10. Средства обеспечения аварийно-спасательных работ. Вып. 4. – М. : ВНИИПО МВД России, 1999. – 148 с.11.Теребнев В. В., Грачев В. А. Т35 Пожарная тактика : учебник / В. В. Теребнев, В. А. Грачев. – М. : Академия ГПС МЧС России, 2015. – 547 с.12.Теребнев, В. В. Пожарная техника : учеб.пособие / В. В.Теребнев. – М. : Академия ГПС МЧС России, 2007. – 205 с.13. Теребнев В. В. Расчет параметров развития и тушения пожаров. – Екатеринбург : Калан, 2011. – 460 с.14.Техническая эксплуатация автомобилей / под ред. д-ра техн. наук, проф. Ю. С. Кузнецова. – М. : Наука, 2004. – 536 с.15. Эксплуатация пожарной техники / Ю.Ф. Яковенко [и др.]. – М.: Стройиздат, 1991. – 414 с.