 |
Расчет вентиляции и определение режимов тренировочного пожара
|
|
|
|
Газообмен происходит через открытый фронтальный проем, образованный воротами контейнеров, из которых изготовлен тренажер. Высота и ширина данных проемов соответствует площади вертикального сечения помещения тренажера, то есть высота проема h = 2,5 м.
Высота плоскости равных давлений (ПРН):
h0=0,981+3 1100298=0,98 м
Фактический расход воздуха:
Gвф= 23μBh02ghρв(ρв-ρпг),
где μ, коэффициент сопротивления проема = 0,7, B - ширина проема, 5 м, 3,75 м, 2,5 м, 1,12 м, h0 – высота плоскости равных давлений, 0,98 м, g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с², ρв – плотность воздуха, ρпг— плотность продуктов горения, тогда:
ρпг= 352/Tп= 352/1100 = 0,32 кг/м².
При всех четырех открытых створках ворот, расход воздуха буде составлять:
Gвф= 230,65∙5∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32=9,56 кг/с,
при трех открытых створках:
Gвф= 230,65∙3,75∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32= 7,17 кг/с,
при двух открытых створках:
Gвф= 230,65∙2,5∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32=4,78 кг/с,
и при одной открытой створке:
Gвф= 230,65∙1,25∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32=2,39 кг/с.
При горении топливных сборок из древесных досок, режим пожара можно определить по параметру Ф:
При всех четырех открытых створках (ширина проема 5 м, площадь 12,5 м²), параметр Ф равен:
Ф= 1,29,8·12,52,5216 = 0,34 (пожар, регулируемый нагрузкой, ПРН).
При трех открытых створках (ширина проема 3,75 м, площадь 9,37 м²), параметр Ф равен:
Ф= 1,29,8·9,372,5216 = 0,252 (переходный режим).
При двух открытых створках (ширина проема 2,5 м, площадь 6,25 м²), параметр Ф равен:
Ф= 1,29,8·6,252,5216 = 0,168 (пожар, регулируемый вентиляцией, ПРВ).
При одной открытой створке (ширина проема 1,25 м, площадь 3,12 м²), параметр Ф равен:
Ф= 1,29,8·3,122,5216 = 0,085 (ПРВ)
Вывод: с помощью управления вентиляцией пространства в огневом тренажере путем открывания различного числа створок ворот возможно достигать любого возможного режима пожара, тем самым создавая необходимые огневые условия для любых учебных задач.
|
|
|
Экологическая часть
Расчет экологического ущерба от загрязнения окружающей среды при проведении огневой тренировки в огневом тренажере ствольщика сводится к определению состава и количеств загрязнителей и последующему расчету величины эколого-экономического ущерба на основе Постановления Правительства РФ № 632. При проведении огневых тренировок практически возникает загрязнение только воздуха, так как при горении древесины образуется дым, а все несгоревшие остатки сжигаются в ходе последующих тренировок.
Определение массы сгоревших веществ и материалов за одну тренировку при пожарах – G г
Расчет массы выгоревших веществ и материалов возможен различными способами, исходя из имеющихся данных с учетом количества загрузок топлива за одну тренировку. На основе опыта исследовательских занятий на моделях огневых тренажеров установлено, что в ходе тренировки целесообразно делать не менее двух загрузок. Тогда масса выгоревших материалов за тренировку будет составлять:
G т = N з · G з (40),
где G т – масса топлива, сгорающего за тренировку,
N з (раз) = 2 – количество загрузок топлива за тренировку,
G з (кг) = 1200 – масса топлива в одной загрузке.
так, G з = 2·1200 = 2400 кг.
Так как в качестве топлива для проведения огневых тренировок применяется древесина, то для расчета количества продуктов горения используем данные табл. 1. Материал – древесина, объем продуктов горения V 0п.г— 4,5 м3/кг.
Определение состава продуктов горения
Исходя из того, что в при проведении огневой тренировки известны вещества и материалы, которые подвергаются разложению и горению, можно найти состав (вид и количество) продуктов горения. С этой целью в табл.1 приведены объем и концентрация п.г основных продуктов горения некоторых веществ и материалов.Состав продуктов горения указывается в мг/м3, т/тгорюч, но может быть выражен и в других единицах измерения. Необходимо отметить, что концентрацию, выраженную в единицах т/тгорюч. и означающую, какое количество в тоннах единичного (i-го) загрязнителя образуется в результате сгорания одной тонны горючего материала, принято называть удельной массой i-го загрязнителя mi.
|
|
|
Таблица 1 Основной состав токсичных продуктов горения некоторых материалов
| Токсикант | Концентрация продуктов горения jп.г, мг/м3 |
| Древесина | |
| Оксид углерода | 26,0·103 |
| Метанол | 2,1·103 |
| Формальдегид | 15,0·103 |
| Акролеин | 1·103 |
| Ацетальдегид | 8,4·101 |
| Уксусная кислота | 1,5·102 |
Расчет эколого-экономического ущерба от загрязненияокружающей среды при проведении огневой тренировки
Для экономической оценки экологических последствий огневых тренировок может быть использована система расчета ущерба от загрязнения ОС на действующих объектах техносферы. Величину эколого-экономического ущерба от загрязнения ОС при проведении тренировок целесообразно учитывать при определении экономического эффекта от внедрения огневого тренажера ствольщика, включая его в величину издержек.
Опасный характер загрязнения ОС при пожарах и авариях, вынужденных сверхлимитных залповых выбросах учитывается введением соответствующих повышающих коэффициентов, уточняющих удельный экономический ущерб. По Постановлению Правительства РФ № 632 коэффициент, корректирующий размер экономического ущерба при аварийном загрязнении природной среды, принят равным 25.
Эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха рассчитывается по формуле:
, (41)
где К а – коэффициент аварийности, равный 25;
К эа–коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния воздушного бассейна в регионе, где произошли пожар или у уда – удельный экономический ущерб от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, руб./усл. т. Его изменение связано с инфляционными процессами в стране и ежегодно корректируется;
|
|
|
ПДКсс i – cреднесуточная предельно допустимая концентрация i -го загрязнителя в атмосферном воздухе, мг/м3;
1/ПДКсс i – показатель относительной токсичности i -го загрязнителя в атмосферном воздухе является безразмерной величиной;
mi – удельная масса i -го загрязнителя при пожаре или аварии, попавшего в воздух, т/тгорюч;
G г –масса сгоревшего при пожаре или попавшего на почву или в водоем при аварии, тгор;
i – вид загрязнителя воздуха;
N – число загрязнителей.
Коэффициенты К эа, К эп могут увеличиваться для городов и крупных промышленных центров на 20 %. Для Москвы К эа = 1,9·1,2 = 2,28.
Общее количество вредных веществ с учетом их токсичности определяют как сумму произведений массы сгоревшего материала на величину удельной массы i -го загрязнителя и на показатель относительной опасности.
Массу сгоревшего материала G г, т, находят по фактическим данным G г = 2,4 т
Рассчитаем табличным способом величину суммарной относительной токсичности продуктов горения:
Σ(1/ПДКcc)·mi (42)
Таблица 3- Относительная токсичность продуктов горения
| Токсикант | φ, мг/м³ | V пг, м³/кг | mi, т/т | ПДКсс, мг/м3 | (1/ПДК cc)· mi |
| Оксид углерода | 26,0·103 |
4,5 | 0,117 | 3 | 0,039 |
| Метанол | 2,1·103 | 0,00945 | 0,5 | 0,019 | |
| Формальдегид | 15,·0103 | 0,00675 | 0,003 | 2,25 | |
| Акролеин | 1·103 | 0,0045 | 0,03 | 0,15 | |
| Ацетальдегид | 8,4·101 | 3,8·10-4 | 0,01 | 0,038 | |
| Уксусная кислота | 1,5·102 | 6,8·10-3 | 0,06 | 0,13 |
Σ= 2,65
Величина эколого-экономического ущерба:
= 25·2,28·5,02·2,4·2,65 = 1819 рублей.
Вывод: величина эколого-экономического ущерба при проведении тренировки ствольщиков в течение одного дня составляет 1819 рублей.
Экономическая часть
Величина экономического эффекта можно рассчитать как разность между величиной снижения ущерба от пожаров вследствие повышения эффективности работы пожарными, прошедшими тренировки в огневом тренажере и величины затрат и издержек, возникающих при работе огневого тренажера ствольщика.
Снижение ущерба от пожаров от повышения эффективности работы пожарными, прошедшими тренировки в огневом тренажере объясняется прекращением ущерба от излишнего пролива воды и снижением количества пожаров, перешедших в развившуюся форму после прибытия первого пожарного подразделения.
|
|
|
Величина затрат и издержек составляется из капитальных затрат на создание огневого тренажера и его основного оборудования, включаемого в годовые расходы в виде амортизационных отчислений, расходов на приобретение твердого и жидкого топлива, расходов на заработную плату преподавателей и инструкторов и величины эколого-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды, возникающего от работы огневого тренажера, с учетом количества тренировок в год.
Расчет капитальных затрат
А = З(кап) · 100/П, нумерация
где А – амортизационные отчисления, рублей в год, З(кап) – капитальные затраты, рублей, П – годовая доля амортизации, процентов в год.
З(кап) = С(трен) + С(об),№
где С(трен) – стоимость тренажера, С(об) – стоимость основного оборудования.
С(трен) = С(пл)+2·С(конт)+С(дост)+С(мет)+ЗП(монт),
где С(пл) – стоимость подготовки площадки, 2С(конт) – стоимость двух 20-фт. морских контейнеров, С(дост) – стоимость доставки контейнеров, С(мет) – стоимость металла, ЗП(монт) – заработная плата монтажников, рублей.
ЗП(монт) = Т·ЗП/23 = 30·60000/24 = 75000 рублей,
где Т – трудоемкость изготовления огневого тренажера, дней; ЗП – среднемесячная заработная плата монтажника, 24 – число рабочих дней в месяц.
С(трен) = 15000+2·63000+12000+25000+75000 = 203000 рублей
З(кап) = 203000+150000 = 353000 рублей,
гдеС(об) состоит из стоимости 2 видеокамер и 4 карт памяти к ним, общей стоимостью 55 000 рублей и стоимости комплекта оборудования для измерения температуры в 6 точках огневого тренажера и индикации полученных показаний на световых табло стоимостью 95 000 рублей, а всего 150 000 рублей.
Амортизационные отчисления составят:
А = 353000·100/12 = 42 360 рублей в год.
Расчет годовых затрат и издержек
З = А+ЗП+(Ст+Уээ)·Nт,
где Ст – стоимость топлива на одну тренировку,, Уээ=1819 рублей – эколого-экономический ущерб от загрязнения окружающей среды за одну тренировку, Nт – число тренировок в год;
Ст = 3000 + 10·33+20·35 = 4030 рублей,
где 3000 – стоимость древесного топлива, 10 литров – количество бензина, 33 руб/литр – цена бензина, 20 литров – количество дизтоплива, 35 руб/литр –цена дизтоплива.
ЗП = 12·ЗПи·Nи + 12·ЗПп·Nп =12·35000·2 + 12·55000·2= 2 160 000 руб в год,
где 12 – число месяцев в году, ЗПи и ЗПп – среднемесячная заработная плата инструктора и преподавателя соответственно, Nи иNп– число инструкторов и преподавателей, соответственно. Тогда:
З = 42360+2160000+(4030+1819)·40 = 2436320 рублей в год.
|
|
|
Величина годовых затрат составляет 2 436 320 рублей в год.
Величина предотвращенного ущерба от пожаров состоит из снижения прекращения ущерба от излишнего пролива воды У(затоп) и снижения ущерба от снижением количества пожаров, перешедших в развившуюся форму после прибытия первого пожарного подразделения.
Уп = Nуч.год·(Nп.мн.·У(затоп)·К + N(разв)·У(разв)),
где Nуч.год – число пожарных, участников занятий в огневом тренажере в год = 20 участников за тренировку·40 тренировок в год = 800 участников в год. Nп.мн. = 2,7 – число пожаров в многоэтажных зданиях, приходящихся на одного пожарного в год, У(затоп) = 37000 рублей– средний ущерб от затопления квартиры, К = 4,3 – среднее число затопленных квартир на одном пожаре, N(разв) = 0,04 – среднее число пожаров, развившихся после прибытия первого пожарного подразделения, приходящееся в год на одного пожарного. У(разв) = 680000 рублей – средний ущерб от большого развития пожара.
Уп = 800·(2,7·37000·4,3 + 0,04·680000) = 365256000 рублей в год.
Величина экономического эффекта от внедрения огневого тренажера ствольщика составит:
Э = Уп – З = 365256000 – 2436 320 = 362819680 рублей в год.
Вывод: Годовой экономический эффект от внедрения огневого тренажера ствольщика составит 362 819 680 рублей в год.
Заключение
В данной работе разработана схема огневого тренажера ствольщика, сформулированы требования к навыкам ствольщика, требования к огневому тренажеру ствольщика, проведен анализ и выбор вида топлива и рассчитана его загрузка, разработана конструкция огневых сборок и передвижные огневые препятствия. Расчетом показана возможность путем управления вентиляцией с помощью открывания створок ворот создавать любые необходимые режимы учебного пожара для тренировки разных навыков ствольщика. Проведено экспериментальное исследование тренировок на уменьшенных моделях огневого тренажера ствольщика, благодаря чему подтверждена возможность проведения таких тренировок и получены ценные данные для детального конструирования огневого тренажера и экспериментально определены различные методы создания учебного пожара, устойчивого к тушению, который необходим для совершенствования навыков ствольщика тренирующимися в данном тренажере.
Также в данной работе определена величина эколого-экономического ущерба от проведения тренировок ствольщиков и рассчитан условный экономический ущерб от внедрения данного огневого тренажера в практику подготовки пожарных.
|
|
|
