Лабораторная установка определения изменения размеров взрывоопасной зоны испаряющейся пожароопасной жидкости

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ РАЗМЕРОВ ВЗРЫВООПАСНОЙ ЗОНЫ ИСПАРЯЮЩЕЙСЯ ПОЖАРООПАСНОЙ ЖИДКОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение образования Институт переподготовки и повышения квалификации Министерства по чрезвычайным ситациям Республики Беларусь(72) Авторы Маковчик Александр Васильевич Абдрафиков Фаат Нурлыгаянович Артемьев Валерий Павлович Горовых Ольга Геннадьевна(73) Патентообладатель Государственное учреждение образования Институт переподготовки и повышения квалификации Министерства по чрезвычайным ситациям Республики Беларусь(57) Лабораторная установка определения изменения размеров взрывоопасной зоны испаряющейся пожароопасной жидкости над открытой поверхностью испарения, состоящая из основания, реакционного сосуда, испарителя, отличающаяся тем, что дополнительно включает стойку с восемью датчиками концентрации, расположенными на различной высоте над уровнем поверхности испаряющейся жидкости электронный блок управления со встроенным ЖК-индикатором и соединенным с персональным компьютером, вентилятор с регулируемой мощностью.(56) 1. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. 2. Патент 2373489. 3. Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва. - М. Пожнаука, 2007. - 365 с. 4. Сучков В.П. Методы оценки пожарной опасности технологических процессов. - М. Академия ГПС России, 2001. - 152 с. Полезная модель относится к новым техническим средствам обучения с повышенными демонстрационными возможностями. Она может быть использована как учебная лабораторная установка при осуществлении учебного процесса, связанного с изучением основ пожарной безопасности, а также в научно-исследовательских лабораториях. При чрезвычайных ситуациях, сопровождающихся образованием поверхности испарения пожароопасной жидкости, одной из важных задач, которую решают специалисты в области предупреждения и ликвидации ЧС, является определение зоны, в пределах которой возможен взрыв паровоздушной смеси, получившейся при испарении пожароопасной жидкости, а также зоны воздействия давления взрыва для принятия превентивных мер. Известна установка по экспериментальному определению максимального давления взрыва газов и паров 1, в которой основная часть установки представляет собой сферическую бомбу, состоящую из двух полусфер, в центре которой расположены электроды искрового заряжения и тензометрические датчики. Данная установка не позволяет определять скорость продвижения зоны с концентрацией паров, способных к взрывному превращению над поверхностью испарения по вертикали. Известна также учебная лабораторная установка для исследования взрывных процессов 2, которая содержит взрывную камеру с подвешенным в ней на штативе взрывчатым веществом. Данная установка не позволяет исследовать взрывчатые превращения паров пожаровзрывоопасных жидкостей. Известна также установка КП (установка Коварда и Джонса) по определению концентрационных пределов воспламенения газов и паров 3. Прибор КП (установка Коварда и Джонса) состоит из основания, реакционного сосуда (вертикальная стеклянная трубка), манометров, насоса-мешалки, электродов зажигания, испарителя, циркуляционных трубок. Данная установка позволяет устанавливать концентрационные пределы распространения пламени в заранее однородной среде, что обеспечивается перемешиванием компонентов системы, но не дает возможности определять скорость продвижения границы той области паровоздушной среды, где концентрация паров горючей жидкости достигла нижнего концентрационного предела взрываемости. Кроме того, эксплуатация данной установки сопряжена с повышенной опасностью, что ограничивает ее использование при обучении учащихся. Установка Коварда и Джонса была взята за прототип. В 4, стр. 54 приведены закономерности образования взрывоопасных паровоздушных смесей при испарении пожароопасной жидкости с поверхности разлива, методы расчета локальной зоны взрывоопасной паровоздушной смеси и определение размеров взрывоопасных зон на открытой площадке. Приводимые методы являются теоретическими методами, хотя они и имеют ссылки на научные исследования, которые также проводились без применения технических устройств. Техническая задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в создании лабораторной установки, обеспечивающей возможность определения размеров взрывоопасной зоны при разливе пожароопасной жидкости и изменения ее во времени, при различных условиях испарения, которые невозможно определить без специальных приборов, а также наглядность происходящего процесса. 83562012.06.30 Лабораторная установка для определения размеров взрывоопасной зоны пожароопасной жидкости над открытой поверхностью испарения, состоящая из основания, реакционного сосуда, испарителя, дополнительно включает стойку с восемью датчиками концентрации, расположенными на различной высоте над уровнем поверхности испаряющейся жидкости электронный блок управления со встроенным ЖК-индикатором и соединенным с персональным компьютером, вентилятор с регулируемой мощностью. Наличие датчиков, вертикально расположенных один над другим с одинаковым расстоянием между ними, позволяет контролировать изменение концентрации над уровнем разлившейся жидкости по высоте и получать информацию о времени (и соответственно объеме) достижения концентрации нижнего предела взрываемости. Поставленная техническая задача решается путем разработки лабораторной установки, позволяющей осуществлять непрерывный инструментальный контроль за изменением концентрации паров пожароопасной жидкости на различной высоте над открытой поверхностью испарения пожароопасной жидкости и соотнесение полученных величин с известными значениями концентрационных пределов распространения пламени. Лабораторная установка (фиг. 1) состоит из экспериментального модуля , электронного блока управленияи демонстрации . Экспериментальный модульвключает основание 1 стойку 6 с восемью датчиками концентрации 4, расположенными на различной высоте над уровнем поверхности испаряющейся пожароопасной жидкости реакционный сосуд - закрытый герметичный пластиковый прозрачный кожух 2 испаритель (поддон) 3 для пожароопасной жидкости герметичную крышку 5 для закрывания кожуха 2, вентилятор с регулируемой мощностью 8. (Так как динамика испарения в помещении и на открытом пространстве различна, установка вентилятора с регулируемой мощностью позволяет моделировать оба этих процесса.) Электронный блок управлениясостоит из встроенного ЖК-индикатора 12, отображающего величины измеряемых параметров тумблера 11 для включения электронного блока управления , регулятора скорости движения воздуха 10 разъема 13 для подсоединения к внешним системам. Измерительные датчики 4 соединены с электронным блоком управленияэлектропроводами 9. Блок демонстрациисостоит из персонального компьютера 15, который соединен с электронным блок управлениякабелем 14. Лабораторная установка функционирует следующим образом. Под стойкой 6 в испаритель (поддон) 3 помещается пожароопасная жидкость, пары жидкости, испаряясь, поднимаются внутри реакционного сосуда (кожуха), создавая различную концентрацию на различной высоте, датчики концентраций 4 формируют сигналы, соответствующие концентрации паров испаряющейся жидкости, которые поступают в блок управления лабораторной установкой и на вход персонального компьютера. Величины измеряемых параметров концентрации на различных высотах отображаются на встроенном ЖКиндикаторе 12 электронного блока управления и параллельно на мониторе компьютера. Электронный блок управления работает следующим образом последовательно опрашивает все датчики и отображает измеряемые параметры на встроенном ЖК-индикаторе. Параллельно осуществляется передача данных, поступивших с датчиков концентраций, на жесткий диск персонального компьютера для дальнейшей обработки и анализа, одновременно строится график изменения концентрации паров пожароопасной жидкости по высоте на мониторе персонального компьютера. Полученные с датчиков концентраций данные сравниваются с известными величинами концентрационных пределов воспламенения паров исследуемой пожароопасной жидкости, что дает возможность установить зависимость увеличения высоты и соответственно объема паровоздушной смеси, способной к взрыву, от времени испарения. Техническим результатом созданной лабораторной установки является возможность моделировать и изучать следующие процессы 3 83562012.06.30 испарение над открытой поверхностью на открытом пространстве без движения воздушных масс - кожух и крышка сняты, вентилятор выключен испарение над открытой поверхностью на открытом пространстве с движением воздушных масс - кожух и крышка сняты, вентилятор включен испарение над открытой поверхностью в ограниченном пространстве - крышка снята,кожух надет испарение над открытой поверхностью в закрытом помещении - кожух и крышка установлены. Таким образом, предложенная полезная модель позволяет проводить измерения изменяющихся концентраций паров пожароопасной жидкости по высоте над открытой поверхностью испарения как в помещении, так и на открытом пространстве при различных скоростях движения воздушных масс осуществлять передачу данных, полученных с датчиков концентраций, на персональный компьютер, на мониторе которого в режиме реального времени строится график зависимости концентрации паров пожароопасной жидкости по высоте и времени испарения, полученные данные подвергаются дальнейшей обработке и анализу обучающимися или исследователями, что позволяет разработать научно обоснованные меры пожарной безопасности. Отображение на мониторе персонального компьютера в режиме реального времени графика изменения концентрации паров пожароопасной жидкости по высоте и времени испарения, над открытой поверхностью испарения дает возможность обучаемым наблюдать за процессом изменения концентрации вне нахождения непосредственно у лабораторной установки. Таким образом, предложенная полезная модель обеспечивает непрерывный контроль за изменением концентрации паров пожароопасной жидкости на различной высоте определение предельной высоты и соответственно объема паровоздушной смеси, способной к взрывному превращению в данный момент времени определение энергии взрыва и скорости прироста этой энергии во времени проведение моделирования процесса испарения пожароопасной жидкости как в закрытом помещении, так и на открытой площадке при различной скорости движения воздушных масс наглядность процесса изменения концентрации паров пожароопасной жидкости по высоте и времени испарения сохранение на жестком диске персонального компьютера полученных результатов эксперимента возможность дать каждому обучаемому в режиме реального времени наблюдать за повышением концентрации пожароопасной жидкости веществ и определять размеры взрывоопасной зоны 2, не находясь непосредственно у лабораторной установки интенсификацию учебного процесса за счет уменьшения общего времени на проведение лабораторной работы каждым обучаемым приобретение профессиональных навыков оценки обстановки при возникновении ЧС,связанной с образованием испарения пожароопасной жидкости. Подтверждением возможности осуществления полезной модели является действующая лабораторная установка, вид которой приведен на фиг. 2. Лабораторная установка имеет основание, реакционный сосуд, представляющий собой закрытый герметичный пластиковый прозрачный кожух в форме цилиндра испаритель в виде поддона для размещения пожароопасной жидкости, которая отличается тем, что дополнительно имеет стойку с восемью датчиками концентрации, расположенными на различной высоте над уровнем поверхности испаряющейся пожароопасной жидкости герметичную крышку для закрывания кожуха, вентилятор с регулируемой мощностью, блок управления лабораторной установкой, который также связан с персональным компьютером. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5