Способ оценки пожарной опасности силовых установок со сжиганием топливо-воздушных смесей

 

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ ПОЖАРЙОЙ ОПАСНОСТИ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК СО СЖИГАНИЕМ ТОПЛИВО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ, за ключайщийся в последовательном опре делении температур в пожароопасных зонах и определении температуры . вспЕлшки рабочего топлива с последую щейоценкой пожарной опасности, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью пОвыиения точности оценки пожарной опасности, определяют температуру вспышки эталонного топлива а в пожароопасных зонах опр ёделяют максимгшьные значения температур, ,. - ,. 2 7 оценку пожарной опасности т из следующего соотношения люшс врт показатель пожарной опасности силовой, установки суммарное значение максимальHfcjx температур в именяцихся пожароопасных зонах силовой установки, град.абс. (К) максимально возможное коли- Q честно пожароопасных зон силовой установки;I температура всшл-жи рабоче- ; го топлива, град.абс. (К); температура вспышки эталонного топлива, гргш.абс. (К) температура пламени при горении эталонного топлива в смеси с воздухом при стехиометрическом составе, грая, абс. (К); соб по п. 1, отличая тем, что в качестве о топлива используют бензин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) ЗИР А 62 С 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3417043/29-12 (22) 29.03.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 .(72) B.A.Медведев (53} 614.841.345(088.8) (56).1. Медведев B.A. Метод количественной оценки пожарной опасности силовых установок при наземном использовании авиадвигателей.—

Сборник Всесоюзного научно-исследовательского института межотраслевой информации, "Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве". Под .ред. канд. техн. наук

A.Н.Доброхотова, ч. 1. N., 1981, с; 70-80 (54)(57) 1. СПОСОБ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ

ОПАСНОСТИ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК СО СЖИ

ГАНИЕМ ТОПЛИВО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ, заключающийся в последовательном определении температур в пожароопасных зонах и определении температуры .,е вспышки рабочего топлива с последующей оценкой пожарной опасности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки пожарной опасности, определяют температуру вспышки эталонного топлива, а в пожароопасных зонах определяют максимальные значения температур, при этом оценку пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения

Ьn ,z

1а1

"Ваке SP и

» . Tn>x

Тв» где n< - показатель пожарной опасности силовой установкн1

4вй

Д» Т - суммарное значение максимальлз4 ных температур в имеющихся пожароопасных зонах силовой установки, град.абс. (К) 1 и - максимально .возможное коли- д честно пожароопасных эон си-I9 ловой установки;

Т - температура вспышки рабочего топлива, град.абс. (К)1

T8» - температура вспышки эталонного топлива, град.абс.. (К).

Т„ - температура пламени при го- 5 ренин эталонного топлива в смеси с воздухом при стехиометрическом составе, град. абс. (К)1 . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве эталонного топлива используют бензин.

1074544

Д:,т

"макс тврт т„ т8эт

4S показатель пожарной опасности силовой установки; где п . i" n

Хт

gsQ суммаРное значение максимальных температур в имеющихся пожароопасных зонах силовой установки, град.абс.

Ф максимально возможное количество пожароопасных зон силовой установки; температура вспышки рабочего топлива, град.абс. (К); температура вспышки эталонного топлива, град.абс. (K);60 температура пламени при горе нии эталонного топлива в смеси с воздухом при стехиометрическом составе, град.абс.

Ж)> 65

"ФЮНЕС паэт

Изобретение относится к области обеспечения пожарной безопасности силовых установок со сжиганием топли. во-воздушных смесей, испопьзуемых в различных отраслях народного хозяйства.

Известен способ оценки пожарной опасности силовых. установок со сжиганием топливо- воздушных смесей, заключающийся в последовательном определении температур в пожароопасных зонах и определении температуры вспышки рабочего топлива с последующей оценкой пожарной опасности (1) .

Однако для данного сйособа харак терны недостаточно высокая точность .15 оценки пожарной опасности из-за ступенчатого характера бальной оценки и трудоемкость, обусловленная использованием пяти диапазонов пожарной опасности. 20

Целью изобретения является повышение точности оценки пожарной опасности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки . пожарной опасности силовых установок со сжиганием топливо-воздушной смеси, заключающемуся в последовательном определении температур в пожароопасных зонах и оп ределении температуры вспышки рабочего топлива с последующей оценкой пожарной опасности, определяют температуру вспышки эталонного топлива, а в пожароопасных зонах определяют максимальные значения темпера- З5 тур, при этом оценку пожарной опасности вычисляют из следующего соотношенчя:

При этом в качестве эталонного тоттлива используют бензин.

На фиг. 1 показана схема силовой установки с вентиляцией двигательного отсека от энергии работающего двигателя; на фиг. 2 — то же, с вентиляцией двигательного отсека от внешнего независимого от работающего двигателя источника энергии; на фиг. 3 - графи" ки изменения пожарной опасности силовых установок с карбюраторным и газотурбИнным двигателями.

Силовая установка с вентиляцией двигательного отсека от энергии работающего двигателя состоит из двигательного отсека 1 с каналами 2 и 3 для всасывания в отсек воздуха и отвода отработанных газов из него соответственно; В отсеке размещен двигатель 4 с каналом 5 для всасывания в двигатель свежего воздуха и каналом 6 для отвода отработанных газов из двигателя, а также топливный бак 7 с подкачивающим насосом 8. . Силовая установка с вентиляцией двигательного отсека от внешнего независимого от работающего двигателя источника энергии состоит из двигательного отсека 9 с каналом 10 для всасывания в отсек воздуха с помощью вентилятора 11, приводного внешним независимым источником энергии, и каналом 12 для отвода отработанных газов иэ отсека. В отсеке размещен двигатель 13, имеющий индивидуальные каналы 14 и 15 соответственно для поступления воздуха в двигатель и для отвода отработанных газов из него, а также толпивный бак 16 с подкачивающим насосом 17.

Силовая установка работает следующим образом..

Толпиво из бака 7 (фиг, 1) подкачивающим насосом 8 подается для сжигания в камеру сгорания двигателя 4. Воздух для работы двигателя 4 поступает в его камеру сгорания через канал 5 всасывания, отработанные газы из двигателя выходят по каналу 6. Избыточная теплота из двигательного отсека 1 отводится по каналу 3 отсека продувом свежим воздухом, поступающим через канал

2 всасывания.

Вентиляция двигательного отсека 1 осуществляется работающим. двигателем за счет всасывания воздуха в канал 5 из отсека, а также за счет эжекции воздуха:из отсека 1 энергией отработанных газов двигателя 4.

В еиловой установке (,фиг. 2) топливо.из бака 16 подкачивающим насосом 17 подается для сжигания в камеру сгорания двигателя 13.

Воздух для работы двигателя 13 поступает в его камеру сгорания через канал 14 всасывания непосредственно из атмосферы (а не из отсека, как

i1074544

Тем

25

40 в первом случае) . Отработанные газы отводятся по каналу 15 непосредственного в атмосферу. Вентиляция двигательного отсека 9 осуществляет:ся независимо от двигателя 13 вентилятором 11.

Рассмотрим определение пожарной

,опасности силовых установок по пред,ставленным схемам (Фиг. 1 и 2) с двумя двйгателями (карбюраторным и газотурбинным) при их работе на пяти марках топлива Т.-1,, Т-.2, Т-5, ТС-1 и бензина ВА, в порядке, предусмотренном предлагаемым способом.

Пожарная опасность в этих силовых установках определяется в зави« симости от ряда причин, например возможной разгерметизации (разрушения) топливной системы, в результате чего топливо может воспламениться в следующих пожароопасных зонах силовой установки: в нагретом воздухе двигательного отсека, на нагретых поверхностях двигателя и электр@систем. силовой установки, в нагретых отработанных (выхлопныхJ газах, в камере сгорания двигателя при попадании s нее топлива через канал всасывания воздуха, при повышении температуры воздуха в двигательном отсеке после останова двигателя, а также от электроискровых источников, например, в зонах агрегатов электрозажигания, таких как у карбюраторных двигателей. Отсюда общее наиболее возможное количество реализуемых зон вероятного возникновения пожара вдвигательном отсеке составит Р=б единиц.

Однако для различных типов двигателей и схем силовых установок количество пожароопасных зон может быть меньше шести, а именно: по . схеме на фиг. 1 количество пожароопасных 30Н для карбюраторного двигателя 6, для газотурбинного двига-. теля (ГТД) 5; по схеме на фиг. 2 для карбюраторного двигателя 3, для

1 ТД 2.

В табл. 1 представлены замеренные температуры в пожароопасных зонах силовых установок для двух типов двигателей при работе на пяти видах топлива — для схемы на фиг. 1, в табл. 2 - для схемы на. фиг. 2.

Температура вспышки примененных ,рабочих топлив, град.або. (ф ,SA 233, T-1 303, Т-2 261 T-5 333,.

jTC-1 .301. цля определения показателя .пожар,ной опасности силовой установки цо схеме на фиг. 1 с карбюраторным двигателем, работающим на бензине ВА, сумму максимальных значений замеренных температур в пожароопасных зонах (б зон1 для этого варианта, равную се

2 Т = 6292 К, соотнесем с произ« ф ведением максимального количества пожароопасных зон и ма« = 6 на замеренную температуру вспышки Т >,.

333 К рабочего топлива - бензина

ВА, т.е., т !

= 4,48.

"макс T8PY

Затем определим величину пожарной опасности как отношение полученного значения к отношению температуры пламени к температуре вспышки эталонного топлива (принято эталонное топливо Тя 1500 К и Т4 = — 230 K) .

В табл. 3 представлена пожарная опасность силовых установок, определенная по предлагаемому способу,. применительно к схемам фиг. 1 и .2 с карбюраторным двигателем для рассматриваемых топлив; в табл. 4— применительно к схемам с газотурбинным двигателем.

Их графиков (фиг. 3) выявляется четкая закономерность в изменении пожарной опасности силовых установок в зависимости от типа. двигателя, мар ки используемого топлива и конструктивного исполнения вентиляции двигательного отсека. Эта закономерность отражает математическую зависимость

:связи казалось бы случайных факторов, Анализ величин, отражающих в числах пожарную опасность силовых установок, полученных по предлагаемому способу показывает, что пожарная опасность силовой установки (фиг. 1), имеющей общий вход воздуха в двигательный отсек и двигатель, общий канал выхода отработанных газов из двигателя и отсека и вентиляцию отсека от работающего двигателя более чем в 1,7 раза выше, чем у силовой установки (Фиг. 2), имеющей индивидуальные каналы поступления свежего воздуха в двигатель и двигательный отсек, отвода отработанных газов из двигателя и отсека и источник энергии для питания вентиляционного устройства, независимого от работающего двигятеля по- жарная опасность силовой установки с карбюраторным двигателем в 1,46 рава выше,.чем с газотурбинным двигателем.

Предлагаемый способ позволяет прогнозировать реальную пожарную опасность. Так, например, пожарная опасность силовых установок наименьшая у силовой установки по схеме.Фиг. 2 с газотурбинным двигателем, работающим на топливе Т-5;(П

0,111); Найбольшая — у силовой

1074544 7становки по схеме íà @иг. 1 с карбюраторным двигателем, работающим на бензине BA (П = 0,692) . Эта опасность больше .Минимальной для газотурбинного двигателя в 6,2 раза; при переходе с топлива T-1 на BA при работе карбюраторного двигателя .по схеме на фиг. 1 пожарная опасность возрастает в 1,3 раза и т.д.

Таким образом, предложенйый способ оценки пожарной опасности силовых установок в зависимости от применяемых двигателей, схем силовых .установок, температурных режимов

Пожароопасная зона

»

ГТД с ТОпливОм

1 1 1 I

Карбюраторный двигатель с топливом т-ь 1

»

ВА T-1 T-2 TC-1

BA Т1 Т2 Т5 ТС1

329 328 329 328 298 298 298 298 298

810 810 810 810 810

841 840 841 840

1041 1040 1041 1040

1010 1010 1010 1010 1010

1883 "1883 1883 1883 1883

1914 1913 1914. 1913

359 358 359 358 329 328 328 328 328 б 1813 1814 1813 1814 1813 Зажигание отсутствует

;" 73 6292 . 6298. 6292 6298 6292 4329 4329 4329 4329 329

Таблица 2 и

Пожароопасная зона

Карбюраторный двигатель с топливом

ГТД с топливом

BA T-1 T-2 Т 5 TC-1

BA T-1 T-2 T-5 TC-1

432 430 431

1 427

429 323 324 323 324 323

944 942 943 941 . 835 836 835 836 835

2 939

3 Топливо не попадает.

Топливо не попадает

4 Топливо не попадает

Топливо не попадает

444 338 339 338 339 338

5 442

6 1912

447 445 446

1917 1915 1916 1914 Зажигание отсутствует

3740 3732 3736 3728 1496 1499 1496 1499 1496

K Т 3720

4 >+ 4

° »»»

1 328

2 ..840

3 1040

4 . 1913

5 358 и характеристик применяемых топлив поэволяет активно влиять на снижение пожарной опасности энергетических машин, снижать расходы на проектные работы, изготовление и испытания их и особенно снизить число необходимых, но дорогостоящих огневых испытаний, Выпуск энергетических машин с пониженной пожарной опасностью .no f0 зволяет предупредить ущерб и возможные жертвы эа-счет предотвращенных пожаров этих машин в эксплуатаЦЩО е

Таблица 1.

1074544

Таблица 3

Схема

1 - Е

0,535

0,317

Табли,ца 4

Схема по фиг.

ВНИИПИ Заказ 420/6

Тираж 427 Подписное елее . Рнииал IIIIO " Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 ф д

0,692

0,409

0,476

0, 165

l I

0,532

О, 316

О, 365

0,127

0,617

0,366

0,424

0,147

0,484

0,287

О, 332

0,111

0,368

0,127