BADANIE ROZDZIAŁU WODY W FUNKCJI NATĘśENIA PRZEPŁYWU PRZEZ ELEMENTY WYLOTOWE WODNYCH URZĄDZEŃ GAŚNICZYCH

Transkrypt

1 BADANIE ROZDZIAŁU WODY W FUNKCJI NATĘśENIA PRZEPŁYWU PRZEZ ELEMENTY WYLOTOWE WODNYCH URZĄDZEŃ GAŚNICZYCH kpt.mgr inŝ. Agata DomŜał Techniczne Systemy Zabezpieczeń 1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i działaniem stałych wodnych urządzeń gaśniczych. Zakres ćwiczenia obejmuje badanie rozpraszania wody poniŝej i powyŝej rozpryskiwacza dla róŝnych rodzajów wodnych elementów wylotowych. W trakcie badania wykonywane są pomiary tryskaczy, zraszaczy i dysz mgłowych w zaleŝności od ich średnicy nominalnej. 2. WPROWADZENIE Stałe urządzenia gaśnicze wodne stosowane w celu zabezpieczania obiektów przed skutkami poŝarów są najbardziej rozpowszechnione spośród wielu innych takich jak gazowe, pianowe, parowe, aerozolowe czy proszkowe. Niewątpliwie jedną z przyczyn popularności tych urządzeń jest łatwość dostępu do środka gaśniczego jakim jest woda, która schładzając środowisko poŝaru zapobiega jego rozprzestrzenianiu się ponad 90% poŝarów jest gaszonych przy uŝyciu właśnie tego środka. Nie jest to bez znaczenia jeśli zwaŝymy na małe prawdopodobieństwo zalania i związane z tym niewielkie straty materiałowe. WaŜnym powodem jest równieŝ automatyka takiego urządzenia począwszy od wczesnego wykrycia poŝaru i natychmiastowego ogłoszenia alarmu poŝarowego poprzez bezzwłoczne działanie wodą na źródło poŝaru do momentu wyłączenia w chwili gdy niebezpieczeństwo zostanie zaŝegnane. Zasadniczą cechą działania stałych urządzeń gaśniczych tryskaczowych jest zupełna niezaleŝność od udziału ludzi i w wyniku szybkiej lokalizacji moŝliwość skutecznego podjęcia działania w pierwszej fazie poŝaru, kiedy szanse ugaszenia ognia są największe. Dane statystyczne podają, Ŝe w większości przypadków stałe urządzenia wodne były skuteczne albo utrzymywały poŝar pod kontrolą, więcej niŝ połowa poŝarów została ugaszona bez ingerencji człowieka, natomiast niewielka nieskuteczność wynikała z przyczyn nieodpowiedzialności ze strony projektanta, uŝytkownika lub braku konserwacji. NaleŜy

2 równieŝ zaznaczyć fakt, Ŝe zagroŝenie Ŝycia lub zdrowia ludzkiego jest właściwie zerowe woda schładzając palące się materiały powoduje zmniejszanie ilości wydzielającego się dymu i ciepła co ułatwia ewakuację. Woda jako środek gaśniczy powoduje przerwanie procesu spalania w następstwie obniŝenia temperatury strefy spalania do temperatury gaśnięcia, odebranie ciepła z materiału palnego i obniŝenie jego temperatury poniŝej temperatury zapalenia, wytworzenie warstwy izolującej między materiałem palnym a strefą spalania, obniŝenie stęŝenia tlenu i neutralizację przebiegu reakcji palenia. Biorąc pod uwagę róŝnorodność rozwiązań konstrukcyjnych budynków bardzo istotną oprócz podstawowych parametrów urządzeń wodnych tj. intensywność zraszania czy powierzchnia działania jest wiedza na temat całkowitego wypływu wody bezpośrednio w dół dla ochrony przestrzeni, a takŝe w górę dla ochrony przestrzeni stropowych lub ich chłodzenia. Wiedza ta jest szczególnie waŝna przy doborze rodzaju tryskacza dla konkretnych warunków technicznych i konstrukcyjnych zabezpieczanego obiektu. Norma PN-EN Stałe urządzenia gaśnicze. Podzespoły urządzeń tryskaczowych i zraszaczowych zawiera wymagania konstrukcyjne oraz eksploatacyjne dotyczące tryskaczy, które uruchamiają się poprzez zmianę połoŝenia elementu lub rozsadzenie szklanej ampułki pod wpływem ogrzewania. Punkt powyŝszej normy określa granice udziału rozpraszanej wody poniŝej rozpryskiwacza dla badanych tryskaczy (tab.1). Tabela 1 Wypływ wody w dół poniŝej rozpryskiwacza Typ tryskacza Tryskacze klasyczne Tryskacze rozpylające Tryskacze rozpylające o płaskim strumieniu rozproszonej wody Udział rozpraszanej wody poniŝej rozpryskiwacza od 40% do 80% od 80% do 100% od 85% do 100% Załącznik D.3 tej normy określa sposób pomiaru rozdziału wody powyŝej i poniŝej rozpryskiwacza dla tryskaczy wiszących i stojących o średnicach nominalnych 10, 15 i 20 mm, a takŝe parametry przepływu wody (tab.2). 2

3 Tabela 2 Parametry przepływu wody Średnica nominalna otworu mm NatęŜenie przepływu wody przez tryskacz l/min Główne elementy stałego wodnego urządzenia gaśniczego element wylotowy urządzenie kontrolnoalarmowe zbiornik zapasu wody pompa przewód zasilający przewód rozdzielczy przewód rozprowadzający Rys.1. Prosty schemat ideowy stałego urządzenia gaśniczego wodnego 3. OPIS STANOWISKA LABORATORYJNEGO 3

4 Tryskacze instalowane były poziomo w komorze do badań o wymiarach 140x60x70cm (rys.2) Rysunek 2 Przyrząd do badania rozdziału wody poniŝej rozpryskiwacza. 1 tryskacz, umieszczony centralnie w otworze, z rozpryskiwaczem połoŝonym w linii środkowej, 2 okrągły otwór (o średnicy 400±5mm) o stępionych krawędziach, 3 - przegroda (15±1 mm grubości ±1 400±5 3 Rysunek 3 Plan umieszczenia tryskacza. 4

5 1 tryskacz, umieszczony centralnie w otworze, z rozpryskiwaczem połoŝonym w linii środkowej, 2 okrągły otwór (o średnicy 400±5mm) o stępionych krawędziach, 3 - przegroda (15±1 mm grubości fotografia 2. Komorę do badań ilustruje fotografia 1, natomiast tryskacz w trakcie badania Fot.1 Fot.2 Stanowisko badawcze składa się z następujących elementów: - komora badawcza o wymiarach 140x60x70[cm], - zbiornik pośredni o pojemności 5[m 3 ], - pompy CRE 16-60, - przepływomierz z przetwornikiem sygnału Q max = 500[l/min], 10[bar], - ciśnieniomierz z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym, 10[bar], - szafa sterująca. 5

6 Schemat blokowy stanowiska badawczego ilustruje rys.3. DOPŁYW WODY Z SIECI WODOCIĄGOWEJ 3 M Rysunek 4 schemat blokowy stanowiska badawczego. 1 komora badawcza, 2 przepływomierz, 3 szafa sterująca, 4 komora badawcza Błąd!4. PRZEBIEG ĆWICZENIA a) wybraną końcówkę wylotową zamontować w komorze do badań b) ustawić natęŝenie przepływu zgodnie z tabelą nr 2 c) na 60 sekund otworzyć zawór znajdujący się przed komorą badawczą d) przy pomocy sondy poziomu cieczy zmierzyć wysokość słupa wody pomiędzy przegrodą w przyrządzie do badania rozdziału wody poniŝej rozpryskiwacza e) obliczyć procentowy wypływ wody w dół poniŝej rozpryskiwacza 6

7 f) porównać otrzymane wyniki pomiarowe z tabelą nr 1 5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA a) opisać przebieg badania b) przedstawić schemat stanowiska badawczego c) przedstawić wyniki pomiarowe d) obliczyć procentowy wypływ wody e) porównać otrzymane wyniki z tabelą normową f) opracować wnioski 6. PRZYKŁADOWE BADANIA LABORATORYJNE KaŜdy pomiar przeprowadzono w czasie 60 s dla parametrów podanych w tabeli 2 i zmierzono objętość zebranej wody w kaŝdym pojemniku pomiarowym komory badawczej za pomocą sondy poziomu cieczy mierzącej wysokość słupa wody w zakresie mm. Dla kaŝdego rodzaju tryskacza pomiary wykonano trzykrotnie przy jednakowych parametrach przepływu. Rozpryskiwacze były umieszczone wewnątrz komory w taki sposób, aby teoretyczna linia podziału między dwoma przestrzeniami gromadzącymi wodę przecinała punkt na osi tryskacza, w którym rozproszona woda porusza się w znacznej ilości równolegle do płaszczyzny przegrody. PoniŜej przedstawiono wyniki pomiarów dla zbadanych tryskaczy klasycznych, rozpylających i rozpylających o płaskim strumieniu, a takŝe dla zraszacza. Przeprowadzone pomiary pozwoliły określić rozdział wody dla tych tryskaczy przy normowych parametrach przepływu i porównać wyniki badań z dopuszczalnymi udziałami rozpraszanej wody poniŝej rozpryskiwacza. Tryskacz klasyczny Średnica nominalna Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 otworu powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej 10 15,7 dm 3 31,4 % 34,3 dm 3 68,6 % 13,9 dm 3 25,78 % 39,5 dm 3 73,97 % 14,4 dm 3 26,37 % 40,2 dm 3 73,62 % 7

8 15 21,3 dm 3 40,1 dm 3 19,8 dm 3 49,6 dm 3 21 dm 3 49,9 dm 3 34,69 % 65,31 % 28,5 % 71,5 % 29,61 % 70,39 % 20 34,8 dm 3 58,3 dm 3 32,9 dm 3 57,2 dm 3 29,8 dm 3 58,1 dm 3 37,38 % 62,62 % 36,51 % 63,49 % 33,9 % 66,1 % Tryskacz rozpylający Średnica nominalna Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 otworu powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej 10 9,4 dm 3 18,65 % 41 dm 3 81,35 % 9,2 dm 3 18,47 % 40,6 dm 3 81,53 % 9,2 dm 3 18,36 % 40,9 dm 3 81,64 % 15 11,29 dm 3 18,51 % 49,71 dm 3 81,49 % 11,34 dm 3 18,46 % 50,1 dm 3 81,54 % 10,98 dm 3 18,37 % 48,8 dm 3 81,63 % 20 7,81 dm 3 11,08 % 62,66 dm 3 88,92 % 8,76 dm 3 11,81 % 65,4 dm 3 88,19 % 8,92 dm 3 12,32 % 63,48 dm 3 87,68 % Tryskacz rozpylający stojący o płaskim strumieniu rozproszonej wody Średnica nominalna Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 otworu powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej 10 2,7 dm 3 5,14 % 49,73 dm 3 94,86 % 3,1 dm 3 5,9 % 49,52 dm 3 94,1 % 3,2 dm 3 5,99 % 50,2 dm 3 94,01 % 15 3,6 dm 3 6,08 % 55,6 dm 3 93,92 % 3,8 dm 3 6,27 % 56,73 dm 3 93,73 % 2,9 dm 3 5,1 % 53,96 dm 3 94,9 % 20 5,9 dm 3 6,25 % 88,45 dm 3 93,75 % 5,3 dm 3 5,79 % 86,24 dm 3 94,21 % 6,1 dm 3 6,58 % 86,47 dm 3 93,42 % Tryskacz rozpylający wiszący o płaskim strumieniu rozproszonej wody 8

9 Średnica nominalna Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 otworu powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej 10 7,3 dm 3 14,48 % 43,1 dm 3 85,52 % 7,8 dm 3 15,38 % 42,9 dm 3 84,62 % 8,1 dm 3 15,88 % 42,9 dm 3 84,12 % 15 8,38 dm 3 14,18 % 50,7 dm 3 85,82 % 8,4 dm 3 14,43 % 49,8 dm 3 85,57 % 8,76 dm 3 14,83 % 50,3 dm 3 85,17 % 20 12,8 dm 3 14,16 % 77,6 dm 3 85,84 % 12,1 dm 3 13,77 % 75,8 dm 3 86,23 % 11,9 dm 3 13,05 % 79,3 dm 3 86,95 % Zraszacz Średnica nominalna Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 otworu powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej powyŝej poniŝej 10 44,78 dm 3 91,16 % 4,34 dm 3 8,84 % 45,6 dm 3 91,6 % 4,18 dm 3 8,4 % 46,29 dm 3 92,08 % 3,98 dm 3 7,92 % 15 55,12 dm 3 91,97 % 4,81 dm 3 8,03 % 57,3 dm 3 93,1 % 4,25 dm 3 6,9 % 55,8 dm 3 91,63 % 5,1 dm 3 8,37 % 20 84,67 dm 3 93,11 % 6,27 dm 3 6,89 % 85,2 dm 3 93,45 % 5,97 dm 3 6,55 % 85,1 dm 3 92,88 % 6,52 dm 3 7,12 % 7. PYTANIA KONTROLNE 1. W jaki sposób wyznacza się rozdział wody poniŝej rozpryskiwacza? 2. Jaki jest czas trwania pomiaru końcówek wylotowych dla poszczególnych średnic nominalnych końcówek wylotowych? 3. Jakie główne elementy wchodzą w skład przyrządu do badania rozdziału wody? 4. Wymień podstawowe wodne końcówki wylotowe i podaj ich definicje. 5. W zaleŝności od rodzaju tryskacza wymień udział rozpraszanej wody poniŝej rozpryskiwacza. 6. W zaleŝności od średnicy nominalnej otworu wymień natęŝenia przepływu wody przez tryskacz. 9

10 Literatura 1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003r. w sprawie ochrony przeciwpoŝarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. Nr 121, poz. 1138). 2. Polska Norma PN-EM : Stałe urządzenia gaśnicze. Podzespoły urządzeń tryskaczowych i zraszaczowych. Część 1: Tryskacze 3. Praca badawcza własna BW/E-422/8/20. Badanie rozdziału wody w funkcji natęŝenia przepływu przez elementy wylotowe wodnych urządzeń gaśniczych. 10