RU1787445C - Система пассивного тушени гор щего жидкого металла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к противопожарной технике и позвол ет повысить эффективность тушени . Система пассивного тушени  гор щего жидкого металла содержит соединенные между собой посредством переливных патрубков емкости, снабженные приемным и сливным элементами, причем переливные патрубки имеют Г-образную форму и установлены в одной из емкостей входным торцом у дна емкости, а в соседней - выходным торцом у дна емкости , в зоне сочленени  патрубков емкости имеют отверсти , а патрубки установлены на высоте, обеспечивающей незаполн емый объем емкости высотой Н 0,11d , где Н - незаполн ема  высота, ad- эквивалентный диаметр канала . 3 ил.

Description

ел С

Изобретение относитс  к пожарной технике и может быть использовано в энергетике , химической технологии и отрасл х народного хоз йства, использующих металлы щелочной группы.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности тушени , обеспечение удобства сборки, монтажа, демонтажа и ремонтопригодности устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что система пассивного тушени  гор щего жидкого металла, содержаща  две или более соединенные между собой посредством переливных патрубков емкости, кажда  из которых снабжена приемным и сливным элементами, переливные патрубки выполнены Г-образной формы и установлены входным и выходным торцом у дна емкости, а в зоне сочленени  емкостей на станках патрубков имеютс  сквозные отверсти , обращенные к приемным элементам, причем

патрубки установлены на высоте, обеспечивающей незаполн емый объем емкости высотой

A 0,11d2 363KB, мм,

где Н - незаполн ема  высота каналов приемного элемента,

йэкв эквивалентный диаметр канала.

Выполнение переливных патрубков Г- образной формы и размещение их выходных торцов у дна емкости и на высоте, обеспечивающей незаполн емый объем емкости высотой Н 0,11236 существенно упрощает сборку и процесс ликвидации последствий аварии.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема за вл емой системы тушени ; на фиг. 2 - пример креплени  опорной решетки; на фиг. 3 - пример стыковки отдельных емкостей.

Кажда  емкость 1 системы тушени  имеет плоские вертикальные боковые стенки, в

N

00 :vl

Јь

с 

которых размещены приемные элементы 2 с вертикальными каналами, представл ющие собой цельнометаллическую конструкцию . Система снабжена опорной решеткой 4, состо щей из независимых частей, кажда  которых предназначена дл  одной емкости. ;.

В каждом пространстве, ограниченном вертикальными стенками приемных элементов , ус т§Ур)ёлёнь1 горизонтальные металлические пластины 5, предназначенные дл  резкого снижени  интенсивности естественной конвекции. Число пластин зависит от количества жидкости, вмещаемой одной емкостью.

При максимальном заполнении каждой емкости над поверхностью металла должна располагатьс  хот  бы одна пластина. Рассто ние между пластинами устанавливаетс  в пределах от 20 до 40 мм. В вертикальных стенках емкостей размещены патрубки 6, предназначенные дл  перетека- ни  жидкого металла. В верхней части патрубков имеютс  отверсти  7, диаметром не более 3 мм, необходимые дл  вытеснени  воздуха металлом, запблн ющим емкость, Над вертикальными стенками смежных емкостей установлены обтекатели 8, предназначенные дл  защиты от протечек металла в местах стыковки.

Система работает следующим образом.

Поток гор щего металла сквозь решетку 4 попадает на приемный элемент 2 одной из емкостей и через вертикальные каналы 3, имеющие зазоры в нижней части, стекает на дно емкости (схема движени  жидкого металла обозначена на фиг. 1 стрелками). По мере заполнени  емкости жидким металлом , через фиксированные зазоры в элементах устройств избыток воздуха вытесн етс  в атмосферу. Уровень заполнени  каждой емкости ограничен высотой размещени  внутреннего диаметра отверстий горизонтальной части патрубков 7 дл  перетекани  металла. Максимальное заполнение каждой ем кости (также как и промежуточные уровни заполнени ) рассчитано на обеспечение условий самотушени  гор щего металла. Так в вертикальных каналах 3 незаполненной остаетс  часть высотой Н (фи, 1),  вл юща с  предельной дл  горени  металла. При нормальных услови х Н  вл етс  функцией эффективного диаметра d одного кана- ла и определ етс  из соотношени  Н 0,11d2 36

В пространствах под приемными элементами эффективное тушение металла обеспечиваетс  горизонтальными пластинами 5 и зазорами 6 , исключающими перетекание конвективных газовых потоков. Поверхность жидкого металла совместно с горизонтальной пластиной образует плоский газовый слой, в котором процесс тепломас- сообмена осуществл етс  посредством  чеек Бенара. При этом происходит прогрев пластины, уменьшаетс  перепад температур в вертикальном направлении. В резуль- тате, естественно., конвективное движение

газовой среды в слое вырождаетс  и вблизи поверхности металла создаютс  критические дл  процесса горени  газодинамические услови .

Конструкци  патрубков дл .перетекани  жидкого металла из емкости также создает услови  дл  подавлени  процесса горени , поскольку их входные или выходные торцы направлены вниз (фиг. 1). Такое размещение создает в патрубках прогретый

газовый слой за счет накоплени  гор чего газа в верхней горизонтальной их части. Вследствие этого резко ограничиваетс  естественна  конвекци  внутри патрубков и горение металла прекращаетс . За счет Гобразной формы патрубков формируетс  гидрозатвор и полностью исключаетс  распространение коивективных потоков между емкост ми, из-за которых обычно не прекращаетс  горение металла в известных

разработках аналогичного назначени . Предлагаема  система обеспечивает локализацию проливов гор щего металла, поскольку заполнение соседних емкостей происходит только после наполнени  той, в

которую стекает гор щий металл. Если произошла утечка небольшого количества металла , то заполн етс  соответствующее число емкостей, а остальные емкости остаютс  чистыми. На фиг. 3 представлен фрагмент системы дл  тушени  жидких металлов, состо щий из дев ти емкостей. В каждой емкости 1 размещено два приемных элемента 2 с вертикальными каналами 3. Стрелками показаны направлени  движени  жидкого металла дл  варианта, когда центральна  емкость  вл етс  приемной. Опорна  решетка на фиг. 3 не обозначена. Предложенна  система тушени  гор щего при аварийном проливе металла работает на принципе подавлени  естественной конвекции до значений, предельных дл  процесса горени , а также  вл етс  надежным средством борьбы с пожарами, не требующим применени  специальных

порошковых составов, устройств их подачи и систем сигнализации. При этом не требуетс  участи  людей, что крайне важно, если протечки произошли, например, в контуре с повышенной радиоактивностью.

Экспериментальные исследовани  и полигонные испытани  за вл емого устройства показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначени , за вл ема  конструкци  позвол ет повысить эффективность тушени  гор щих щелочных металлов, в особенност х сплава натрий-калий, упрощает процесс монтажа и демонтажа, а также ремонтопригодности системы при ликвидации аварийного пролива . Сборка системы производитс  следующим образом. Кажда  емкость совмещаетс  отверсти ми с соседней. Затем в эти отверсти  вставл ют патрубки 7 входными торцами вниз и посредством резьбового соединени  плотно ст гивают емкости. Далее в емкости помещают приемные элементы 2 в собранном виде, которые креп т болтами к вертикальным стенкам емкостей с обеспечением зазора 0,7-1,0 мм. Затем устанавливают обтекатели 8 и на каждую емкость кладут части опорной решетки 4. Разборку системы после удалени  металла производ т в обратном пор дке. После окончани  пролива и завершени  процесса тушени  вс  система охлаждаетс  естественным образом до температуры 298-303 К. Затем в каждую емкость через зазоры вблизи вертикальных стенок заливаетс  слой обезвоженного керосина толщиной 15-20 мм, который надежно изолирует поверхность металла от кислорода воздуха. После этого, при наличии защитного сло , начина  с крайней емкости, снимаютс  решетка, приемные элементы и производитс  удаление сплава последовательно из каждой емкости . Очищенную емкость отсоедин ют и приступают к близлежащей. Соотношение, определ ющее взаимосв зь между параметрами Н и выполнение которого создает услови  потухани  дл  гор щего металла, определено на основании обработки и обобщени  экспериментальных данных, полученных на эвтектическом сплаве натрий-калий .

Обозначенные на фиг. 1 зазоры предназначены дл  вытеснени  воздуха и ограничени  естественной конвекции. Величина зазоров, определенна  экспериментально, равна  0,7-1,0 мм, устанавливаетс  с помощью специальных прокладок или шайб. Зазоры устанавливаютс  в местах соединений приемных элементов, а также в местах соединений вертикальных стенок емкостей с приемными элементами. Идентичные зазоры устанавливаютс  по всему периметру горизонтальных пластин.

В зависимости от потребностей предпри ти  определение площади системы тушени , размеров стыкуемых емкостей, их

высоту, а также размеры тушащих элементов в каждом конкретном случае производитс  следующим образом.

Пусть требуетс  подавить процесс горени  и существенно снизить выделение токсичных аэрозолей при аварийном истечении 5000 литров металла. При этом по условию обща  высота системы самотушени  не должна превышать 250 мм. Практические оцен0 ки показали, что оптимальный размер каждой емкости, которые состыковываютс  в систему,составл ет 700x700 мм. Пусть уровень заполнени  емкости сплавом равен 100 мм. Следовательно обьем металла, при5 нимаемый одной емкостью, составл ет 7хЮ2х7хЮ2х102 49x106 мм или 49 л. Общее число емкостей 5000:49 101 шт. При этом площадь системы составит: (0,7 хЮ) (0,7x10) + 0,49 м 49,5 м2. При уровне

0 заполнени  200 мм, когда допустима  высота системы тушени  больше 250 мм, дл  приема 5000 листов сплава потребуетс  площадь 25,5 м

Исход  из трудоемкости изготовлени  и

5 полноты использовани  объема емкостей, оптимальное число приемных элементов в каждой из них соответствует 4. Требуема  высота системы тушени  рассчитываетс  с учетом угла наклона поверхностей прием0 ных элементов, который устанавливаетс  в пределах 30-45° относительно горизонтальной плоскости. При этом в зависимости от уровн  заполнени  емкостей, угла наклона приемных элементов и заданной высоты

5 системы тушени  по соотношению определ етс  d -требуемый гас щий диаметр вертикальных каналов.

В насто щее врем  не существует эффективных средств тушени  гор щих метал0 лов щелочной группы. Применение описанной системы позвол ет решить эту проблему и обеспечить надежное тушение гор щего при аварийном проливе металла,- а также резко снизить выделение токсично5 го дыма.

В св зи с отсутствием исходных данных определение экономического эффекта в насто щее врем  не представл етс  возможным .

Claims (1)

1. 0 Формулаизобретени 

   Система пассивного тушени  гор щего жидкого металла, содержаща  по меньшей мере две соединенные междусобой посредством переливных патрубков емкости, каж5 да  из которых снабжена приемным и сливным элементами, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности тушени  при обеспечении удобства эксплуатации , переливные элементы выполнены в виде патрубков Г-образной формы и установлены в одной емкости входным торцом у высоте, обеспечивающей незаполн емый дна емкости, а в соседней - выходным тор- объем емкости высотой Н 0,11d , мм,

   цом у дна емкости, причем в зоне сочленени  патрубков емкости имеют сквозные отверсти , обращенные к приемным эле- 5 ментам, причем патрубки установлены на

   где Н - незаполн ема  высота каналов приемного элемента;

   d - эквивалентный диаметр канала.

   L--J.---г----Ј--S I----7

   высоте, обеспечивающей незаполн емый объем емкости высотой Н 0,11d , мм,

   где Н - незаполн ема  высота каналов приемного элемента;

   d - эквивалентный диаметр канала.