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控制七氟丙烷實際應用濃度的方法
日期:2025-04-26 13:24
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摘要:
王致新
(天津兆龍軟件公司)
具體到某一個七氟丙烷滅火系統(tǒng)中的滅火劑都是以固定充裝比儲存在高壓儲瓶內的,即每個儲瓶中充裝的滅火劑重量是一定的。防護區(qū)一旦發(fā)生火情,滅火系統(tǒng)動作時,實際噴放到防護區(qū)內滅火劑的質量是通過計算確定的若干個儲瓶中充裝的(除瓶中的剩余量外)全部滅火劑。因為滅火劑的噴放只能是儲瓶充裝量的整數(shù)倍,所以滅火劑在防護區(qū)內的實際應用濃度通常會大于設計滅火濃度。特別是組合分配系統(tǒng),由于各防護區(qū)的容積不同,防護區(qū)內的可燃物也不盡相同,所以各防護區(qū)的設計滅火濃度及滅火劑的用量也不相同。但是,每個防護區(qū)滅火時動作的儲瓶數(shù)只能是整數(shù)。因此,每個防護區(qū)內的實際應用濃度與各自的設計滅火濃度之比通常都大于1。如果設計不當,實際應用濃度往往遠大于設計滅火濃度,且比值的差別可能相當大。
美國NFPA2001《潔凈氣體滅火系統(tǒng)設計標準》第1-5.1.2.2條規(guī)定:“為了防止危害人體健康,防護區(qū)(海平面高度上)內氧的濃度不得低于16%。在一般防護區(qū)內任何鹵代氫滅火劑(包括七氟丙烷在內)的實際應用濃度不得大于標準中給定設計濃度的24%”。
這就是說,NFPA2001中規(guī)定:實際應用濃度不得比設計滅火濃度大24%,否則會影響人體健康。其目的在于確保防護區(qū)內氧的濃度不低于16%。
我國國家標準GB50370 – 2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.3.6條規(guī)定:“防護區(qū)實際應用的濃度不應大于滅火設計濃度的1.1倍”,但未說明給出這一要求的原因。
我國規(guī)范對七氟丙烷滅火系統(tǒng)的此項嚴格要求對于系統(tǒng)設計,特別是對組合分配系統(tǒng)的設計帶來了很**煩。儲瓶容積及藥劑充裝量如果選定不當就無法保證規(guī)范的上述規(guī)定,但確定這兩項參數(shù)卻有很大難度。
為了確保設計符合我國規(guī)范的要求,這一問題迫切需要加以解決。
1、七氟丙烷的實際用量和實際噴射濃度
規(guī)范規(guī)定:七氟丙烷在某一防護區(qū)的設計用量
W=KVC/S(100-C) ------------------------------------------ (1)
其中 W---滅火設計用量或惰化設計用量(kg)
V---防護區(qū)總容積(m3)
C--- 設計滅火或惰化濃度(%)
S--- 比容(m3/kg)
K--- 海拔高度系數(shù)
若該防護區(qū)不包括儲瓶剩余量的實際用量為W′,實際應用濃度為C′
則 W′= KVC′/ S(100-C′) --------------------------------- (2)
該防護區(qū)內的實際用量與設計滅火或惰化用量之比
W′/ W=[KVC′/ S(100-C′)] /[KVC/S(100-C)] ------- (3)
或該防護區(qū)內的實際應用濃度與設計滅火或惰化濃度之比
C′/ C = W′(100-C) /W(100-C′) -------------------- (4)
《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中規(guī)定,獨立防護區(qū)或組合分配系統(tǒng)中任何一個防護區(qū)內的C′/ C均不應大于1.1。
根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》附錄A的規(guī)定,七氟丙烷的設計滅火濃度和設計惰化濃度的*大值分別是:10.1%和13.6%,
1.1 對于*大設計滅火濃度
C′max=1.1X10.1=11.11%
C′max/ C =(100-11.11) W′/(100-10.1) W
或 C′max/ C =0.999 W′/ W ------------------------------- (5)
1.2 對于*大設計惰化濃度
C′max=1.1X13.6=14.96%
C′max/ C =(100-14.96) W′/(100-13.6) W
或 C′max/ C =0.984 W′/ W ------------------------------- (6)
1.3 如果控制C′max/ C≦ 1.1
則對于滅火 W′/W≦1.1/0.999 =1.1179 ----------------- (7)
對于惰化 W′/W≦1.1/0.984=1.1011 ----------------- (8)
從(6)和(7)式可見:只要控制任何一個防護區(qū)內的實際用量(不包括儲瓶剩余量)與設計用量之比 W′/ W≦1.1,就能確保所有防護區(qū)中的實際應用濃度與設計濃度之比不大于1.1.。
2.如何選定儲瓶容積和充裝量
基本原理
假定第i個防護區(qū)的設計用量為Wi,單個儲瓶的充裝量為g
則該防護區(qū)所需的儲瓶數(shù)為Ni= Wi/g
Ni的值只能是向上取整數(shù),且一般情況下每個防護區(qū)所需的瓶組數(shù)是不同
的。但是,通過用級差為1的一系列級數(shù)g進行試算,找出能同時滿足各個防護區(qū)內 C′max / C≦1.1 要求的若干個g 值。
因此,對于只有一個防護區(qū)的七氟丙烷滅火系統(tǒng)只要從可滿足該防護區(qū)上述
條件的一組g 值(這組數(shù)值的數(shù)量會比較多);根據(jù)較大值確定儲瓶容積即可。但是,對于組合分配系統(tǒng),則必須尋找能同時滿足所有防護區(qū)內C′max /C≦1.1的所有g值(這組數(shù)值的數(shù)量相對較少),再盡量根據(jù)g 值序列中的較大者作為充裝量來選定儲瓶容積。但g的值應以儲瓶產品系列中容積規(guī)格*大的儲瓶所允許的*大充裝量為極限。g的值一旦確定,儲瓶中的充裝量即確定,在對任何防護區(qū)進行計算時儲瓶規(guī)格和充裝量都維持不變。
要做到這一點,必須從g=1 (kg)開始,以1為級差遞增依次遞增對所有
防護區(qū)進行試算,找出能同時滿足上述要求的g的系列數(shù)據(jù)。規(guī)范規(guī)定:七氟丙烷組合分配系統(tǒng)的*大防護區(qū)數(shù)量不得大于8個。因此,這種試算就要找出可同時滿足*多為8個防護區(qū)的g值的系列數(shù)據(jù),然后盡可能根據(jù)較大的g值找到當前市場上可提供的適當容積的儲瓶。這一方法能*經濟、合理地選定儲瓶容積和確定每個儲瓶的充裝量。
顯然,這一過程用手工操作極為困難,必須通過計算機來完成。但是,如果
組合分配系統(tǒng)中各防護區(qū)的容積差別很大,特別是其中如果包含體積較小的防護區(qū)時,因其所需的儲瓶數(shù)很少,常常無法得到合理的結果。這種情況又該如何處理呢?通過以下實際例題可以更加清楚地了解這一過程
3. FM-200的實際應用濃度和實際噴放時間
根據(jù)(2)式,實際應用濃度
C′= SW′(100-C′) /KV
或 C′ = 100SW′/(KV+SW′) ---------------------------- (9)
實際噴射放時間
t′=60 W′/Q (s) ----------------------------------------- (10)
W′--- 防護區(qū)七氟丙烷的實際噴放用量(kg)
Q --- 集流管中七氟丙烷的質量流量(kg/min)
4. 結論
《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.3.6條規(guī)定:“防護區(qū)實際應用的濃度不應大于滅火設計濃度的1.1倍”,這一要求為七氟丙烷滅火系統(tǒng),特別是組合分配系統(tǒng)的設計帶來很大困難。若儲瓶選擇或單瓶充裝量確定不當,就無法滿足規(guī)范的這一強制性要求。
本文提出了解決這一問題的方法。兆龍軟件公司根據(jù)這一方法已成功地開發(fā)了一種軟件。它可非常方便地根據(jù)各防護區(qū)的容積和設計滅火濃度經濟合理地確定儲瓶容積和單瓶充裝率,以及是否存在不適合進入組合分配系統(tǒng)的防護區(qū),并可確保每個防護區(qū)的實際應用濃度與設計滅火濃度之比不大于1.1。
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