CC BY
13
ИДЕАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - ВАЖНЫЙ АСПЕКТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Д.В. Каргашилов, начальник кафедры, Некрасов А.В., доцент кафедра, к.т.н., доцент ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Современный уровень развития промышленных технологий выдвигает жесткие требования к техническому оформлению процессов и предполагает комплексное решение, как технологических задач, так и вопросов автоматизации, пожаровзрывобезопасности, экологической безопасности, охраны труда.
Перспективное технологическое оборудование помимо качественного исполнения своих основных функций обязано быть восприимчивым к средствам обеспечения функций вспомогательных. Однако решение задачи согласования двух и более функциональных элементов технологической системы, процесс достаточно сложный.
Создание принципиально нового и проведение модернизации существующего оборудования возможно только на основе научно обоснованных принципов разработки технологического оборудования. В качестве общей базы для обоснования методов проектирования машин и аппаратов различного назначения может выступать принцип идеализации.
Сущность концепции идеального моделирования заключается в абстрагировании от известных технических решений и в формулировании идеальных требований к оборудованию, затрагивающих только его основные качества и свойства.
Декларирование принципов идеального решения проблемы не приводит к непременному созданию идеальной машины или идеального аппарата. Тем не менее, четкое формулирование конечных целей создает предпосылки для организации поиска конструктивного исполнения проектируемого оборудования, которое соответствовало бы уровню идеального решения данной проблемы.
Методика и приемы поиска идеальных решений таковы, что машины и аппараты, разработанные на базе узкоспециализированных моделей, удовлетворяют ряду требований, предъявляемых к моделям для смежного оборудования и в целом для технологической линии [1]. Более того, и что особенно важно, идеализированное решение технологических проблем создает предпосылки для решения сопутствующих важных задач, в частности, разработки оборудования, отвечающего требованиям системы предотвращения пожаров [2].
Предлагаемая концепция идеального моделирования была применена при разработке конструкций циклонов - наиболее распространенных аппаратов для инерционной очистки газовых выбросов от пыли. Основанием для выбора данного оборудования послужили основные
положения государственного стандарта [3], в котором говорится, что одним из основных факторов пожаровзрывоопасности циклонов, является наличие в его объеме взрывоопасной концентрации пыли.
Рис. 1. Модель идеального циклона На рис. 1 представлена схема, подробно раскрывающая алгоритм поступательного движения от идеализированных требований к реальным конструкциям циклонов.
Анализ данной модели и поиск новых технических решений рассмотрим на примере. В качестве технического задания выдвинем условия - обеспечение минимального времени нахождения частиц пыли во взвешенном состоянии и предотвращение взвихривания осажденных частиц в части отвода очищенных газов, что обеспечит снижение количество пыли
в циклоне находящейся во взвешенном состоянии и обеспечит тем самым поддержание безопасной концентрации горючего вещества в среде окислителя.
Для реализации первого условия необходимо обеспечить минимальное время осаждения. Данное требование при постоянной скорости осаждения может быть выполнено за счет снижения пути, пройденного частицей пыли до стенки аппарата. Достичь этого можно изменением конфигурации корпуса аппарата, что реализовано в известных циклонах с коническим корпусом, или размещением в аппарате дополнительных конструктивных элементов.
Второе условие реализуется в случае обеспечения максимальной скорости вывода частиц из аппарата и минимального времени нахождения частиц в аппарате. Как видно из схемы, эти требования также могут быть достигнуты при использовании дополнительных конструктивных элементов.
Описанная совокупность требований, условий их достижения и технических решений не реализована в настоящее время конструктивно и требует проведения конструкторских и исследовательских работ.
Нами разработана конструкция циклона, являющаяся техническим воплощением отмеченных требований (рис. 2).
В корпусе циклона установлена вставка в форме винтовой поверхности, имеющая бортик со щелевыми улавливающими отверстиями. Бортик сокращает время осаждения частиц. Осевшие частицы пыли проходят через щелевые улавливающие отверстия и попадают на поверхность вставки. При этом бортик служит барьером, препятствующим взвихриванию частиц и их выносу из аппарата с выходящим газовым потоком. Наличие винтовой вставки также способствует увеличению скорости отвода частиц, как из зоны взвихривания, так и из аппарата. Так же винтовая вставка дополнительно препятствует обратному выносу за счет действия сил трения.
На конструкцию циклона подана заявка на изобретение, а выбор параметров вставки осуществляется на основе разработанной нами математической модели.
Рассмотренный пример подтверждает - концепция идеального моделирования позволяет выявить не реализованные направления совершенствования технологического оборудования.
Рис. 2. Циклон, разработанный на основе идеальной модели 1 - цилиндроконический корпус, 2 - входной патрубок, 3 - выходной патрубок, 4 - вставку в форме винтовой поверхности, 5 - бортик со щелевидными улавливающими
отверстиями, 6 - разгрузочный патрубок.
Основанная на данной концепции методика теоретических и экспериментальных исследований, а также конструкторских разработок технологического оборудования, будет направлена, как на обеспечение технологической эффективности, так и на повышение пожарной безопасности технологических процессов.
Список литературы
1. Некрасов А.В., Калач А.В., Исаев А.А. Идеальное моделирование -основа совершенствования системы противопожарной защиты предприятий// Пожаровзрывобезопасность. - 2011. - № 9. - С. 31-34.
2. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.08.2008г. №123-ФЗ
3. ГОСТ 12.1.041-83 «Пожаровзрывобезопасность горючих пылей общие требования».
