Устройство для формирования газовоздушной завесы для защиты населения от аварийно химически опасных веществ

Устройство для формирования газовоздушной завесы для защиты населения от аварийно химически опасных веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к средствам активной коллективной защиты органов дыхания людей от ядовитых или отравляющих веществ.

В случае аварии на химических производствах, использующих сильнодействующие или ядовитые вещества, или аварий при их транспортировке в окружающую среду выливается или выбрасывается значительное количество таких веществ. Образующееся облако паров распространяется в атмосфере на большие расстояния, создавая зону заражения с концентрацией ядовитых веществ в приземном слое атмосферы, опасной для людей. Аналогичная ситуация может сложиться при авариях на объектах хранения или уничтожения химических отравляющих веществ.

Известен способ активной коллективной защиты населения от аварийно химически опасных веществ (АХОВ), заключающийся в уменьшении их концентрации в приземном слое атмосферы в селитебной зоне до значений, не опасных для жизни людей, путем рассеивания АХОВ в атмосфере с помощью защитной приземной плоской направленной вертикально вверх струйной газовоздушной завесы, расположенной между источником заражения аварийно химически опасными веществами и селитебной зоной и имеющей в плане форму дуги с центром дуги в источнике заражения [1].

Недостатком указанного способа является отсутствие установок для формирования защитной газовоздушной завесы необходимых длины и высоты.

Наиболее близким к данному изобретению является устройство для формирования газовоздушной завесы для защиты населения от АХОВ, содержащее приземный линейный источник теплоты, размещенный на поверхности почвы поперек содержащего АХОВ набегающего потока воздуха, в котором линейный источник теплоты, выделяющейся при сгорании природного газа, выполнен в виде размещенного над поверхностью почвы горизонтального трубопровода с перфорированной верхней частью [2]. В случае аварии на объекте в этот трубопровод подается природный газ и поджигается на выходе в атмосферу. При горении природного газа в атмосферном воздухе над трубопроводом формируется плоская свободно конвективная газовоздушная завеса.

Недостатком указанного устройства является низкая надежность его эксплуатации вследствие отсутствия защиты от перегрева. Линейный источник теплоты предназначен для выделения количества теплоты, достаточной для формирования устойчивой газовоздушной завесы. Величина этой теплоты должна быть чрезвычайно большой и вся выделяться в приземном слое при сгорании большого количества газа. Особенностью такого процесса горения являются большие размеры излучающего теплоту факела горящего газа, расположенного по возможности ближе к поверхности почвы. Плотность теплового лучистого потока, падающего на верхнюю часть трубопровода, при этом может достигать величины, достаточной для перегрева и разрушения трубопровода, что приведет к прекращению его эксплуатации.

Изобретение направлено на обеспечение надежной и безопасной эксплуатации при выделении тепловой мощности, достаточной для формирования устойчивой газовоздушной завесы.

Это достигается тем, что устройство для формирования газовоздушной завесы для защиты населения от аварийно химически опасных веществ выполнено в виде приземного линейного источника теплоты, выделяющейся при сгорании природного газа, содержит горизонтальный трубчатый газовый коллектор с перфорированной верхней частью. В отличие от известного к верхней перфорированной части горизонтального трубчатого газового коллектора примыкает дополнительный канал, образованный непроницаемыми продольными перегородками и наружной перфорированной стенкой, перфорированные стенки дополнительного канала выполнены концентрическими, их относительные длины одинаковы и составляют от 1/12 до 1/6 длины окружности, число и размеры перфораций на них одинаковы, а оси перфораций на одной из стенок расположены строго посередине в шахматном порядке между соответствующими осями на другой, наружная стенка дополнительного канала продлена в окружном направлении за боковые продольные перегородки симметрично в обе стороны на общую длину 1/2 окружности в виде цилиндрической оболочки и имеет продольные перфорации рядом с боковыми продольными перегородками, причем ширина перфораций равна высоте боковых продольных перегородок, а весь трубчатый газовый коллектор приподнят над поверхностью почвы и установлен на сплошной непродуваемой опоре.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вертикальный поперечный разрез устройства, на фиг.2 - вид сверху устройства с частично снятой наружной цилиндрической оболочкой.

Позиции на чертежах обозначают: горизонтальный трубчатый газовый коллектор - 1; перфорированная верхняя часть трубчатого газового коллектора - 2 с перфорациями 3; дополнительный канал - 4; непроницаемые боковые продольные перегородки - 5; наружная перфорированная стенка - 6 с перфорациями 7; цилиндрическая оболочка - 8; продольные перфорации - 9; сплошная непродуваемая опора - 10.

Устройство содержит горизонтальный трубчатый газовый коллектор 1 с перфорированной верхней частью 2, к которой примыкает дополнительный канал 4, образованный непроницаемыми боковыми продольными перегородками 5 и наружной перфорированной стенкой 6. Нижняя 2 и верхняя 6 перфорированные стенки дополнительного канала 4 выполнены концентрическими, их относительные длины одинаковы и составляют от 1/12 до 1/6 длины окружности. Размеры и число перфораций 3 на перфорированной верхней части 2 трубчатого коллектора 1 и перфораций 7 на наружной стенке 6 одинаковы, а оси перфораций 3 и 7 расположены строго посередине в шахматном порядке относительно друг друга. Наружная перфорированная стенка 6 продлена в окружном направлении за продольные боковые перегородки 5 симметрично в обе стороны в виде цилиндрической оболочки 8 на общую длину 1/2 окружности. В цилиндрической оболочке 8 выполнены продольные перфорации 9 рядом с боковыми продольными перегородками 5, причем ширина перфораций 9 равна высоте боковых продольных перегородок 5. Трубчатый горизонтальный коллектор 1 приподнят над поверхностью почвы и установлен на сплошной непродуваемой опоре 10.

Устройство работает следующим образом. Назначение устройства - обеспечение падежной и безопасной эксплуатации при выделении тепловой мощности, достаточной для формирования устойчивой газовоздушной завесы. При этом теплота должна выделяться в приземном слое как можно ближе к поверхности почвы. Для этого нужно сжигать большое количество природного газа и организовать его горение в виде широкого и низкого факела. В таких условиях выделяемая факелом в виде излучения теплота концентрируется в виде лучистого теплового потока высокой плотности. Особенно большую величину имеет лучистый тепловой поток, направленный вниз на газовый коллектор. Наружная перфорированная стенка 6 совместно с ее продолжением в виде цилиндрической оболочки 8 выполняет роль теплозащитного экрана, защищающего газовый коллектор 1 от радиационного потока высокой плотности, направленного от факела сгорающего газа.

Газ из трубчатого газового коллектора 1 вытекает через перфорации 3 в верхней его части 2 в дополнительный канал 4 в виде струй I. Ввиду того что оси перфораций 3 в стенке 2 расположены строго по середине в шахматном порядке относительно осей перфораций 7 в наружной перфорированной стенке 6, эти газовые струи I падают на сплошную часть наружной перфорированной стенки 6 между перфорациями, растекаются по ней и затем в виде таких же струй I вытекают через перфорации 7 в наружной перфорированной стенке 6 в радиальном направлении в атмосферу. При этом реализуется интенсивное струйное охлаждение поперечными газовыми струями I наружной перфорированной стенки 6, нагреваемой лучистым тепловым потоком от факела сгорающего в атмосфере газа. Вытекающие в атмосферу газовые струи I охлаждают перфорированную стенку 6, а сами струи при этом подогреваются. Боковые части газового коллектора 1 защищены от теплового лучистого потока от факела цилиндрическими оболочками 8. Их охлаждение обеспечивается потоками холодного подтекающего к факелу атмосферного воздуха.

Основная часть атмосферного воздуха подтекает к факелу в виде потока II выше цилиндрической оболочки 8, охлаждая ее внешнюю поверхность. Меньшая часть атмосферного воздуха в виде потока III движется снизу через кольцевой зазор между боковой частью газового коллектора 1 и концентрической цилиндрической оболочкой 8 в окружном направлении, охлаждая обе эти поверхности, а затем вытекает к основанию факела через продольные перфорации 9 в виде плоских струй. Ширина перфораций 9 равна высоте кольцевого зазора, равной высоте продольных боковых непроницаемых перегородок 5. Этим обеспечивается минимальное гидравлическое сопротивление данного воздушного тракта и максимально возможная величина расхода воздуха по кольцевому зазору.

Перфорации 7 в наружной перфорированной стенке 6 обеспечивают истечение газа в атмосферу в виде многочисленных круглых газовых струй умеренной дальнобойности. При таком характере истечения газа создаются наилучшие условия для его перемешивания с подтекающим сбоку атмосферным воздухом и для сгорания образующейся смеси. Этим достигается наименьшая высота факела, то есть обеспечивается характер сгорания и выделения теплоты в виде приземного линейного источника. Оптимальные условия создаются при угле раскрытия основания факела в диапазоне от 30 до 60° или при изменении длины цилиндрической круглой перфорированной части стенки в диапазоне от 1/12 до 1/6 длины окружности. Размещение трубчатого газового коллектора на сплошной непродуваемой опоре 10 улучшает условия подтекания к факелу атмосферного воздуха и исключает возможность протока содержащего АХОВ поперечного потока воздуха под линейным источником теплоты.

Таким образом благодаря наличию теплозащитного экрана, образованного перфорированной 6 и сплошной 8 частями цилиндрической оболочки, концентрической с трубчатым газовым коллектором и установленной на продольных боковых непроницаемых перегородках, удается обеспечить эффективную тепловую защиту газового коллектора от интенсивного лучистого теплового потока и создать условия для надежного и безопасного сжигания газа в факеле минимальной высоты с выделением количества теплоты, достаточной для формирования устойчивой свободно конвективной газовоздушной завесы.

Источники информации

1. Патент РФ №2179046, А 62 В 29/00, БИ №4, 2002.

2. Патент РФ №2229908, А 62 В 29/00, F 24 F 9/00, Бюл. №16, 2004.

Устройство для формирования газовоздушной завесы для защиты населения от аварийно химически опасных веществ, выполненное в виде приземного линейного источника теплоты, выделяющейся при сгорании природного газа, содержащее горизонтальный трубчатый газовый коллектор с перфорированной верхней частью, отличающееся тем, что к верхней перфорированной части горизонтального трубчатого газового коллектора примыкает дополнительный канал, образованный непроницаемыми боковыми продольными перегородками и наружной перфорированной стенкой, перфорированные стенки дополнительного канала выполнены концентрическими, их относительные длины одинаковы и составляют от 1/12 до 1/6 длины окружности, число и размеры перфораций на них одинаковы, а оси перфораций на одной из стенок расположены строго посередине в шахматном порядке между соответствующими осями на другой, наружная стенка дополнительного канала продлена в окружном направлении за боковые продольные перегородки симметрично в обе стороны на общую длину 1/2 окружности в виде цилиндрической оболочки и имеет продольные перфорации рядом с боковыми продольными перегородками, причем ширина перфораций равна высоте боковых продольных перегородок, а весь трубчатый газовый коллектор приподнят над поверхностью почвы и установлен на сплошной непродуваемой опоре.