Материал: Методичка по курсовой ПСиГТ 2020

При расстановке машин и оборудования необходимо пользоваться требованиями ТР ТС 010/2011 О безопасности машин и оборудования.

Преобладающее направление ветров принимают по диаграмме, показывающей число ветреных дней в процентах для данной местности и направление ветра относительно сторон света. Эту диаграмму называют розой ветров.

Для построения розы ветров через принятую за центр точку проводят прямые по направлению 8 румбов: С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ.

На каждой прямой от центра откладывают в выбранном масштабе столько единиц, сколько раз в этом направлении за данный промежуток времени дул ветер. Сумма всех отрезков должна равняться 100 %. Полученные точки соединяют.

Наиболее вытянутая сторона розы ветров показывает преобладающее направление ветра (к центру диаграммы).

Розу ветров строят для летнего или для зимнего периода года, а в некоторых случаях на одном рисунке показывают две диаграммы (для летнего и зимнего периодов).

Данные для построения розы ветров можно найти СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Рисунок 2 - Роза ветров для города

В пояснительной записке должны быть представлены сведения о заданном помещении промышленного предприятия, дана краткая характеристика технологического процесса, оборудования, требования безопасности, предъявляемые к данным объектам по их расположению с учётом розы ветров, расстояний между ними и т.д. Полученную модель (план одноэтажного производственного здания с его разрезом) вместе с экспликацией представить в виде приложения.

Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. В данном подразделе необходимо определить категории заданных помещения и производственного здания. Исходные данные для расчёта согласно варианту определяются по приложению В.

Согласно статьям 24,25,26,27 Федерального закона №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008:

• категории зданий, сооружений, строений и помещений производственного и складского назначения по пожарной и взрывопожарной опасности должны указываться в проектной документации на объекты капитального строительства и реконструкции;

• категории наружных установок по пожарной опасности должны указываться в проектной документации на объекты капитального строительства и реконструкции, а обозначение категорий должно быть указано на установке.

Таким образом, любые здания и помещения производственного и складского назначения, наружные установки, подлежат определению категории по пожарной и взрывопожарной опасности.

Категорирование опасных наружных установок по взрыво и пожароопасности проводится более 50 лет. До 1997 года помещения и наружные установки имели категории А. Б, В, Г и Д. На каком-то этапе появилась категория Е, (где возможен взрыв без последующего горения), однако за неимением таковых она вскоре прекратила свое существование.

С1997 года помещения и наружные установки стали разделять в особые группы, добавив к категории наружных установок индекс «н».

В НПБ 1997 и 2003 года опасные наружные установки категорировались, как пожароопасные. С 2009 года СП12.13130 категорирует эти же установки, как взрывопожароопасные с оговоркой, что данный СП взрывоопасность наружных установок не рассматривает. Индекс «н» при наружных установках этим сводом был заменен на индекс «Н». Заметьте, это самое существенное отличие нового СП от старых НПБ.

Характерной особенностью новых норм и правил СП12.13130 является то, что они вводятся без ограничения действия старых норм.

В настоящее время действуют одновременно НПБ 105-03 и СП 12.13130.2009. Названия норм совершенно одинаковые. Различие заключается в том, что при их утверждении, повидимому, был изменен «установленный порядок».

В итоге подобного нормотворчества в настоящее время по категорированию объектов существуют три действующих нормативных документа: ПУЭ, НПБ 105-03, СП.12.13130.2009. При этом, все они дают разные обозначения категорий, даже разные названия этих категорий.

Определение категорий зданий и помещений производственного и складского назначения, а также наружных установок, по взрывопожарной и пожарной опасности производится на основании нормативных документов по пожарной безопасности: СП 12.13130.2009, НПБ 105-03 и пособия по применению к НПБ 105-95.

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1 - В4, Г и Д, а здания - на категории А, Б, В, Г и Д.

По пожарной опасности наружные установки подразделяются на категории АН, БН, ВН, ГН и ДН.

Категории помещений и зданий определяются, исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также, исходя из объемно-планировочных решений помещений и характеристик проводимых в них технологических процессов.

Таблица 4 —Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности (СП 12.13130.2009)

Для выполнения расчетов категорий необходимы следующие исходные данные:

- геометрические размеры помещения,

- материал покрытия пола, потолка и стен, 

- наличие или отсутствие систем аварийной вентиляции, 

- состав, количество и характер размещения пожарной нагрузки (находящиеся в помещении взрывоопасные, легковоспламеняющиеся и горючие материалы), 

- описание технологического процесса.

Необходимость категорирования наружных установок, помещений и зданий возникает на различных этапах производственной деятельности:

• при проектировании;

• при реконструкции;

• при эксплуатации;

• при изменении технологий;

• при замене оборудования;

• при замещении объема производства и т.д.

Таблица 5 —Категории наружных установок по пожарной опасности (СП 12.13130.2009)

С расчетами категорий наружных установок, зданий и помещений по взрывопожарной и пожарной опасности (по НПБ 105-03 и СП 12.13130.2009) связано определение классов взрыво- и пожароопасных зон по ПУЭ. Класс зоны влияет на исполнение электроустановок, электрооборудования и электроустановочных изделий. Правильный расчет категории пожарной опасности позволяет избежать нецелесообразных расходов на дорогостоящее оборудование.

Таким образом, для выполнения данного задания необходимо воспользоваться методикой, изложенной в СП 12.13130.2009 "Свод правил. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности", а также ознакомиться с основными требованиями нормативных документов НПБ 105-03. Нормы пожарной безопасности. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности и Постановление Правительства РФ от 25.04.2012 № 390 "О противопожарном режиме". Кроме того, изучить принципы определения классов взрыво- и пожароопасных зон по ПУЭ.

Рекомендуется пользоваться учебным пособием: Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожароопасной и пожарной опасности [http://www.bibl.rusoil.net/jirbis2] : учебное пособие / УГНТУ, каф. ПБиОТ ; сост.: А. В. Солодовников, Ахматвалиева Е.Р. - Уфа : УГНТУ, 2012. - 798 Кб. - Б. ц.

Построение исходной 3D модели промышленного объекта.

В данном подразделе необходимо спроектировать 3D модель основного производственного помещения по результатам выполнения «плоской» модели объекта. Рекомендуется использовать для построения Компос-3D.

Алгоритм создания 3D модели промышленного объекта можно представить в следующем виде:

• Создаётся деталь.

• Создается параллелепипед в соответствии с заданными на генеральном плане размерами, применяя при этом операцию «выдавливание».

• На плоскости XY рисуются эскизы заданных зданий, сооружений, оборудования и т. д. с помощью команды «вырезать выдавливанием».

Полученную трёхмерную модель основного производственного помещения необходимо сохранить в формате STL и можно переносить в программу FlowVision для дальнейшего моделирования.

В пояснительной записке должны быть представлены все этапы создания модели в виде рисунков и пояснений к ним. Кроме того, в приложении должна быть приведена окончательная 3D модель рассматриваемого основного производственного помещения.

Моделирование воздушных потоков с помощью FlowVision.

С помощью программы FlowVision необходимо смоделировать потоки воздушных масс, проходящие через спроектированное в Компас-3D производственное помещение со всех сторон света. Далее рассчитать и проанализировать зоны застоев воздуха вокруг производственного оборудования, расположенного в данном помещении. Выбрать наихудший вариант (направление воздушных масс с наибольшим количеством зон застоев) для того, чтобы предложить мероприятия по повышению безопасности на промышленном объекте.

Таким образом, для начала моделирования необходимо импортировать готовую модель в формате STL в программу FlowVision. При импортировании необходимо убедиться в соответствии порядков размеров импортируемой модели и заданных по умолчанию размеров во FlowVision.

Программный комплекс FlowVision предназначен для моделирования трехмерных течений жидкости и газа в технических и природных объектах, а также визуализации этих течений методами компьютерной графики.

Моделируемые течения включают в себя стационарные и нестационарные, сжимаемые, слабосжимаемые и несжимаемые потоки жидкости и газа. Использование различных моделей турбулентности и адаптивной расчетной сетки позволяет моделировать сложные движения жидкости, включая течения с сильной закруткой, горением, течения со свободной поверхностью.

Математические модели, включенные в FlowVision, разделены на две группы – базовые и специальные модели.

Базовые модели предназначены для моделирования широкого класса гидродинамических явлений. Они описывают движение однородной жидкости при различных скоростях с учетом эффектов сжимаемости, турбулентности и теплопереноса:

• твердый материал (Solid Model) предназначена для моделирования теплопереноса и диффузионных процессов в твердом теле. Эта модель используется в задачах сопряженного теплообмена для учета теплопереноса между жидкостью и твердым телом;

• ламинарная жидкость (Laminar Fluid) используется для моделирования течений вязкого газа (жидкости) при малых и умеренных числах Рейнольдса при небольших изменениях плотности (приближение Буссинеска);

• несжимаемая жидкость (Incompressible Fluid) предназначена для моделирования течения газа (жидкости) при больших (турбулентных) числах Рейнольдса и при малых изменения плотности;

• слабосжимаемая жидкость (Weakly Compressible Fluid) описывает движение газа при дозвуковых числах Маха и любых изменения плотности;

• полностью сжимаемая жидкость (Fully Compressible Fluid) описывает движение газа при любых числах Маха (до-, транс-, сверх- и гиперзвуковые течения).

Специальные модели предназначены для моделирования движения жидкости (газа) при учете дополнительных физико-химических эффектов, характерных для узкоспециальных приложений:

• пористая среда (Porous Media) описывает движение газа при дозвуковых числах Маха и любых изменения плотности c учетом пористости среды.

• модель двухфазного течения жидкости (Free Surface Model) предназначена для исследования двухфазных течений со свободной поверхностью. Эта модель используется для определения коэффициентов сопротивления кораблей и подводных аппаратов, заполнения форм расплавом металлов и т.д.;

• модель горения (Combustion Model) используется для моделирования процессов сжигания различных газовых смесей (например, метановоздушных) в горелках и котлах ТЭЦ и определения выбросов оксидов азота.

Существуют также дополнительные модели:

• модель радиационного теплопереноса (Radiation) – модель радиационного теплопереноса. Она предназначена для учета количества тепла, переданного от одного тела к другому за счет излучения.

• модель зазора (Gap model) – модель, предназначенная для учета сопротивления, создаваемого узким каналом.

• частицы (Particles) – модель предназначена для моделирования двухфазных течений с частицами. Несущая фаза может быть жидкостью или газом. Частицы могут быть твёрдыми или жидкими.

Процесс расчета течения жидкости включает в себя следующие шаги, выполняемые пользователем:

• создание области расчета (“геометрии” устройства) в САПР и импортирование ее через форматы VRML, IGES, STL, VDAFS, DEFORM, ABAQUS, ANSYS или NASTRAN в FlowVision.

• задание математической модели.

• задание граничных условий.

• задание исходной расчетной сетки и критериев её адаптации по решению и по граничным условиям.

• задание параметров методов расчета.

• проведение расчета (без участия пользователя).

• просмотр результатов расчета в графической форме (“визуализация” результатов расчетов) и сохранение данных в файлы.

• оценка точности расчетов методом сходимости по сетке.

Запуск программы осуществляется щелчком по ярлыку на рабочем столе или ПУСК→ПРОГРАММЫ→ FlowVision.

Сразу после запуска FlowVision откроется интерфейс рисунок 3, где вы сможете либо Открыть существующие файлы FlowVision (Документ или файл, с которым работает FlowVision, называется вариантом) или Создать - создать новый вариант путем импорта геометрии расчетной модели. FlowVision не имеет собственного геометрического процессора, поэтому геометрия расчетной области импортируется из файла, созданного в САПР.