8kg酸堿滅火器課程設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　指導教師： 職 稱: </p><p>　　2014 年 1 月 2 日</p><p>　學生姓名:學 號：</p><p>　學 院:化工與環(huán)境學院</p><p>　專 業(yè):安全工程</p><

2、;p>　題 目:8kg酸堿滅火器課程設計</p><p>　課程設計任務書2013/2014 學年第 1 學期下達任務書日期: 2013年12月23日課 程 設 計 任 務 書課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在和平年代的社會經(jīng)濟活動中，最大的安全問題是預防各類事故的發(fā)生。

3、而在各類事故中，火災爆炸事故發(fā)生的頻率居于各類災害之首，造成的后果也最為慘重，不但造成人員傷亡，而且導致設備毀壞，生產(chǎn)停頓。所以在各級各類事故中，防火防爆是安全工作的重中之重。因此防火滅火技術(shù)已成為防火防爆課程的主要研究內(nèi)容之一。</p><p>　　滅火劑是能夠有效地破壞燃燒條件，中止燃燒的物質(zhì)。因此對滅火劑的合理設計和有效利用至關重要。根據(jù)滅火的基本理論知識：即一切滅火方法都是為了破壞已經(jīng)產(chǎn)生的燃燒條件,只要

4、失去其中任何一個條件，燃燒就會停止。根據(jù)物質(zhì)燃燒原理及與火災斗爭的實踐經(jīng)驗，滅火的基本方法有：減少空氣中氧含量的窒息滅火法 ；降低燃燒物質(zhì)溫度的冷卻滅火法；隔離與火源相近可燃物質(zhì)的隔離滅火法；消除燃燒過程中自由基的化學抑制滅火法。常用的滅火劑種類很多，常用的有水、泡沫、惰性氣體、不燃易氣化的液體、鹵代烷滅火劑等十幾種。結(jié)合以上方法和材料可設計出各種不同類型的滅火器和滅火設備。本文主要針對酸堿滅火器的設計展開詳細論述。</p>

5、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1設計目的..................................................................................................................................1</p><p>　　2設計

6、內(nèi)容和基本要求..............................................................................................................2</p><p>　　2.1 滅火器的種類.....................................................................

7、...............................................2 </p><p>　　2.2 滅火原理、工作原理及使用方法....................................................................................2</p><p>　　2.3 酸堿滅火器的基本參數(shù)........

8、............................................................................................3</p><p>　　2.4 技術(shù)要求................................................................................................

9、............................3</p><p>　　2.4.1 機械強度.......................................................................................................................3</p><p>　　2.4.2 結(jié)構(gòu).......

10、........................................................................................................................4</p><p>　　2.4.3 材料....................................................................

11、...........................................................4</p><p>　　2.4.4 制作工藝.......................................................................................................................4</p&

12、gt;<p>　　2.4.5 外觀質(zhì)量.......................................................................................................................5</p><p>　　2.5 檢驗規(guī)則...........................................

13、.................................................................................5</p><p>　　2.6 標志與包裝..........................................................................................................

14、..............6</p><p>　　2.7 維修與保養(yǎng)........................................................................................................................6</p><p>　　3 設計任務.......................

15、............................................................................................................................7 </p><p>　　3.1 酸堿滅火器的藥劑設計.........................................................

16、...........................................7</p><p>　　3.2 酸堿滅火器的強度設計....................................................................................................7</p><p>　　3.3 酸堿滅火器的尺寸設計.

17、...................................................................................................8</p><p>　　3.4 滅火劑的性能指標.....................................................................................

18、.......................9</p><p>　　3.5 滅火效率的測定..............................................................................................................10</p><p>　　4 設計總結(jié).....................

19、..........................................................................................................11</p><p>　　5 參考文獻...................................................................................

20、............................................12</p><p><b>　　1 設計目的</b></p><p>　　防火、滅火技術(shù)是防火防爆課程的主要研究內(nèi)容之一，通過本設計，進一步學習防火、滅火的基本理論知識，掌握各類滅火器的工作原理、規(guī)格、用途、效能以及使用方法。</p><p>　　滅火器是

21、由筒體、器頭、噴嘴等部件組成，借助驅(qū)動壓力可將所充裝的滅火劑噴出，達到滅火的目的。滅火器由于結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、輕便靈活、使用廣泛，是撲救各類初期火災的重要消防器材。</p><p>　　滅火器的種類很多，按其移動方式可分為：手提式和推車式；按驅(qū)動滅火劑的動力來源可分為：儲氣瓶式、儲壓式、化學反應式；按所充裝的滅火劑劃分有：泡沫滅火器、干粉滅火器、鹵代烷滅火器、二氧化碳滅火器、酸堿滅火器、清水滅火器等。</

22、p><p>　　手提式滅火器的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但它們都是帶壓容器。為了確保使用安全可靠，我們不僅要了解它的性能，還要掌握使用方法。同時，對物質(zhì)燃燒的本質(zhì)和滅火原理等，也應有所了解，才能正確安全地使用滅火器，更好地發(fā)揮滅火器的作用。</p><p>　　本設計主要針對酸堿滅火器。酸堿滅火器利用兩種藥劑混合后發(fā)生化學反應，產(chǎn)生壓力使藥劑噴出，從而撲滅火災。它適用于撲救木、棉、麻、毛、紙等一般固體物質(zhì)

23、火災，不宜用于油類和忌水、忌酸物質(zhì)及電氣設備的火災。這種滅火器由于滅火速度快、滅火效率高，被廣泛應用。</p><p>　　2 設計內(nèi)容和基本要求</p><p>　　2.1 滅火器的種類</p><p>　　滅火器按其充裝的滅火劑分類：</p><p><b>　　清水滅火器</b></p><p&

24、gt;<b>　　酸堿滅火器</b></p><p><b>　　強化液滅火器</b></p><p>　　2.2 滅火原理、工作原理及使用方法</p><p>　　2.2.1 冷卻作用</p><p>　　當水溶液被施加到燃燒著的物質(zhì)表面時，由于燃燒表面的熱作用，水溶液被氣化，從而吸收了接觸部分的

25、燃燒表面的熱量。隨著水溶液的不斷氣化，在被冷卻了的燃料表面上不斷聚集，最終將整個表面覆蓋?；鹧婕幢幌纭?lt;/p><p>　　2.2.2 窒息作用</p><p>　　窒息作用主要表現(xiàn)在可以降低燃料表面的氧濃度，直到使燃料與大氣中的氧完全隔開。水分在燃料表面汽化，所產(chǎn)生的水蒸氣使燃料表面附近的氧濃度降低，削弱了火焰的燃燒強度。當水蒸氣層的厚度增加到足夠厚時，它把燃料與空氣完全隔離開來。&l

26、t;/p><p>　　2.2.3 遮斷作用</p><p>　　在滅火過程中，水溶液可使已被覆蓋的燃料表面與尚未被覆蓋的燃料表面的火焰隔離開來，既可防止火焰與已被泡沫遮蓋的燃料表面直接接觸，又可遮斷火焰對這部分燃料表面的熱輻射，這既有助于冷卻作用的發(fā)揮，又有助于窒息作用的加強。</p><p>　　2.2.4 工作原理</p><p>　　酸堿滅

27、火器內(nèi)有兩個容器，分別盛放兩種液體，它們是濃硫酸和碳酸氫鈉溶液，兩種溶液互不接觸，不發(fā)生任何化學反應。當需要滅火器時，把滅火器倒立，兩種溶液混合在一起，就會產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體： H2SO4 + 2NaHCO3 = Na2SO4 + 2H2O + 2CO2↑</p><p>　　2.2.5 使用范圍</p><p>　　它主要適用于撲救木、棉、麻、毛

28、、紙等一般固體物質(zhì)火災，不宜用于油類和忌水、忌酸物質(zhì)及電氣設備的火災。</p><p>　　2.2.6 使用方法</p><p>　　使用滅火器時，顛倒筒體，上下?lián)u晃幾次，不能將簡蓋或筒底部分對向人體，以防爆破傷人。在液體噴完前，切記不可旋轉(zhuǎn)筒蓋，以免傷人。</p><p>　　2.3 酸堿滅火器的基本參數(shù)</p><p>　?。?）滅火器在

29、20±5℃時，其性能參數(shù)應符合表1的規(guī)定。 </p><p>　　表1 酸堿滅火器的性能參數(shù)</p><p>　　（2）滅火器的使用溫度范圍應符合GB 4351—2005《手提式滅火器通用技術(shù)條件》中第6．4．1款的規(guī)定。本標準推薦使用溫度范圍為4～55℃。</p><p><b>　　2.4 技術(shù)要求</b></p&

30、gt;<p>　　2.4.1 機械強度</p><p>　　滅火器應按GB 4351-2005中第7.5.2款進行振動試驗。用于車輛的滅火器應按GB 4351-2005第7.5.3款進行振動試驗，試驗合格才可用于車輛。試驗后滅火器不應產(chǎn)生脫落、開裂及明顯變形，并能正常噴射，其最小有效噴射時間、噴射滯后時間及噴射剩余率應符合GB 4351-2005第6.2.1和6.4.2的規(guī)定。</p>

31、<p>　　滅火器應按GB 4351-2005第7.6款進行沖擊試驗。試驗時滅火器不應出現(xiàn)滅火劑釋放現(xiàn)象，試驗后按GB 4351-2005第7.8.1款進行水壓試驗，應無泄漏、破裂等現(xiàn)象。</p><p>　　設計壓力為滅火器在60℃時內(nèi)部滅火劑完全反應的平衡壓力。滅火器的筒體受內(nèi)壓的器頭及筒體與器頭的連接零件等，其水壓強度應符合GB 4351—2005中第6．10．1.1款的規(guī)定。滅火器的爆破強度應

32、符合GB 4351—2005中第6．10．1.2款的規(guī)定。滅火器的抗振動性能應符合GB 4351—2005中第6．10．1.3和6．10.1.4款的規(guī)定。 滅火器的抗沖擊性能應符合GB 4351—2005中第6.10.1.5款的規(guī)定。</p><p><b>　　2.4.2 結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　滅火器筒體與器頭的連接應可靠，使用時不得滲漏。其連接結(jié)構(gòu)應采

33、用下列其中之一。</p><p>　　a． M85×2螺紋連接，連接長度不小于16毫米；</p><p>　　b． 在φ105毫米圓周線上均布3只M 8螺栓連接；</p><p>　?。?）滅火器應設有過濾裝置，濾網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑應小于通道的最小截面的直徑，濾網(wǎng)的總有效流通面積不得小于通道截面的5倍。</p><p><b>

34、　　2.4.3 材料</b></p><p>　　（1）滅火器鋼制簡體的材料應用鎮(zhèn)靜鋼制造，其化學成分和機械性能應符合國家有關標準規(guī)定。</p><p>　　（2）滅火器的器頭材料應為鎮(zhèn)靜鋼或其他金屬材料制造，其化學成分和機械性能應符合國家有關標準規(guī)定。</p><p>　　（3）滅火劑中碳酸氫鈉的要求應符合化學泡沫滅火器用滅火劑中碳酸氫鈉標準的規(guī)定。滅

35、火劑中硫酸的要求應符合GB 534—82《工業(yè)硫酸》的規(guī)定。</p><p>　　2.4.4 制造工藝</p><p>　　（1）滅火器的焊縫應均勻，不得有裂紋、燒穿、咬邊及未焊透等缺陷。受壓零件的焊縫探傷檢查應按GB 3323—82《鋼焊縫射線照相及底片等級分類法》執(zhí)行，其質(zhì)量應符合3級要求。</p><p>　　（2）金屬零件的加工未注公差尺寸的公差等級應符合G

36、B 1804—79《公差與配合 未注公差尺寸的極限偏差》中IT l4級的規(guī)定。非金屬零件加工未注公差尺寸的公差等級應符合GB 1804-IT 16級的規(guī)定。</p><p>　?。?）零件的螺紋公差應符合GB 197—81《普通螺紋公差與配合》中內(nèi)螺紋7H級，外螺紋8g級的規(guī)定。</p><p>　?。?）鈑金、沖壓零件表面應無重皮，皺紋及明顯的機械損傷等缺陷。</p>&

37、lt;p>　　（5）噴嘴孔應光滑，無毛刺、凹坑等影響噴射性能的缺陷。</p><p>　　2.4.5 外觀質(zhì)量</p><p>　　（1）滅火器的油漆件應漆膜色澤均勻，無龜裂，無明顯流痕、氣泡、劃痕、碰傷等缺陷。</p><p>　?。?）電鍍件等表面應光潔，無氣泡，無明顯劃痕、碰傷等缺陷。</p><p>　　（3）貼花應端正、平服，

38、不缺邊少字，無明顯皺褶、氣泡等缺陷，且經(jīng)外部腐蝕試驗后，應不脫落。</p><p><b>　　2.5 檢驗規(guī)則</b></p><p>　　（1）產(chǎn)品出廠應經(jīng)制造廠技術(shù)檢驗部門檢驗，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合本標準規(guī)定。</p><p>　　（2）試驗取樣方法及結(jié)果的評定，應按GB 2828—81《逐批檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表》或GB 2829—81《

39、周期檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表》的規(guī)定。</p><p>　?。?）檢驗項目按表2規(guī)定。</p><p><b>　　表2 檢驗抽樣表</b></p><p><b>　　2.6 標志、包裝</b></p><p>　?。?）滅火器標志應符合GB 4351—2005中第9章的規(guī)定。</p>

40、<p>　?。?）滅火器包裝應符合運輸和貯存的要求，出口包裝應按出口包裝的規(guī)定執(zhí)行。</p><p>　　包裝箱外面應有下列內(nèi)容：</p><p>　　a． 產(chǎn)品型號(名稱)及規(guī)格；</p><p>　　b． 內(nèi)裝數(shù)量(具)，</p><p>　　c． 包裝箱外形尺寸；長X寬X高(毫米)：</p><p

41、>　　d． 整體重量(公斤)：</p><p>　　e． 產(chǎn)品出廠時間或序號：</p><p>　　f． 制造廠名稱、地址：</p><p>　　g． “小心輕放”，“注意防潮”，“嚴禁烈日曝曬”等字樣或標記。</p><p><b>　　2.7 維修、保養(yǎng)</b></p><p>

42、　?。?）滅火器應按制造廠規(guī)定的方法使用。冬季應注意防凍。</p><p>　?。?）滅火器的滅火劑應按規(guī)定方法配制和灌裝。</p><p>　?。?）滅火器應每年定期檢查。若滅火劑變質(zhì)應予以更換，每次更換時應清洗滅火器內(nèi)部，并進行檢查，不允許有明顯的銹蝕。每次更換滅火劑后應在滅火器上標明日期。</p><p>　?。?）出廠充裝滅火劑二年后，每年應進行水壓試驗，試

43、驗壓力為設計壓力的1.5倍，合格后方可再充裝滅火劑繼續(xù)使用。每次水壓試驗后應在滅火器上標明日期。</p><p>　?。?）滅火器的維修應由專業(yè)單位承擔，其性能要求應符合本標準的規(guī)定。</p><p>　　3 設計任務:8kg手提式酸堿滅火器</p><p>　　3.1 酸堿滅火器的藥劑設計</p><p>　　酸堿滅火器內(nèi)膽呈硫酸（濃度為6

44、0%-65%），筒體內(nèi)盛碳酸氫鈉的水溶液，滅火時產(chǎn)生化學反應H2SO4 + 2NaHCO3 = Na2SO4 + 2H2O + 2CO2↑。依據(jù)方程式，發(fā)生反應的H2SO4質(zhì)量與NaHCO3質(zhì)量之比為</p><p>　　因此可取硫酸3.4kg，碳酸氫鈉4.6kg，滅火器容積取12L。具體參數(shù)見表3。</p><p>　　表3 酸堿溶液參數(shù)表</p><p>　　3

45、.2 酸堿滅火器的強度設計</p><p>　　滅火器強度有三個指標，即工作壓力、試驗壓力和爆破壓力。為了滅火器有一個安全而經(jīng)濟的強度，應了解工作壓力、試驗壓力和爆破壓力三者的特征和相互關系。設計壓力為滅火器在60℃時內(nèi)部滅火劑完全反應的平衡壓力。滅火器的筒體受內(nèi)壓的器頭及筒體與器頭的連接零件等，其水壓強度應符合GB 4351—2005中第6．10．1.1款的規(guī)定。滅火器的爆破強度應符合GB 4351—2005中

46、第6．10．1.2款的規(guī)定。</p><p>　　試驗和實踐說明，采用下列公式確定滅火器的設計工作壓力是可行的。</p><p>　　式中：Ph——水壓試驗壓力，MPa；</p><p>　　P工——工作壓力，MPa；</p><p>　　P爆——爆破壓力，MPa；</p><p>　　為安全起見，國外有人推薦采用下面

47、公式進行計算。</p><p>　　也就是說，滅火器壁或零件的設計強度計算時，其安全不宜小于3～3.75。</p><p>　　當P工取2.5MPa，Ph取3.75MPa，P爆取7.5MPa。</p><p>　　3.3 酸堿滅火器的尺寸設計</p><p>　　3.3.1 最小壁厚的選取</p><p>　　滅火器筒

48、體的最小壁厚的設計應符合GB 4351—2005中第6．10．1.8款的規(guī)定。對于工作壓力小于或等于2.5MPa的滅火器器壁的最小厚度可按以下公式計算，并且不應小于0.7mm。</p><p>　　式中S——最小壁厚，單位為毫米（mm）；</p><p>　　D0——筒體外徑，對于非圓柱體形筒體，為滅火器筒體的最大外緣對角線，單位為毫米（mm）；</p><p>　

49、　K——系數(shù)，當D0 ≤ 80時，取0.45mm；</p><p>　　當80 ≤ D0 ≤ 100時，取0.50mm;</p><p>　　當D0 ≥ 100時，取0.7mm。</p><p>　　根據(jù)GB 5099-94鋼瓶的公稱容積和外徑相關規(guī)定。當滅火器容積選擇12L（小容積）時，外徑D0可選擇180mm。因此K取0.7。</p><p&

50、gt;　　最小壁厚計算值為1.3mm，設計滅火器筒體厚度為1.5mm。</p><p>　　3.3.2 筒身高度的選取</p><p>　　根據(jù)GB 4351-2005相關規(guī)定，7L和9L酸堿滅火器的規(guī)格如表4。</p><p>　　表4 酸堿滅火器參數(shù)表</p><p>　　7L酸堿滅火器高度為550mm，9L酸堿滅火器高度為588mm。當

51、滅火劑量為11L，筒身高度可取620mm。</p><p>　　3.3.3 筒體底部結(jié)構(gòu)的設計</p><p>　　筒體底部結(jié)構(gòu)的設計應符合GB 5099-94第5.2.6款的規(guī)定。底部結(jié)構(gòu)可分為凹形底和帶底座凸形底。凸形底有三種樣式：（1）半球形（2）碟形（3）H形。筒體底部設計為碟形凸形底。</p><p>　　碟形底結(jié)構(gòu)應滿足下列要求：</p>

52、<p><b>　　因此，</b></p><p>　　r取14mm，H取40mm，S1取2.5mm。</p><p>　　底座厚度的設計應符合GB 4351-2005第6.10.1.7款規(guī)定，底部的厚度不應小于筒身部分最小厚度的1.5倍。</p><p><b>　　因此t可取3mm。</b></p>

53、;<p>　　3.4 滅火劑的性能指標</p><p>　　有效噴射時間：在噴射控制閥完全開啟狀態(tài)下，自滅火劑從噴嘴開始噴出紙噴射流的氣態(tài)點出現(xiàn)的這段時間。</p><p>　　有效噴射距離：滅火器噴射了50%的滅火劑量時，噴射流的最遠點至滅火器噴嘴之間的距離。</p><p>　　噴射滯后時間：滅火器的控制閥門開啟或達到相應的開啟狀態(tài)時起，至滅火劑從

54、噴嘴開始噴出的時間。</p><p>　　噴射剩余率：額定充裝的滅火器在完全噴射后，內(nèi)部剩余的滅火劑量相對于噴射前滅火器充裝量的質(zhì)量百分比。</p><p>　　3.5 滅火效率的測定</p><p>　　酸堿滅火器噴出的藥劑中大部分是水，少部分是二氧化碳。因此可用水的滅火效率來做代替。水的滅火效率取決于許多因素，如水滴大小，水的消耗量，各種添加物的影響，燃燒介質(zhì)

55、的性質(zhì)等。但主要取決于水滴的大小。酸堿滅火器的滅火效率可以用滅火時間來衡量。</p><p>　　為了確定在試驗容器內(nèi)的可燃液體的滅火時間，蘇聯(lián)消防專家拉茲巴什和洛戈夫斯基提出下列公式：</p><p>　　式中：t——滅火時間（s）；</p><p>　　d——噴霧水流水滴直徑（mm）；</p><p>　　M——單位燃燒面積的水消耗量（

56、g/cm2·min）；</p><p>　　y——從開始燃燒到滅火的持續(xù)時間（s）；</p><p>　　ΔT——液體著火溫度與周圍介質(zhì)的溫度差。</p><p><b>　　4 設計總結(jié)</b></p><p>　　通過本次對手提式酸堿滅火器的設計，更進一步學習了防火、滅火的基本理論知識，掌握此類滅火器的工作

57、原理、規(guī)格、用途、效能以及使用方法。</p><p>　　本次設計的基本思路是：依據(jù)國標中對各項指標的規(guī)定，初步確定各項基本參數(shù)。依據(jù)參數(shù)進行設計。設計完成之后，再驗證總體參數(shù)是否符合國標的要求，若不滿足，則再對各項參數(shù)進行修改，直至滿足要求為止。</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　[1] 王麗瓊.防火防爆技

58、術(shù)基礎.北京：北京理工大學出版社，2009.</p><p>　　[2] 王鳳英，劉天生.《防火防爆技術(shù)》.中北大學，2007 .</p><p>　　[3] 胡雙啟，張景林.《燃燒與爆炸》.兵器工業(yè)出版社，1992.</p><p>　　[4] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布.GB12515-1990.北京.中國標準出版社，1990.</p><p&g