Файл: Задача Ток стекает в землю через стержневой заземлитель, погруженный в землю, на глубину l (см рисунок). Определить потенциал точки m на поверхности земли, отстоящей от центра заземлителя на расстояние х 20 м, при токах Iз.docx
Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 176
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа.
Вариант 5.
Практическое задание 1.
Задача 1.1. Ток стекает в землю через стержневой заземлитель, погруженный в землю, на глубину l (см. рисунок). Определить потенциал точки m на поверхности земли, отстоящей от центра заземлителя на расстояние х = 20 м, при токах Iз.
| Дано: ρ=100 Ом‧м ℓ=2,0 м х=20 м Iз1=50 А Iз2=100 А Iз3=300 А Iз4=500 А Iз5=1000 А |
| φ- ? |
1. Пользуясь уравнением потенциальной кривой одиночного стержневого заземлителя (1.12) вычисляем потенциалы на поверхности земли в точке m (В), отстоящей от центра заземлителя на расстояние x, при указанных значениях тока. Удельное сопротивление грунта ρ принять по таблице 1 приложения.
2. Результаты вычислений заносим в таблицу.
| Ток Iз, стекающий в землю, А | 50 | 100 | 300 | 500 | 1000 |
| Потенциал φ в точке m, В | 1,47 | 2,95 | 8,84 | 14,73 | 29,46 |
3. Сделать выводы: Потенциал, возникающий на поверхности земли прямо пропорционален току, стекающему через заземлитель. Чем больший ток стекает в землю через одиночный стержневой заземлитель, тем больший потенциал возникает на поверхности земли на определенном расстоянии от заземлителя.
Задача 1.2. Ток Iз, А стекает в землю через металлический предмет неправильной формы, который может быть условно уподоблен шару с радиусом r = 0,5 м (см. рисунок). Предмет погружен в землю на глубину t1, ток к нему подается по изолированному проводу. Требуется определить потенциал φc на металлическом трубопроводе С, проложенном в земле на глубине t
2, и на расстоянии по горизонтали от центра шара х и потенциал φА на поверхности земли в точке А (см. рис.).
| Дано: ρ=100 Ом‧м х=6 м Iз=100 А t1=1м t2=4 м |
| φС- ? |
1. В данном случае шаровой заземлитель находится вблизи поверхности земли, поэтому для решения задачи следует воспользоваться методом зеркального отображения. При этом потенциал φС в некоторой точке С (трубопровод) будет равен сумме потенциалов φд и φф, создаваемых в этой точке полями токов, стекающих как с действительного, так и с фиктивного заземлителей, В (см. рисунок к задаче):
2. Рассчитать потенциал φс по формуле 1.13.
3. Рассчитать потенциал φА на поверхности земли в точке А по формуле 1.8.
Задача 1.3. Ток стекает в землю через полушаровой заземлитель. На расстоянии x1 = 2,0 м от места замыкания на землю стоит человек (см. рисунок). Определить для него напряжение шага, если размер шага а = 0,8 м. На расстоянии x2 = 4,2 м расположена металлоконструкция. Определить напряжение прикосновения для человека, касающегося металлоконструкции и находящегося на расстоянии x3 = 7 м или x4 = 11 м от места замыкания.
| Дано: а = 0,8 м ρ=100 Ом‧м Iз=100 А x1 = 2,0 м x2 = 4,2 м x3 = 7,0 м x4 = 11,0 м Rh=1,6 кОм=1600 Ом Rосн=4,5кОм=4500 Ом Rн=2 кОм=2000 Ом t=0,6 с |
| U- ? |
1. Определить напряжение шага. Так как напряжение шага – это разность потенциалов между двумя точками поверхности земли, на которых одновременно стоит человек, в нашем случае с координатами x1 и x1+ а, рассчитать его значение как:
U' ш= Uш · β 2 ,
где Uш – напряжение шага, рассчитанное без учета Rосн
, В; β 2 – коэффициент напряжения шага (1.32).
2. Определить ток, протекающий через тело человека, А:
где Rh – сопротивление тела человека, Ом.
3. Определить напряжение прикосновения для двух указанных в условиях задачи случаев. С учетом Rосн напряжение прикосновения определяется как:
где Uh – напряжение прикосновения, рассчитанное без учета Rосн, В; α 2 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий Rосн (1.23)
4. В обоих случаях человек касается металлической конструкции, имеющей связь с землей. Следовательно, потенциал рук человека в обоих случаях будет равен потенциалу металлической конструкции, который может быть определен следующим образом:
Потенциал ног человека определяется потенциалом основания, на котором стоит человек (в одном случае расстоянием x3, в другом x4). Потенциал ног на расстоянии x3 рассчитывается как:
следовательно, напряжение прикосновения для этого случая равно:
6. Определить ток, протекающий через тело человека при прикосновении в первом и втором случае:
Выводы: Предельно допустимые значения Uh , Ih при продолжительности воздействия не более t=0,6 с:
При переменном токе: Uh=95 B; Ih=0,105 A.
При постоянном токе: Uh=240 B; Ih=0,240 A
В нашем случае при воздействии переменным током превышены допустимые значения при продолжительности воздействия не более t=0,6 с напряжения и тока: U
h=151,6 B; Ih=0,15 A.
При воздействии постоянным током, не превышено допустимых значений.
Практическое задание 2.
Задача 2.1. Через помещение проходит трубопровод с проходным сечением диаметром dтр, мм, по которому транспортируется газ. Задвижки системы отключения установлены перед стеной помещения в месте ввода трубопровода и за стеной данного помещения в месте вывода трубопровода. Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси водорода, возникающей при аварийной разгерметизации трубопровода в производственном помещении. Определить категорию производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.
| Дано: Этанол Vп=400 м3 dтр1=90 мм=0,09 м dтр2=100 мм=0,1 м q=9‧10-3 м3/с Vап=4,85 м3 Р1=200 кПа=2‧105 Па Р2=190 кПа=1,9‧105 Па Т=300 с Lтр1=11 м Lтр2=10 м Рmax=800 кПа=8‧105 Па tр=350 С |
| - ? |
1.Рассчитаем массу горючего вещества m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа, по формуле:
где ρr =780,9 кг/м3– плотность газа при нормальных условиях (табл. 7 приложения); Vа – объем газа, вышедшего из аппарата, м 3 ; VT – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м 3 . При этом
где P1 – давление в аппарате, кПа; Vап – объем аппарата, м 3 ; VТ = V1Т + V2Т, где V1Т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3 ; V2Т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м 3;
V1Т = q·T,
где q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м 3 ⋅с -1 ; Т - расчетное время отключения трубопроводов время, с.
где P2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r – внутренний радиус трубопроводов, м; L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
2. Рассчитать плотность газа или пара при расчетной температуре ρp, кг⋅м -3, вычисляемая по формуле:
где М=45,11 – молярная масса, кг⋅кмоль-1 (табл. 7 приложения); V0 – мольный объем, равный 22,413 м3 ⋅кмоль-1 ; tp – расчетная температура, °С.
3. Определить стехиометрическую концентрацию ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:
где β – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;
где nC, nH, nO, nX – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего (табл. 7 приложения).
4. Избыточное давление взрыва ΔР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле:
где Рmax – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа; Р0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); m – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг; Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение Z = 0,5; Vсв – свободный объем помещения, м 3;
Vсв = 0,8·Vп , где Vп – объем помещения, м3 ; ρг.п – плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кг⋅м -3; Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.
5. Категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности принять в соответствии с табл. 1 (п. 2) - помещение категории А(повышенная взрывопожаро-опасность)
Задача 2.2. Производственное помещение по взрывопожарной опасности не относится к категориям А и Б. Определить пожароопасную категорию помещения (В1- В4), исходя из величины удельной пожарной нагрузки.
Исходные данные:
Помещение: отделение ремонта, сборки и испытания аппаратов.