Интенсивность теплообмена
В большинстве случаев пожары возникают в каком-либо одном месте, после чего пламя по горючим материалам и конструкциям зданий распространяется на соседние объекты и помещения. После образования в помещении первичного очага возгорания процесс развития пожара может пойти по одному из следующих сценариев: загоревшийся предмет сгорит полностью, и пожар прекратится, не распространившись на другие изделия из горючих материалов. Это имеет место, в частности, при условии, если первый загоревшийся предмет находится в изолированном положении, а теплового потока от зоны горения к соседним предметам недостаточно для их воспламенения. Процесс горения может так же прекратиться или существенным образом замедлиться по мере выгорания кислорода. Этот сценарий может быть реализован при плохой вентиляции помещения; при достаточном количестве горючего материала и притока свежего воздуха пожар может вырасти до размеров полного охвата пламенем всего помещения. Ориентировочно условием охвата пламенем всего помещения можно считать наличие в помещении плотности теплового потока, превышающего 20 кВт/м2. Причем, источниками лучистого теплового потока могут быть как сам факел горящего материала, так и раскаленные поверхности верхних частей помещения, пламена, охватившие потолок и раскаленные продукты сгорания, скопившиеся под потолком. Кроме того, на процесс и скорость полного охвата помещения пламенем могут оказывать влияние и другие факторы, например, термопластики могут плавиться и течь, создавая очаги горения жидких продуктов и способствуя распространению пламени на другие предметы; после наступления полного охвата помещения пламенем внешние поверхности возгораемых предметов в помещении, где возник пожар, будут охвачены огнем, интенсивность тепловыделений будет нарастать до максимума. В этот момент температуры внутри помещения могут достигать температур порядка 1100...1200 °С. Высокие температуры будут поддерживаться до тех пор, пока интенсивность образования воспламеняющихся летучих продуктов не начнет уменьшаться в результате истощения горючих веществ или за счет выгорания кислорода. В этот период за счет повышенных термических нагрузок могут происходить обрушения элементов здания. Начало разрушения отдельных конструкций здания, как правило, является началом переброски пожара в соседние пространства путем проникновения в них пламени или мощных тепловых потоков. Разрушение элементов здания (в первую очередь остекления) приводит к разгерметизации помещения и интенсивному проникновению к зоне горения свежих порций воздуха. На этом этапе часть горючих газов будет сгорать снаружи помещения в пламени, вырывающемся из окон; дальнейшее распро-: странение пожара на соседние здания происходит посредством тепло-
После наступления полного' охвата помещения пламенем внешние поверхности всех возгораемых предметов в комнате, где возник пожар, будут охвачены огнем, интенсивность тепловыделения будет нарастать, достигая максимума, что приведет к высоким температурам (см. рис. 9.1), которые могут достигать 1100°С. Высокие температуры будут поддерживаться до тех пор, пока интенсивность образования воспламеняемых летучих продуктов не начнет уменьшаться в результате истощения горючих веществ. Именно в этот период полностью развитого пожара может произойти обрушение элементов здания, обусловленное значительными термическими напряжениями. Обрушение элемента конструкции может вызвать местное или более общее разрушение конструкции здания. Термин разрушение относится также к ограждениям помещения, которые могут быть, а могут и не быть несущими конструкциями, их разрушение, однако, означало бы возможность переброски пожара в соседние пространства путем проникания в них пламени или мощных тепловых потоков. Отсюда и возникла концепция разделения здания на пожарные отсеки. Цель такого разделения -наложение предела на максимальный выход из строя, который еше допустим с точки зрения эксплуатации промышленного или хозяйственного предприятия. При таком подходе здание делится на пожарные отсеки, разделенные обычными стенами или противопожарными перегородками, обладающими соответствующей огнестойкостью (разд. 10.4).
Во время заполнения или опорожнения резервуаров и других емкостей запрещается отбирать из них пробы. Эту операцию проводят после полного прекращения движения жидкости. При разливе жидкостей-диэлектриков в стеклянные и другие сосуды из изолирующих материалов применяют воронки из электропроводящего материала и пропущенные через них до дна сосуда заземленные металлические цепи. Чтобы уменьшить интенсивность образования зарядов статического электричества в трубопроводах для перекачки нефтепродуктов, устраивают расширенные участки — релаксационные емкости. В эти емкости стекает часть зарядов, образовавшихся в жидкости при перекачке по трубопроводу. Снижения степени образования зарядов в жидкостях, струе газа или пара можно достичь также превращением загрязнения их твердыми или жидкими частицами. Накопление зарядов на твердых диэлектриках можно уменьшить практически до безопасного значения, подбирая соответствующим образом поверхности трения. Приводные валы, которые соприкасаются с лентой, ремнем или нитями, обладающими диэлектрическими свойствами, изготовляют из материалов с неоднородной диэлектрической проницаемостью. В результате такого подбора материалов в местах контакта возникают взаимно компенсирующиеся заряды.
Интенсивность образования зарядов статического электричества увеличивается при наличии примесей в газовой или нефтяной струе.
Интенсивность образования паровой фазы Г. Для неравновесной модели двухфазного потока со скольжением фаз в машинной программе TRAC интенсивность генерации паровой фазы определяется по (2.246), т.е. на основании описания межфазного теплообмена.
Таким образом, процесс образования накипи представляет собой совокупность двух процессов — кристаллизации накипе-образователя из жидкости и растворения (удаления) образовавшихся первичных отложений. Показано, что интенсивность образования накипи в трубах в значительной степени зависит от гидродинамических и тепловых условий кипения и, в частности, циркуляции теплоносителя между ядром потока и пристенным слоем. Замечено также, что наиболее интенсивно накипь образуется в случаях, когда циркуляция жидкости в трубах прекращается и в них образуется так называемый «свободный уровень».
конвективной теплоотдачи к жидкости (экономайзерная зона) ; здесь интенсивность образования отложений должна быть очень малой, так как в этой зоне кипения не происходит, а циркуляция жидкости из ядра потока в пристенный слой незначительна;
Как уже отмечалось, режим работы конденсатора-испарителя, при котором обеспечиваются благоприятные гидродинамические условия, определяется конструктивными особенностями аппарата. В тех случаях, когда вся парогенерирующая поверхность погружена в испаряемую жидкость, а каких-либо специальных мер для организации движения относительно нее не принято, например, как в конденсаторах-испарителях с межтрубным кипением (подобный режим называют «испарением в свободном объеме»), наблюдается наибольшая интенсивность образования отложений. В таких условиях интенсивность образования отложений в десятки раз выше, чем при благоприятных оптимальных гидродинамических режимах.
Однако установлено, что при степени насыщенности меньше 0,001 (с/с„^0,001, где с„ — растворимость примеси в жидком кислороде при условиях его испарения) интенсивность накопления углеводородов пропорциональна их концентрации. При степени насыптенности больше 0,001 интенсивность образования отложений, а точнее, коэффициент К в формуле (3-9), зависит от степени насыщенности
интенсивность образования зарядов статического электричества в трубопроводах для перекачки нефтепродуктов, устраивают расширенные участки — релаксационные емкости. В эти емкости стекает часть зарядов, образовавшихся в жидкости при перекачке по трубопроводу. Снижения степени образования зарядов в жидкостях, струе газа или пара можно достичь также превращением загрязнения их твердыми или жидкими частицами. Накопление зарядов на твердых диэлектриках можно уменьшить практически до безопасного значения, подбирая соответствующим образом поверхности трения. Приводные валы, которые соприкасаются с лентой, ремнем или нитями, обладающими диэлектрическими свойствами, изготовляют из материалов с неоднородной диэлектрической проницаемостью. В результате такого подбора материалов в местах контакта возникают взаимно компенсирующиеся заряды.
Отбор проб жидкостей из резервуаров и других емкостей во время их заполнения или опорожнения запрещается. Эту операцию проводят после прекращения движения жидкости. При разливе жидкостей-диэлектриков в стеклянные и другие сосуды из изолирующих материало®. применяют воронки из электропроводящего материала и пропущенные через' них до дна сосуда заземленные металлические цепи. Чтобы уменьшить интенсивность образования зарядов в трубопроводах для перекачки нефтепродуктов, устраивают расширенные участки — релаксационные емкости. В эти емкости смекает часть зарядов, образовавшихся в жидкости при перекачке во трубопроводу» Снижения степени образования зарядов в жидкостях, струе газа или пара можно достичь также предотвращением, загрязнения их твердыми или жидкими частицами. На твердых диэлектриках можно уменьшить накопление зарядов до практически безопасного значения, подбирая соответствующим образом поверхности трения. Приводные валы, которые соприкасаются с лентой, ремнем или нитями, обладающими диэлектрическими свойствами, изготовляют из материалов с неойно-родной диэлектрической проницаемостью, например из органического стекла. В результате такого подбора материалов в местах контакта возникают взаимно компенсирующиеся заряды.
Такое соотношение справедливо, если горючий газ, содер-,-кащийся в порах, сжимается адиабатически. Однако интенсивность теплообмена в порах позволяет предположить (вследствие большого отношения поверхности теплообмена к объему газа), что процесс сжатия в них осуществляется изотермически. Тогда конечное давление взрыва Рк в сосуде, частично заполненном зернистым материалом, можно получить, приняв ус=\, и Vn=V— Vx:
q - интенсивность теплообмена, Вт и кВт
Q - интенсивность теплообмена, Вт или кВт
Последнее условие определяет интенсивность теплообмена на поверхностях пластины, при этом h является коэффициентом теплоотдачи. Решение этой задачи имеет непростой вид, однако оно может быть найдено в любом руководстве по теплообмену (например, в [90] ) :
Хотя задачу о распространении пламени можно рассматривать в теоретическом плане как квазистационарную [105], она затрагивает также процессы нестационарного теплообмена, аналогичные тем, что встречались в предыдущей главе применительно к процессу горения (разд. 6.3) . Фронт пламени представляет собой некоторую условную границу, в работе [433] называемую поверхностью возникновения пожара, которая разделяет два экстремальных состояния горючего: свежее и горящее горючее. Движение этой границы по горючему можно рассматривать как распространение фронта воспламенения. Интенсивность теплообмена путем теплопроводности от поверхности к внутренней области горючего существенно влияет на процесс распространения пламени, как это имеет место при зажигании. Таким образом, если уровень горючего весьма незначителен, и горючее можно рассматривать как модель со средней теплоемкостью, в которой отсутствует температурный градиент между поверхностями образца (разд. 2.2.2), можно теоретически показать, что скорость распространения будет обратно пропорциональна толщине т материала (разд. 7.1.3 и 7.2). В литературе имеется достаточное число-свидетельств в пользу этого вывода. В работе [246] приводятся данные, взятые из работы [349], которые показывают, что V ~ ~ г"1 для тонких целлюлозных горючих веществ, толщина которых колеблется от 0,2 до 1,55 мм (рис. 7.8). Аналогичные соотношения наблюдаются для тканей, у которых скорость распространения пламени обратно пропорциональна массе ткани. Воздухопроницаемость материала не оказывает существенного влияния на скорость распространения пламени [271].
где q — интенсивность теплообмена через поверхность, р — плотность горючего; V — скорость распространения пламени; ДЬ — изменение энтальпии при изменении температуры единичной массы от начальной температуры Т0 до температуры Tj, соответствующей температуре воспламенения.
При ak/oiw~0,5-2 интенсивность теплообмена определяется как вынужденным движением жидкости, так и процессом кипения, и для расчета используется зависимость
Существенную роль в процессе самонагревания реагирующей массы играют ее геометрическая форма и размеры внешней поверхности слоя. От величины этой поверхности при данных объеме и форме слоя зависит интенсивность теплообмена с окружающей средой. Математически этот фактор учитывается через удельную внешнюю поверхность слоя F/V, где F — внешняя поверхность объема, а V — объем материала.
Если же и перегрев (Jar<^ 1), и относительная скорость (Ре <^ 1) жидкости малы, то интенсивность теплообмена между жидкостью и поверхностью пузырька может существенно зависеть от объемной концентрации пузырьков, что учитывается в формуле
поверхности стенки канала. Скорость пара в этой области настолько высока, что основной обмен теплом между стенкой и теплоносителем осуществляется посредством испарения при вынужденной конвекции. Результаты некоторых исследований (например, [87]) свидетельствуют об отсутствии кипения на стенке при данном режиме. Интенсивность теплообмена в условиях испарения при свободной конвекции может быть рассчитана либо по корреляции Чена (2.176), в которой фактор S учитывает подавление кипения на стенке при больших скоростях среды, либо по корреляции Шрока и Гроссмана:
Межфазный теплообмен. Интенсивность теплообмена между фазой k и межфазной поверхностью описывается соотношением
 Читайте далее:
 Исключения попадания
Идентификации опасностей
Исключением специальных
Изменение температуры
Исключение возможности
Исключить попадание
Искрообразующих материалов
Искусственные неорганические
Искусственных заземлителей
Искусственное освещение
Искусственному освещению
Испытаний допускается
Испытаний материала
Испытаний отдельных
Изменением концентрации
|
