Интенсивность теплоотвода
Теплоотдача радиацией и конвекцией может происходить только в том случае, если температура окружающей среды (воздуха, поверхностей предметов) ниже температуры тела, причем интенсивность теплоотдачи тем больше, чем больше разность этих температур. При температуре окружающей среды, равной или выше температуры поверхности тела (кожи), теплоотдача происходит только в виде выделения пота, на испарение 1 г которого затрачивается около 2,5 кДж (0,6 ккал).
Следует заметить, что отдача тепла с потоотделением возможна лишь в том случае, если выделяющийся пот испаряется с поверхности тела. Скорость же испарения пота, а следовательно, и интенсивность теплоотдачи, зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха, а также от материала, вида и покроя одежды.
За последнее время широкое распространение получили трубчатьп; печи с излучающими стенками из беспламенных панельных 'орелок. В них газ предварительно перемешивается с воздухом, поступает в туннели керамических призм, в которых и сгорает нагревая керамику (рис. 27.2). При нормальном режиме пламя не выходит за пределы туннелей. Излучающая способность и интенсивность теплоотдачи керамических стенок
Условия, при которых возникает режим самоускорения реакции во взрывчатой среде у нагретой твердой 'поверхности, существенно отличаются от условий, при которых та же реакция начинает самоускоряться в режиме самовоспламенения в нагретом сосуде. При самовоспламенении тепло реакции может отводиться только в нагретые стенки реактора, которые инициировали реакцию во взрывчатой среде. Теплота же реакции, протекающей вблизи одной нагретой стенки, может отводиться в холодную нереагирующую взрывчатую среду, находящуюся за 'пределами пристеночной зоны. Интенсивность теплоотдачи в этом случае оказывается гораздо большей.
Радиационный теплоотвод от нагретых газов. Для определения теплового режима горения, а также воздействия пламени на окружающие предметы необходимо оценивать интенсивность теплоотдачи излучением сильно нагретых газов. Напомним некоторые положения теории радиационного теплообмена [231, 232].
уменьшение термического сопротивления потока теплоносителя за счет применения всевозможных искусственных турбулизирующих средств. Это направление наиболее важное, так как термическое сопротивление \5/Х) пофа-ничного слоя потока - главный фактор, резко снижающий интенсивность теплоотдачи на границе теплообменивающихся сред.
В некоторых случаях для интенсификации потока внутри труб их выполняют с переменным по длине сечением двояковыпуклыми, гофрированными, волнистыми, с чередующимися пережимами сечения и т.д. Частое изменение скорости потока в таких трубах вызывает его турбулизацию и интенсифицирует теплоотдачу. По данным исследований в области ламинарного режима, интенсивность теплоотдачи в указанных трубах в зависимости от их конфигурации выше, чем в гладких, на 20-100%.
Во многих случаях теплоносители, между которыми осуществляется теплопередача в трубчатых теплообменниках, имеют сильно отличающиеся свойства и находятся под разными давлениями и в различных агрегатных состояниях, что в конечном итоге определяет интенсивность теплоотдачи.
При ai(/aw>2 интенсивность теплоотдачи определяется только кипением и поэтому принимается a=ak.
Из теплофизических свойств теплоносителей наиболее важными являются те, которые определяют интенсивность теплоотдачи в канала^ ТА.
Теплопроводность существенно влияет на интенсивность теплоотдачи. Чем больше теплопроводность теплоносителя при прочих равных условиях, тем выше коэффициент теплоотдачи в канале ТА. Жидкие металлы, обладающие высокой теплопроводностью, имеют преимущества по сравнению с водой и газовыми теплоносителями, у которых теплопроводность невелика.
(где а - коэф. теплоотдачи в стенки реакционного сосуда; S - поверхность сосуда; V - объем сосуда; Т, Т0 - температура текущая и начальная) изменяется с температурой линейно, то с повышением температуры интенсивность тепловыделения начинает обгонять интенсивность теплоотвода. Поэтому при непрерывном нагреве горючей смеси обязательно должно достигаться условие, определяемое неравенством (1.4). Наинизшая температура, при которой достигается это условие, и есть температура самовоспламенения. Поскольку в (1.4) содержатся характеристики сосуда, т.е. конкретные условия процесса, то представляется понятным, почему температура самовоспламенения не является постоянной, а зависит от конкретных условий проведения процесса самовоспламенения.
Толстые деревянные брусья не могут гореть в изолированных условиях, но тонкие щепки для розжига (спички, например) могут относительно легко загораться и продолжать гореть, хотя пламя может охватывать их со всех сторон. Это возможно потому, что тонкие образцы ведут себя как системы с низким значением критерии Био (разд. 2.2.2). Таким образом, если поджечь такую систему и убрать затем источник зажигания, то в таком случае интенсивность теплоотвода с поверхности внуть тела образца будет минимальной (разд. 6.3.2). Можно оценить максимальную толщину деревянного бруса, который можно еще считать тонким с точки зрения зажигания. Эта величина зависит, главным образом, от длительности контакта с источником зажигания (принималось, что таким источником являлось пламя). Толщина прогретого слоя составляет порядка (at)'/2, где t - длительность в секундах (разд. 2.2.2). Пусть длительность приложения источника зажигания равна 10с, тогда максимальная толщина щепки дуба (а = 8,9 10"8 м2/ /с), которую можно поджечь, составит порядка 2(at)1/2 ^ 2 10~3 м (если принять, что щепка со всех сторон охвачена пламенем). В принципе, чем дольше экспозиция источника зажигания, тем толще может быть подожжен образец, но в таких случаях начинают сказываться на- рассматриваемом явлении другие факторы - такие, как уменьшение выхода летучих продуктов с поверхностных слоев и направление распространения возникшего после возгорания пламени (разд. 7.1.1). Длительность горения тонкого бруса меняется примерно пропорционально D0, где D - диаметр, а п = 1,6 ±0,2 [389].
В число прочих источников зажигания входят механические искры, раскаленные поверхности и раскаленные провода. Механизмы такого вынужденного воспламенения заключаются в конвективном теплообмене от поверхности твердого тела к газу, а само воспламенение происходит спонтанно в раскаленном пограничном слое. Для истолкования этого механизма может быть использован рис. 6.1. Представим-еебе небольшой объем воспламеняемой паровоздушной смеси, заключенной внутри пограничного слоя; примем для простоты, что температура Та равномерна по всей смеси. При этих условиях Qc > L и температура элемента объема быстро повышается. В данном конкретном случае интенсивность теплоотвода не может приостановить мгновенную реакцию, и воспламенение произойдет, когда система пройдет через точку, которая соответствует высокотемпературному процессу горения (см. выше). В действительности температура в пограничном слое распределена неравномерно (см. рис. 2.16), и любое движение воздуха или турбулентность существенно влияют на интенсивность теплоотвода. Следовательно, развитие пламенного горения будет зависеть от развитости поверхности ее очертания и температуры точно так же,как и от окружающих условий. В литературе [63], [278] приводятся температуры для дожигания стехиометрических паровоздушных смесей, которые относятся к режиму равномерного нагрева значительного объема смеси (> 0,21), заключенной в стеклянном сферическом резервуаре. При этих условиях прини-
поверхности до температуры воспламенения, примерно постоянным после того, как произошло зажигание летучих продуктов, или он будет носить характер импульса, затухающего после возгорания до некоторого низкого уровня (вероятно нулевого). В последнем случае устойчивость пламени на поверхности и интенсивность теплоотвода с поверхности вещества определяет возможность установления стационарного пламени.
ного процессом объема превысит интенсивность теплоотвода, тогда-то и может наступить взрывная реакция. В работе [388] разработана приближенная теория в критически горячей точке, которая может быть применена к. задаче о накоплении больших количеств высокотемпературного материала в охлаждающей среде [23], например, к задаче скла-
где Qc — интенсивность теплоеыделения пламени пожара, с помощью которой описывается вся тепловая энергия, воспринимаемая верхним слоем; Qloss — интенсивность теплоотвода от слоя раскаленных газов, скопившихся у потолка, к границам помещения за счет излучения и конвекции; Т и Т„ — температуры слоя раскаленных газов и окружающей помещение атмосферы соответственно; ср и nig — теплоемкость и массовый расход газа, покидающего помещение, соответственно.
где q - интенсивность тепловыделения, обусловленная сгоранием ; qL - интенсивность теплоотвода, обусловленная сменой горячих газов холодными; q^ — интенсивность теплоотвода в стены, поток и пол; qR - интенсивность лучистого теп-
qj - интенсивность теплоотвода, обусловленного конвективным
- интенсивность теплоотвода через ограждения помещения.
Интенсивность теплоотвода через ограждения будет зависеть как от температуры газа внутри помещения Т, так и от температуры внутренней поверхности. Теплоотвод к ограждениям помещения за счет теплопроводности должен определяться численными методами, как было кратко изложено в разд. 2.2.36. Замыкающие границы помещения делятся на п слоев, толщина каждого слоя равна Дх (см. рис. 10.16). Теперь можно составить ряд соотношений, каждое из которых описывает отдельный слой:
Для очень медленных пламен главное значение имеет радиационная теплоотдача, ее действие определяет концентрационные пределы распространения пламени. Для более быстрогорящих газовых сред радиационные потери несущественны и зона пламени может охлаждаться только путем теплопроводности. Теплоотвод становится .достаточно интенсивным при соответствующем уменьшении диаметра канала, по которому распространяется пламя. Уравнение (6.10) и здесь остается в силе, но интенсивность теплоотвода Фс будет определяться другим механизмом процесса. При этом из уравнения (6.10) следует исключить множитель 2, поскольку тепло из зоны реакции в данном случае отводится только в одном направлении — к холодным стенкам канала.
 Читайте далее:
 Исключением аварийных
Исключением помещений
Исключением выполненных
Индивидуальными защитными
Исключено образование
Исключить воздействие
Искрового зажигания
Индивидуальная чувствительность
Искусственным побуждением
Искусственного интеллекта
Ингаляция разъедание
Индивидуальной восприимчивости
Испытаний механических
Испытаний представлены
Изменении направления
|
