Интенсивности теплового
Скорость выгорания — количество горючего, сгорающего в единицу времени с единицы площади; используют при расчетных определениях продолжительности пожара в резервуарах, интенсивности тепловыделения и температурного режима пожара.
В некоторых случаях необходим расчет фактического количества тепла, выделенного в процессе горения. При большом числе продуктов неполного сгорания, образуемых при пожарах, описанный выше метод становится слишком громоздким, поэтому необходимо применение другого способа расчета. Альтернативный метод основывается на том факте, что теплота сгорания большинства распространенных горючих веществ является постоянной величиной, если ее выразить через количество расходуемого в ходе реакции кислорода или воздуха. Рассмотрим в качестве примера уравнение (Р4). Здесь на каждый моль сгоревшего пропана или на каждые пять молей израсходованного кислорода приходится 2044 кДж тепла. В этом случае теплота сгорания будет равна: ДНс.ох = -408,8 кДж/моль или (-408,8/32) = -12,77 кДж/г, где 32 -молекулярный вес кислорода. В табл. 1.13 для ряда горючих веществ приведены значения ДНС ох. Они, как можно видеть, лежат в довольно узких пределах. В работе [194] показано, что для типичных органических жидкостей и газов ДНС ох = —12,72±3% кДж/г кислорода (за исключением химически активных газов этилена и этина), тогда как для полимеров ДНСОХ = -13,02±4% кДж/г кислорода (исключая полиок-симетилен). Таким образом, если определена скорость расхода кислорода, то можно непосредственно ценить интенсивность тепловыделения. Этот метод был рекомендован для применения в стандартных тестах по определению интенсивности тепловыделения (например, в [17]) и при натурном моделировании пожаров в помещениях [428], Он был испытан [218] применительно к калориметру для измерения интенсивности тепловыделения, разработанному в 1972 г. Смитом [363]. Интенсивность тепловыделения вычисляется по формуле
поскольку соотношение азота и кислорода в воздухе равно приблизительно 3,76:1 (см. табл. 1.11). Повторяя вышеприведенные расчеты, получим, что при расходе кислорода, содержащегося в 23,8 молях воздуха, выделится 2044 кДж тепла. Таким образом, для воздуха AHc.air = = 85,88 кДж/моль или (85,88/28,95) = 2,97 кДж/г, где 28,95 - относительная молекулярная масса воздуха (разд. 1.2.1). Значения, приведенные в табл. 1.13, охватывают широкий круг горючих веществ и равны в среднем 3,03 (±2 %) кДж/г, если исключить диоксид углерода и химически активные горючие этилен и этин. Для расчетов удобно выбрать значение 3 кДж/г. Только для одного полимера (полиоксиметилена) , характеристики которого имеют явные особенности, теплота сгорания отличается от указанного на 12 %. Выбранное среднее значение может быть использовано для оценки интенсивности тепловыделения при полностью развитом пожаре в помещении с контролируемой вентиляцией при условии, что скорость притока воздуха известна или может быть рассчитана, а весь кислород расходуется в пределах помещения (разд. 10.3.2).
И хотя на этой модели показано, как можно объяснить с помощью интенсивности тепловыделения и интенсивности теплоотвода существование пределов воспламенения, тем не менее следует, вероятно, считаться с рядом других факторов. Так, существует мнение, что подъемная сила может привести к созданию на передней границе восходящего распространяющегося пламени условий неустойчивости, что в свою очередь, может вызвать тушение пламени в предельной смеси [167], [235]. Потребуются дальнейшие уточнения расчетной модели до того, как будет достигнуто достаточно глубокое понимание значения этих дополнительных механизмов.
В связи с естественной конвекцией в разд. 2.3 было введено понятие подъемной силы. Если создается перепад плотностей двух соседних масс жидкости вследствие градиента температур, то в таком случае менее плотная жидкость под действие подъемной силы должна всплыть над остальной жидкостью. Подъемная сила (на единицу объема) определяется по формуле g(poo — р) , где g — ускорение свободного падения. В жидкости эта сила наталкивается на противодействие силы вязкого сопротивления. Односительное значение вязких сил выражается числом Грасгофа [соотношение (2.41)]. Понятие факел, формируемый восходящими потоками, используется для описания конвективного восходящего потока над источником тепла. Структура этого факела определяется его взаимодействием с окружающей жидкостью. Из интуитивных соображений можно предположить, что температура внутри факела зависит от мощности источника (т. е. от интенсивности тепловыделения) и от высоты над источником; это предположение может быть подкреплено теоретическим расчетом.
Данные о скорости горения жидких горючих веществ и твердых горючих . веществ нужны для оценки не только размера пламени (разд. 4.3.2), но и поведения вероятного пламени в практических ситуациях и интенсивности тепловыделения в пожарах. В этой главе подробно рассматривается стационарное горение легковоспламеняющихся твердых и жидких веществ, а также анализируются те параметры, которые определяют скорость выделения летучих продуктов в условиях пожара.
Рис. 6.1. Зависимости интенсивности тепловыделения QC и теплоотвода L от температуры
Рис. 9.5. Схематическое представление о полном охвате помещения пламенем как о явлении термической неустойчивости. График, намеченный буквой R, представляет собой зависимость интенсивности тепловыделения внутри помещения от температуры, а графики, помеченные буквой L, представляют собой графики зависимости интенсивности тепло-отвода от температуры [ 399]
когда скорость горения определяется максимальной скоростью, с которой может поступать свежий воздух в помещение во время полностью развитого процесса горения, разд. 10.1.) В книге рассматривалась квазистационарная модель нарастания пожара, при которой интенсивности тепловыделения и теплоотвода сравниваются как две функции температуры. В простейшем случае, для которого принимается несколько упрощающих допущений (например, постоянство площади очага пожара), интенсивность тепловыделения быстро нарастает по мере увеличения температуры и ограничивается скоростью притока воздуха. Эта модель схематически иллюстрируется на рис. 9.5, причем приведены сравнения с тремя репрезентативными кривыми теплоотвода LI, L2 и L3, которые соответствуют уменьшающимся размерам помещения. Судя по рисунку, возможны три типа пересечения кривых тепловыделения R и теплоотвода L, а аменно А, В и С. В то время как точке В соответствует неустойчивое состояние, точка А соответствует стационарному состоянию пожара, регулируемого вентиляцией (гл. 10), а точка С соответствует небольшому локализованному пожару, на который не влияет любое сколько-нибудь существенное воздействие, обусловленное обратным лучистым тепловым потоком, исходящим от верхних частей помещения. При нарастающем пожаре характер кривых R и L будет меняться и может дойти до критической ситуации, при которой
Примечания:!. Характеристики зависят от конструкции и состава материалов, используемых в изделии. При горении одного современного кресла, выполненного в виде полипеноуретанового блока, пиковое значение скорости горения составило 151 г/с. При горении кресел с традиционной обивкой скорость горения, вероятно, не превышает значения rh = 60 г/с. Характер материала обивки и наличие подкладки может внести значительные поправки в эту цифру [25], [441]. 2. Приведенные значения интенсивности тепловыделения относятся к единице площади пола. В работе [10] приведены данные по различным очагам пожара, характерным для складских помещений промышленных предприятий.
вой 1. Как и следовало ожидать, формула (9.18), как уже указывалось ранее, дает оценку критической интенсивности тепловыделения.
При интенсивности теплового потока до 350 Вт/м2 ДОПУСТИМЫЕ нормы температуры, относительную влажность и скорости движения воздуха в рабочей зоне следует принимать по ГОСТ 12.1.005-88. Прр интенсивности теплового потока более 350 Вт/м2 в холодный и переходные периоды года температуру воздуха на рабочем месте /р.„, °С, следует принимать более низкой, чем нормируемая температура воздуха tt, °С:
работ воздуха при интенсивности теплового потока
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ
На рис. 3 и 4 приведены средние значения интенсивности теплового облучения на рабочих местах соответственно у элекгросталеплавильных печей и" в мартеновских цехах в зависимости от вместимости печи Р.
Для нахождения коэффициентов облученности при лучистом теплообмене между одинаковыми параллельными плоскостями, противолежащими фигурами можно воспользоваться трафиками рис. 6. 11ри определении интенсивности теплового облучения на рабочем месте от источников различной формы и размеров коэффициенты облученности могут быть приближенно определены по графикам рис. 7.
Температурная чувствительность определялась специальными исследованиями, в результате выявлено общее число точек холода на всей поверхности тела около 250 000, а теплоты только 30 000. Человек способен различать разницу температур до 0,2 °С. При этом диапазон воспринимаемых внутрикожных температур от + 10 до + 44,5 °С. При температуре t < 10 °С наступает холодовая блокада температурных волокон тактильной чувствительности (на этом основан один из способов обезболивания). При температуре t > 44,5 °С на смену ощущения «горячо» приходит — «больно». Это соответствует интенсивности теплового излучения 0,86 Вт/см2.
При разработке мер защиты от теплового потока следует исходить из фактической интенсивности теплового потока q на рабочих местах, полученных по данным натурных измерений или по литературным источникам. Интенсивность может быть также рассчитана по следующим формулам (Вт/м2):
Экран рассчитывают исходя из требуемого снижения интенсивности теплового потока. Степень экранирования
Если требуется снизить температуру поверхности экрана в ц раз, то можно определить необходимое для этого снижение интенсивности теплового потока
Подача неподогреваемого воздуха в холодный период года допускается при условии осуществления мероприятий, предотвращающих непосредственное воздействие холодного воздуха на работающих. При интенсивности теплового потока менее 116 Вт/м2 в холодный период года в дополнение к естественной вентиляции устанавливают механическую приточную с подогревом подаваемого воздуха. Параметры воздуха, подаваемого в производственные помещения, должны соответствовать требованиям СНиП П-33 —75* [3.10].
Наиболее целесообразным средством для защиты от теплового потока (если невозможно экранирование) является воздушное души-рование с сосредоточенной подачей охлажденного воздуха. Воздушное душирование на рабочих местах или участках осуществляют с помощью установок стационарного или переносного типа. Они имеют приспособления для регулирования направления и скорости подаваемого воздуха от 2 до 5 м/с, чтобы обдувалась наибольшая поверхность тела рабочего. В холодный период года воздух подогревается, в теплый — охлаждается распылением воды или с помощью холодильных установок [при интенсивности теплового потока на рабочих местах более 0,88 М Дж/(м2 • ч) и температуре воздуха 28 °С, у печей, прессов, молотов — 5 — 7,6 МДжДм2 • ч), у мест складирования поковок, пультов управления, в кабинах крановщиков 1,26 — 5 МДж/(м2-ч)]. Рекомендуемые температуры и скорости движения воздуха при воздушном душировании в зависимости от интенсивности теплового потока, определяемой как средняя в течение часа, приведены в [2.12].
 Читайте далее:
 Изменение температуры
Исключение возможности
Исключить попадание
Искрообразующих материалов
Искусственные неорганические
Искусственных заземлителей
Искусственное освещение
Искусственному освещению
Испытаний допускается
Испытаний материала
Испытаний отдельных
Изменением концентрации
Испытаниям подвергают
Испытания газопровода
Испытания материалов
|
