Распределение температуры
Рис. 4.20. Отклонение пламени под моделью потолка коридора (продольное сечение), где показано расположение воображаемого источника (а). Значениями Т, и Т2 обозначены места сечений, по которым на рис. 4.21 представлено распределение температур по вертикали; поперечное сечение А—А (б). Изображение дано не в масштабе
Рис. 4.21. Распределение температур по вертикали под потолком коридора горизонтально распространяющихся пламен бедной (обозначенной темными и светлыми треугольниками) и богатой горючей смеси (обозначенной темными и светлыми квадратами)
Рис. 6.12. Зажигание хранилишд жидкости с высокой температурой воспламенения с помощью фитиля. Распределение температур соответствует моменту времени, непосредственно предшествующему распространению пламени по поверхности [ 81] 1- фитиль; 2- пламя; 3- вихревое течение
В работе [286] описана модель, учитывающая многие факторы при расчете лучистого теплового потока, исходящего из массы задымленных газов, скопившихся под потолком слабо вентилируемого помещения. В модели, в частности, учитывается распределение температур по профилю припотолочного слоя, а также распределение продуктов сгорания по высоте припотолочного слоя дыма. Задача усложняется тем обстоятельством, что более холодные нижние слои сохраняют тенденцию поглощать лучистую тепловую энергию, поступающую сверху и генерируемую Н20, С02 и сажей во всей толще припотолочного слоя. Авторы [286] сравнивали результаты, полученные на теоретической модели, с результатами полномасштабного экспериментального пожара, при котором сжигались пластины из полипеноуретана в условиях ограниченной вентиляции. Результаты измерений и результаты расчета лучистого теплового потока, действующего на пол на этапе нарастания пожара, достаточно близки. Из вычислений авторов [286] следует, что лишь небольшая часть (менее 15 % излучаемой тепловой энергии достигает пола) лучистого потока исходит от потолка и верхних частей стен помещения; в период, предшествующий полному охвату помещения пламенем, наибольший вклад в лучистый тепловой поток вносит задымленный слой газов, скопившихся под потолком. Следует считаться, конечно, с тем,
3. Франк-Каменецкий Д.А. Распределение температур в реакционном сосуде и стационарная теория теплового взрыва // Журн. физ. химии. - 1939. - Т. 13, № 6. - С. 738-755.
На рис. 7 дано примерное распределение температур в конденсаторе-холодильнике, в который поступают пары в перегретом состоянии. В этом случае можно выделить три зоны:
Предполагаемый процесс распространения пламени позволяет исследовать его методом пограничного слоя, т.к. только тонкий слой топлива будет заметно влиять на процесс распространения, и потому применима гипотеза температурного пограничного слоя. Профили температур внутри топлива аппроксими-рируются экспонентой. При этих предпосылках уравнение теплопроводности с учетом граничных условий легко интегрируется в авторы получают выражение для скорости распространения. Однако из «той работы видно, что предположения выдвинутой теории излишне идеализированы, чтобы использовать ее для предсказания распространения пламени. В работе [12] предполагается двумерная постановка задачи. Исходя из постоянной скорости распространения ламинарного пламени и используя приближенное выражение для тепловых потоков от пламени к топливу, рассчитывается распределение температур на поверхности конденсированного топлива, а применяя закон испарения типа Лэнгмюра определяется концентрация паров топлива вблизи поверхности горючего. Остановимся подробнее на математической модели процесса. Уравнение теплопереноса внутри топлива AT - (pscsu/As)(dT/<9x) = 0. Здесь предполагается, что Ps i Cs/As -константы. Выше приведенное уравнение можно решить, используя метод теплового пограничного слоя как и в работе f!3l. Предполагается, что RePr = = pscs * '-/^s ~ велико, где L - характерная длина, такая, например, как 8S = As/Pscsv' т.е. такая толщина,
поддерживать предусмотренное режимной картой распределение температур и давлений по корпусам выпарной установки;
поддерживать установленное технологическим режимом распределение температур и давлений в ректификационной установке;
поддерживать установленное режимной картой распределение температур в установке;
Рис. 2.4. Температурный режим обжига железорудных окатышей: А - распределение температур в слое по длине машины; Б — распределение температур в зонах ? ' ~~* ' ~* ' подогрева, обжига и рекуперации по высоте слоя в последовательные моменты времени т(/— 4). Зоны: /, //— сушки; ///— подогрева; IV— обжига; V— рекуперации; VI, VII - охлаждения
Чтобы решить данное уравнение, т.е. найти температуру внутри конструкции в любой момент времени, надо знать распределение температуры по сечению этой конструкции в начальный момент времени - начальное условие, ее геометрическую форму и закономерности теплообмена между окружающей средой и поверхностями конструкции - граничные условия.
Рассеяние промышленных выбросов происходит в приземном слое атмосферы, в котором изменение метеорологических элементов определяется непосредственным воздействием деятельной поверхности земли. В этом слое распределение скорости ветра с высотой определяется силой трения, зависящей от неровностей поверхности, а распределение температуры и примесей — свойствами подстилающей поверхности и интенсивностью турбулентного перемешивания (высота приземного слоя может составлять несколько десятков метров).
медленно понижается с увеличением расстояния от свободной по верхности жидкости. Распределение температуры здесь сходно распределением температуры в слое, очень хорошо проводящек тепло. В нижнем слое температура быстро падает по мере удале! ния от нижней границы верхнего нагретого гомотермического слоя.! Распределение температуры здесь такое же, как и в жидкости^ плохо проводящей тепло. Жидкость в верхнем и нижнем слоях находится как бы в двух различных состояниях, а увеличение тол- щины верхнего слоя напоминает процесс превращения жидкости из одного состояния в другое.
Опыты с эмульсионной нефтью показали, что с увеличением влажности у горящей нефти скорость прогрева увеличивается, а температура на поверхности понижается. Установлено также, что распределение температуры в горящем мазуте, влажность которого не превосходит 0,1 %, является распределением первого типа, а в мазуте с влажностью 0,5 % — распределением второго типа.
При таких граничных условиях распределение температуры на охлаждаемом участке описывается формулой
вертикально до высоты, где подъемная сила становилась бы слишком слабой для преодоления сил вязкого сопротивления. Практически это может произойти на относительно малых высотах в ограниченных помещениях при наличии теплого воздуха, скопившегося под потолком. (Популярным примером может служить расслоение дыма сигареты в теплой комнате при условиях неподвижного окружающего воздуха: аналогичное явление может служить помехой при работе дымовых пожарных сигнализаторов ионизационного типа). Охлаждение факела происходит вследствие разбавления окружающим воздухом, который проникает через границы факела. Уменьшение температуры с высотой сопровождается расширением факела и уменьшением скорости восходящего потока. Структуру факела можно рассчитать теоретически путем рассмотрения уравнений сохранения масс, импульса и энергии. При подробном решении этой задачи строится гауссово распределение температуры и скорости восходящего потока по горизонтальным сечениям факела в зависимости от высоты. Здесь же будет рассмотрен более упрощенный подход. В работе [171] показано, как, начиная с соотношений, выведенных на основании уравнений сохранения, можно применить элементарный безразмерный анализ для получения функциональных соотношений между температурой и скоростью восходящего потока, с одной стороны, и мощностью источника и высоты, с другой стороны. Исходя из сохранения импульса для осесимметричного факела (радиуса b на высоте z над точечным'источником) в атмосфере бесконечной толщины (плотностью рос), пренебрегая вязкими силами, при малых температурных перепадах можно написать следующее дифференциальное пропорциональное соотношение:
Если распространение пламени пожара вверх ограничено потолком, то в таком случае горячие газы будут отклоняться, образуя горизонтальные припотолочные струи. Характер этого процесса может служить объяснением механизма срабатывания сигнализаторов пожара, укрепленных на потолке, в которым пристеночными струями доставляются продукты сгорания. Для исследования работоспособности тепловых датчиков необходимо знать распределение температуры под потолком. В работе [8] на основе серии 'крупномасштабных экспериментальных пожаров были выявлены некоторые закономерности. Экспериментальные пожары были организованы на Центральном полигоне совместных промышленных испытаний; это были крупные пожары под потолками различной высоты Н (табл. 4.3)-
пожара горючего в малом резервуаре выше, чем в центре, этот эффект ярче всего проявляется у метанола, что увязывается с приведенными выше наблюдениями, которые относятся к форме пламени (рис. 5.4, а), хотя при крупных очагах и сильно излучающих пламенах это явление может носить противоположный характер (рис. 5.4, г). Это подтверждает и стационарное горение крупных пластин твердых горючих веществ, образующих близкую к форме горючего в резервуаре конфигурацию. Во время стационарного горения будут прогреваться лишь поверхностные слои глубоких резервуаров с жидким горючим веществом. Рано или поздно под поверхностью жидкости устанавливается распределение температуры, аналогичное тому, что показано на рис. 5.5 [333]. В работе [2] было показано, что распределение температуры на рис. 5.5 может быть описано эмпирической зависимостью
Рис. 5.5. Распределение температуры под поверхностью n-бутана во время стационарного горения (диаметр резервуара 36 мм) [ 2]
Температура поверхности свободно горящей жидкости близка или немного ниже ее температуры кипения. Смеси жидкостей, такие как бензин, керосин и дизельное топливо, не имеют фиксированной температуры кипения, и легкие летучие продукты этих смесей выгорают первыми. Поэтому температура поверхности увеличивается по мере того, как оставшаяся жидкая фаза смеси становится менее летучей. Опасность, связанная с некоторыми смесями углеводородных горючих (особенно сырой нефти), состоит в образовании прогретого слоя [79]. В таких случаях распределение температуры, характерное для стационарного состояния, аналогичное тому, которое показано на рис. 5.5, не устанавливается.
Чтобы объяснить причину такого ограничения, сопоставим особенности нагревания электрическим разрядом инертного газа и горючей газовой среды с тождественными физическими свойствами. Для простоты будем принимать, что энергия разряда Е, одинаковая в обоих случаях, освобождается в виде одного мгновенного импульса в пределах малого объема нагреваемого газа. Сопоставим кривые пространственного распределения температуры Т (г), где г — расстояние от центра нагретой зоны, для обеих систем в последовательные моменты времени /о = 0, /i>0, tz>t\ и т. д. На рис. 7, а показано распределение температуры в инертном газе, а на рис. 7,6— в горючей среде.
 Читайте далее:
 Растворимых соединений
Раствором формалина
Работника ответственного
Раствором содержащим
Работники газоспасательной
Равномерному распределению
Равномерности распределения
Равномерно распределена
Работники химических
Резервуаров паровозов
Разъемных соединениях
Разбавленных растворов
Работники непосредственно
Разделительного трансформатора
Раздражающими свойствами
|
