Всего на сайте:
303 тыс. 117 статей

Главная | Охрана труда, БЖД

Расчетный состав продуктов горения  Просмотрен 56

Компонент Содержание компонента в 1 м3 смеси, м3 Объём продуктов горения, м33   
смеси СО2 Н2О N2  
С3Н8 0,6 0,6 3 0,64 0,6-5-3,76
С4Н10 0,4 0,4 4 0,45 0,4-6,5-3,76
Итого 3,4 4,4 21,06

Теоретический объём продуктов горения Упг° равен

Упг° = 3,4 + 4,4 + 21,06 = 28,86 м33.

Нижний концентрационный предел распространения пламени для смеси газов определяется по формуле Ле Шателье:

где цг- - мольная доля /-го горючего; фщ - НКПР i-го горючего, % (об.). Коэффициент избытка воздуха на НКПР равен

Избыток воздуха A V составит:

Низшая теплота сгорания смеси газов

Среднее теплосодержание продуктов горения газовой смеси составит:

Так как большую часть объема продуктов горения составляет азот, температура смеси должна быть около 1400 °С (при данной температуре теплосодержание азота равно 2010 кДж/м ). Выбираем 1400 °С в качестве первого приближения. По табл. 2 прил. 3 находим:

при Ti = 1400 °С

Q1 = 201021,06 + 32103,4 + 25604,4 + 204021,2 = 107919,8 кДж/м3; при Т2 = 1300 °С

Q2 = 186021,06 + 2980 3,4 + 2350 4,4 + 1880 21,28 = 99650 кДж/м3.

Методом линейной интерполяции определяем адиабатическую температуру потухания:

Пример 3.

Рассчитать теоретический удельный расход воды, л/м2, при тушении газового фонтана (метан) дебитом 3 млн м /сут, если адиабатическая температура горения газа - 2010 °С, адиабатическая температура потухания - 990 °С. Удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/(кгК); водяного пара - 2,2 кДж/(кгК); теплота парообразования воды - 2260 кДж/кг.

Решение.

Для случая тушения газа теоретический удельный расход воды составит:

Для оценки Q^ необходимо определить объём продуктов горения метана. Составляем уравнение химической реакции горения:

Используя табл. 2 прил. 3, определяем теплосодержание продуктов

о

горения при температурах, близких к температуре горения Тг (2000 С) и

о

температуре потухания Тпот (1000 С), и заносим эти данные в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Теплосодержание зоны горения

Продукты горения Теплосодержание зоны горения, кДж/м3   
п/п Состав Объём, м33 при 2000 °С (~ Тг) при 1000 °С (~ Тпот)
СО2    
Н2О    
N2 2 ■ 3,76   

По формуле (4.1), исходя из данных табл. 4.2, находим требуемый теплоотвод:

0треб = 1(4850 - 2210) + 2 (3930 - 1720) + 23,76 (2980 - 1400) =

= 8941 кДж/м3.

По формуле (4.13) определяем охлаждающий эффект воды при объемном тушении:

0охл = 4,2(100 - 20) + 2260 + 2,2(990 - 100) = 4554 кДж/л. Теоретический удельный расход воды составит:

Пример 4.

Определить критическую интенсивность подачи тонкораспыленной воды при тушении керосина «по поверхности», если керосин имеет следующие характеристики: удельная теплоемкость - 2,1 кДж/(кгК), удельная теплота парообразования - 2200 кДж/кг, удельная массовая скорость выго - рания - 0,048 кг/(м •с), температура кипения - 190 °С, температура вспышки - 53 °С.

Решение.

Согласно формулам (4.9) и (4.20):

Пример 5.

Найти фактическую интенсивность подачи и удельный расход воды, если на тушение пожара площадью 40 м было подано 2 ручных ствола с расходом gGтв = 3,5 л/с, время тушения 8 мин.

Решение.

Суммарный секундный расход воды составляет:

Фактическая интенсивность подачи равна

Удельный расход воды за все время тушения составил:

Пример 6.

Рассчитать требуемый секундный расход воды и количество ручных

стволов на тушение пожара площадью 120 м2, если требуемая для тушения

интенсивность подачи составляет 0,1 л/(м -с).

Решение.

Требуемый секундный расход определяется по формуле

При подаче стволов с расходом gств = 7 л/с требуемое их количество Ыств составит:

При подаче стволов с расходом g^ = 3,5 л/с

Пример 7.

Найти теоретический коэффициент использования огнетушащего по - рошка при тушении пламени над поверхностью ТГМ на площади 7 м2, если пожар был потушен за 10 с двумя ручными огнетушителями с расходом 0,45 кг/с порошка каждый. Количество тепла, которое требуется отвести от зоны горения, составляет 1200 кВт/м . Охлаждающий эффект порошка 1500 кДж/кг.

Решение.

Коэффициент использования огнетушащего вещества определяется из соотношения теоретического и фактического удельного расхода:

Теоретический удельный расход можно определить по формуле

Фактический удельный расход составит:

Коэффициент использования составляет:

Пример 8.

Найти коэффициент использования воды, если для тушения пожара на площади 50 м2 было подано 2 ручных ствола с расходом 3,5 л/с каждый. Время тушения 16 мин.

Решение.

Фактический удельный расход воды составляет:

Минимальный удельный расход

Коэффициент использования равен

Пример 9. Сравнить эффективность двух способов тушения пожара № 1 и № 2 в жилом помещении по следующим результатам.

  № 1 № 2
Площадь пожара....................... ... .20  
Огнетушащие вещества.......... .. ..Порошок+водопенный раствор Вода
Средства тушения.................... Время тушения, включая .. ..Переносные огнетушители Ручные стволы
разработку, проливку, с........... ... .292  
Затраты огнетушащих веществ... ...16 кг порошка+35 л раствора 2200 л

Решение.

Для сравнительной оценки эффективности разных способов и средств тушения используется показатель Пэт (4.42):

Удельные расходы огнетушащих веществ равны:

при способе тушения № 1 - дуд = (16 + 35)/20 = 51/20 = 2,55 кг/м2; при способе тушения № 2 - дуд = 2200/20 = 110 кг/м2.

Интенсивности подачи огнетушащих веществ равны:

при способе тушения № 1 - J = 51/(20-292) = 0,0087 кг/(м2с); при способе тушения № 2 - J = 2200/(20300) = 0,37 кг/(м2с).

Вывод. Способ тушения № 1 более эффективен, чем способ № 2.

Пример 10.

Сравнить эффективность тушения поверхности горящей древесины водой и жидким азотом при одинаковой интенсивности подачи J = 0,2 кг/(м2-с), если время свободного горения тгор= 600 с, минимальное время охлаждения прогретого слоя тмин= 20 с, массовая удельная скорость выгорания vмд = 0,0065 кг/(м-с), внешний падающий тепловой поток цвн = 30 кВт/м2. Удельную теплоту пиролиза принять равной 2790 кДж/кг, низшую теплоту сгорания - 13800 кДж/кг.

Решение.

При одинаковой интенсивности подачи сравнить эффективность тушения можно по значению теоретического времени прекращения горения. Для расчета ттпо формуле (4.18) необходимо определить параметры горения материала дконв(см. формулу (4.13)) и (см. формулу (4.12)):

дконв= УмудСрпов- Тпир) = 0,0065-3,7(700 - 200) = 12,0 кВт/м2;

£пир= 0,06Qh = 0,06 13800 = 828 кДж/кг;

Qзап= [Чвн - vMya(L - £экз) - дконвКор= [30 - 0,0065(2790 - 828) - 12] 600 =

= 3148,2 кДж/м2

При заданной интенсивности подачи теоретическое время тушения водой составит:

Теоретическое время тушения жидким азотом равно

Пример 11.

Рассчитать теоретическую интенсивность подачи и требуемый секундный расход огнетушащего порошка марки «Пирант-А» при тушении поверхности кабельной изоляции из полиэтилена на площади 14 м . Время

свободного горения 8 мин. Массовая удельная скорость выгорания равна 0,01 кг/(м -с). Коэффициент поверхности горения Кп = 12,5. Температура поверхности 600 °С, температура воспламенения полиэтилена - 300 °С. Плотность расплава полиэтилена 760 кг/м , теплопроводность 0,21 кВт/(м-К). Охлаждающий эффект данного порошка 1770 кДж/кг.

Решение.

Для прекращения горения изоляции требуется понизить температуру ее поверхности с Тпов до температуры воспламенения Твпл. Так как порошковое облако практически мгновенно ликвидирует собственное пламя и экранирует внешнее излучение, можно считать, что интенсивность теплоотвода дтреб’ должна быть равна тепловому потоку дзап, кВт/м2, аккумулируемому расплавленным слоем изоляции:

На практике интенсивность подачи определяется в расчете на приведенную массовую скорость выгорания, поэтому приведенную массовую скорость выгорания следует перевести в удельную: умпр = умудКп. По формуле (4.7) находим

 

Принимая, что суммарный удельный теплоотвод порошком составляет 1770 кДж/кг, получаем требуемую расчетную интенсивность подачи:

Утр = Ятреб/0охл = 800/1770 = 0,45 кг/(м2-с).

Требуемый секундный расход порошка составит:

£тр= Угрб'п = 0,45^14 = 6,3 кг/с.

Пример 12.

Рассчитать теоретическую оптимальную интенсивность подачи и удельный расход воды для тушения поверхности горящей древесины, если массовая удельная скорость выгорания умуд = 0,0085 кг/(м2-с), внешний падающий тепловой поток цвн = 40 кВт/м , время свободного горения 600 с. Удельную теплоту пиролиза L принять равной 2800 кДж/кг, низшую теплоту сгорания - 14200 кДж/кг. Теоретический охлаждающий эффект воды - 2600 кДж/кг.

Решение.

Для прекращения горения древесины требуется понизить температуру ее поверхности с Тпов до температуры начала активного пиролиза Тпир. Оптимальная интенсивность подачи /опт, л/(м2с), рассчитывается по формуле (4.20):

2

Значение взап кДж/м , находится по выражению (4.12) с использованием формулы (4.13):

Qзап [^вн vM (L " L3K3) ^конв] тгор?

L3V3 = 0,06 Qh;

^коив vm српов — Тпир)-

Подставив исходные данные, получим:

Яконв - 0,0085-3,7(700-200) - 15,7 кВт/м2;

Ьэкз - 0,06 14200 - 852 кДж/кг; взап - [40 - 0,0085(2800-852) - 15,7] 600 - 4645 кДж/м2.

Отсюда оптимальная интенсивность подачи

Удельный расход огнетушащего вещества равен интенсивности по - дачи, умноженной на тт. Время тушения тт находим по формуле (4.18):

Определяем удельный расход воды (в расчете на площадь горения) при оптимальной интенсивности подачи:

дуд = 0,052 69 » 3,6 л/м2.

Пример 13.

Определить теоретическое время тушения и удельный расход воды, подаваемой с интенсивностью 0,2 л/(м2с) для тушения штабеля древесины при следующих исходных данных.

Коэффициент поверхности Кп - 5. Время свободного горения 5 мин. Внешний тепловой поток к горящей поверхности 50 кВт/м2. Приведенная массовая скорость выгорания 0,014 кг/(м2-с). Температурный интервал пиролиза древесины 200-700 °С, время охлаждения прогретого слоя t0 - 20 с.

Решение.

1. При определении теоретического времени тушения параметры подачи огнетушащего вещества и горения материала задаются в расчете на 1 м площади поверхности горения. Поэтому приведенную массовую скорость выгорания следует перевести в удельную, а интенсивность подачи воды привести к площади поверхности горения, разделив их значения на Кп:

умуд= умпрп= 0,014/5 = 0,0028 кг/(м2-с);

J = 0,2/5 = 0,04 л/(м2-с).

2. Запас тепла, аккумулированный прогретым слоем за время свободного горения, равен (формула (4.7))

Qзап= удпов- Тпир) тГОр= 0,0028-1,47 (700 - 200) 300 = 617,4 кДж/м2.

3. Теоретический охлаждающий эффект воды при тушении «по по - верхности» Q^ = 2600 кДж/л (формула (4.14)). Время тушения при данной интенсивности подачи равно (формула (4.12))

Теоретический удельный расход в расчете на 1 м2 площади пожара равен

Чуд0 = J^K = 0,04-32-5 = 6,4 л/м2.

Пример 14.

Определить критическую и оптимальную интенсивности подачи раствора пенообразователя по результатам опыта. Пена подавалась в течение 30 с двумя ГПС-200. Площадь pезеpвуаpа 30 м2. Толщина слоя пены после тушения составила 0,3 м.

Решение.

1. Находим интенсивность подачи раствора:

J = gn/Sp = 2-2/30 = 0,12 л/(м2-с),

где g - производительность пеногенератора по раствору, л/с; n - число пеногенераторов; Sp - площадь резервуара, м2.

2. Принимая Кпены = 100, определяем интенсивность накопления пены:

3. Находим критическую интенсивность подачи: J^ = 0,12 - 0,10 = 0,02 л/(м2-с).

4. Строим график дуд = f(J). Поскольку из практики известно, что 7опт = = (2-3)7^, задаем следующие значения J: 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07 и 0,08 л/(с-м ). Принимаем B = 1 с. По формуле (4.26) получаем следующие значения цуд и для удобства заносим их в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Предыдущая статья:Примеры решения задач Следующая статья:Результаты расчета, 7, л/(м2-с) 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 qу..
page speed (0.0248 sec, direct)