Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Общие закономерности кинетического режима горения




МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ

ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ»

 

 

Теоретический расчет основных

Параметров горения и тушения пожаров

Газовых фонтанов

 

 

Учебно-методическое пособие к курсовой работе

 

по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров»

для курсантов, слушателей и студентов факультета инженеров пожарной

безопасности по специальности 280104.65 – Пожарная безопасность

 

 

Екатеринбург


Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов: Учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» для курсантов, слушателей и студентов факультета инженеров пожарной безопасности по специальности 280104.65 – Пожарная безопасность Екатеринбург: Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России 2011. 41 с.

 

 

Составители: В.Ф. Марков, М.П. Миронов, Л. Н. Маскаева, Е.В. Гайнуллина

 

 

Рецензенты:

докт. хим. наук, профессор Уральского государственного технического университета-УПИ Ю.Н. Макурин,

докт. техн. наук, профессор кафедры физики и теплообмена Уральского института ГПС МЧС России Н.М. Барбин.

 

В учебно-методическом пособии рассмотрены закономерности процессов горения и тушения пожаров газовых фонтанов. Приведены примеры теоретических расчетов основных параметров горения и расхода воды на тушение горящего фонтана. Пособие содержит теоретический материал по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров». Представлены варианты заданий по курсовой работе и справочные таблицы с термодинамическими характеристиками веществ, используемых в расчетах при выполнении курсовой работы.

 

Одобрено на методическом совете. Протокол №от «» 2011 г.

 

 

Ó УрИ ГПС МЧС России 2011


Содержание

Введение. 4

1. Горение газов. 5

1.1. Общие закономерности кинетического режима горения. 5

1.3. Диффузионное горение газов. 10

1.4. Особенности горения газовых струй. Условия стабилизации пламени. 12

1.5. Оценка дебита горящих газовых фонтанов. 13

2. Методы тушения пожаров газовых фонтанов. 14

3. Расчет расхода воды, требуемого для прекращения горения газового фонтана. 15

4. Выполение курсовой работы.. 21

4.1. Задание на курсовую работу. 21

4.2. Порядок выбора варианта задания курсовой работы.. 21

4.3. Требования к оформлению курсовой работы.. 22

4.4. Исходные данные для расчета. 24

5. Пример расчета основных параметров горения и тушения пожара газового фонтана 27

Приложение. 40

 


Введение

Увеличивающаяся с каждым годом добыча нефти и газа, ежегодный объем которой в настоящее время в стране составляет сотни млрд. м3, повышает вероятность аварийных ситуаций, которые могут сопровождаться крупными пожарами, большими материальными потерями, ухудшением экологической обстановки в зоне пожара и прилегающих районах, а нередко и человеческими жертвами. Это обусловливается отказом механизмов, нарушением технологии добычи, природными катастрофами и приводит к серьезным авариям.

Пожары на открыто фонтанирующих газонефтяных скважинах являются одними из наиболее сложных видов промышленных аварий. Борьба с пожарами на нефтяных и газовых месторождениях, часто находящихся в труднодоступных районах, требует привлечения огромных материально-технических ресурсов и может длиться неделями, а иногда и месяцами. Вред, нанесенный окружающей среде в зоне пожара и прилегающих районах, точно оценить практически невозможно. Некоторое представление о пожаре на фонтанирующей скважине можно получить по следующим данным: дебит мощных газовых фонтанов может достигать 10 - 20 млн. кубометров в сутки, высота горящего факела - 80 - 100 м, а интенсивность тепловыделения в факеле - несколько млн. кВт.

Целью курсовой работы является углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Физико-химические основы развития и тушения пожаров», а также выработка навыков использования их при проведении расчетов параметров пожаров и расхода огнетушащих веществ.

В результате выполнения курсовой работы курсант, студент или слушатель должен знать и уметьопределять расчетными методами:

− режим истечения газового фонтана;

− действительную температуру пламени;

− интенсивность облученности от факела пламени в зависимости от расстояния до устья скважины;

− расход воды на тушение пожара газового фонтана.

Горение газов

 

Горение газов может происходить в различных режимах: кинетическом и диффузионном, ламинарном и турбулентном. Кинетическое горение возможно только в предварительно перемешанных смесях горючего и окислителя. Во всех остальных случаях горение будет протекать в диффузионном режиме. При возрастании высоты пламени (обычно выше 30 см) ламинарное пламя практически всегда приобретает турбулентный характер.

 

Общие закономерности кинетического режима горения

Если с помощью оптического прибора рассмотреть кинетическое пламя в неподвижной горючей смеси, то можно увидеть следующую картину (рис. 1). Справа находятся нагретые до высокой температуры продукты горения (Т пг), слева − холодная с температурой (Т 0) исходная горючая смесь, а между ними − ярко светящаяся полоска − фронт пламени с толщиной (d). Горючий компонент во фронте пламени сгорает, и в продуктах горения его концентрация практически равна нулю. Естественно, температура продуктов горения, равная температуре зоны горения (Т г), больше температуры исходной смеси (Т 0) Т пг = Т г >> Т 0. Поскольку теплота по механизму теплопроводности передается от горячего тела к холодному, в сторону исходной смеси будет идти тепловой поток (q), нагревая прилегающий к ней слой, так называемую зону подогрева.

 

Рис. 1. Схема фронта (а) и изменение температуры и концентрации горючего (б) в кинетическом пламени: dПОД – зона подогрева; dГОР – зона горения; dФП – фронт пламени; u н – нормальная скорость распространения пламени

Смесь в этом слое воспламенится при достижении температуры самовоспламенения (Т с¢). Зона горения переместится в сторону исходной смеси, двигаясь от слоя к слою. Фронт пламени будет непрерывно перемещаться до самой границы горючей смеси. Такое распространение пламени называют нормальнымилидефлаграционнымгорением. Нормальное или дефлаграционное горение − это распространение пламени по однородной горючей среде, при котором фронт пламени движется вследствие ее послойного разогрева по механизму теплопроводности от продуктов горения. Толщина фронта пламени (dфП), как правило, не превышает десятых долей миллиметра. Поэтому его обычно принимают за поверхность, отделяющую исходную смесь от продуктов горения. Как показали исследования, своим свечением фронт пламени обязан многоатомным радикалам: С=С:,: CH ×, . HCO и др. Есть в пламени и ионы, концентрация которых достигает 1016− 1017 м−3. Возникновение ионов в пламени имеет химическую и термическую природу.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...