Автореферат (1172931), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Независимо от существующих точек зрения на механизм распыления(образование поверхностных микроволн, турбулентность жидкости, кавитация)причиной образования капель является колебательный процесс, развивающийся11вблизи среза сопла распылителя. Основным внешним фактором считаетсявоздействие на поверхность струи аэродинамической силы, стремящейсядеформировать и разорвать струю. Внутренними причинами являются различного рода начальные возмущения, связанные с конструкцией распылителя,качеством его изготовления, нарушением цилиндрической формы струи привыходе из сопла, вибрации сопла и др.Распыление жидкости принято классифицировать исходя из условий перемещения струи: гидравлическое, механическое, пневматическое, пульсационное, ультразвуковое, электрическое.
В работе подробно анализируется каждыйиз этих способов распыления, показаны их достоинства и недостатки. Отмечается, что в зависимости от конкретных условий производства и требованийк качеству и дисперсности готового продукта наиболее экономичным можетоказаться любой из рассмотренных способов. Кроме этого, в диссертации проанализированы основные характеристики (показатели) распылов, непосредственно влияющих на качество процесса распыления жидкости, а, следовательно,и на эффективность разрабатываемой конструкции теплозащитного экрана(дисперсные, распределения капель жидкости по сечению факела распыла,формы факела, расходные, гидродинамические, энергетические).
При этомотмечается, что только расходные и энергетические характеристики связаныс конструкцией распыливающего устройства, а все остальные относятся к ужесформировавшемуся распылу.В диссертации также приводится классификация гидравлических форсунок,основанная на принципе их работы (струйные, центробежные, центробежноструйные, ударно-струйные, с соударением струй, комбинированные), позволяющая правильно подойти к выбору принципиальной схемы, конструированиюи применению такого рода устройств в конкретных аппаратах, в том числе,и в разрабатываемых теплозащитных экранах.В результате проведенного анализа выбор был остановлен на гидравлическом способе распыления жидкости щелевой форсункой, который дает возможность получить достаточно хорошее качество распыления, а также технологически упрощает изготовление распылителя, позволяет выйти на оптимальнуювеличину КПД распыления и снизить до минимума энергозатраты.
Такимобразом, данный способ является экономически обоснованным и соответствуеттребованиям, предъявляемым к качеству распыления.Одним из главных условий эффективной работы теплозащитного экрана,то есть уменьшения теплового потока, проходящего сквозь экран, являетсяповышение степени поглощения и рассеяния энергии теплового излученияпаро-капельно-воздушной смесью, создаваемой в межсеточном пространстве.Очевидно, что эффективность такой защиты зависит, в первую очередь, от диаметра капель смеси, статистического распределения капель различных диаметровв потоке распыляемой воды (количественного состава в процентном отношении),равномерности распределения паро-капельно-воздушной смеси в объеме межсеточного пространства, расхода воды в единицу времени.12Исходя из этого, поиск наиболее эффективной конструкции форсунки,отвечающей всем перечисленным требованиям, сводился к задаче по оптимизации этих важных факторов.
В общей сложности экспериментально были проверены около 50 вариантов двух базовых типов щелевых форсунок. Однаков процессе опытно-конструкторской работы форсунка подвергалась неоднократному изменению, в результате чего была найдена оптимальная конструкцияраспыливающего устройства в виде форсунки на основе симбиоза конструктивных схем щелевой, струйной и ударно-струйной форсунок.На рисунке 4 показана принципиальная схема работы разработанной форсунки.
Вода под давлениемпоступает из основной магистрали 2корпуса 1 по взаимопараллельнымканалам 3 в канал 4, который пересечен пазом 5. В месте пересеченияканала 4 и паза 5 происходит соударение встречных струй воды, истекающих из цилиндрических отверстий 7. Соударение струй происходитпо строго встречным направлениям,образуя плоский факел. Угол расРисунок 4 – Принципиальная схемакрытия факела в 180° ограничиваетсяработы форсункиплоским дном 6 паза 5.Задача по уменьшению теплового потока с помощью теплозащитныхэкранов, использующих паро-капельную смесь, требует также оптимизациив условиях дефицита воды по такому важному фактору, как объем воды, расходуемый на 1 м2 площади экрана или расход воды на одну форсунку.
В работеприводятся экспериментальные зависимости для определения оптимальногорасхода воды (до 80 г/с) от давления в системе (до 0,5 МПа) при изменяющемсядиаметре канала форсунки (от 1,0 до 2,0 мм). При этом установлено, что расходводы в 80 г/с для форсунки с диаметром канала 2,0 мм при рабочем давлениив системе 0,5 МПа является фактически достаточным для уменьшения тепловогопотока через экран площадью 1,125 м2 примерно в 80 раз.В четвертой главе работы «Экспериментальные исследования эффективности ослабления тепловых потоков противопожарными преградами на основетеплозащитных сетчатых экранов» сформулированы задачи исследований,в соответствии с которыми определены требования к разработке экспериментальных стендов, приведены описания стендов и соответствующих методикисследований, а также представлены результаты определения параметров,обеспечивающих максимальную эффективность экранов по ослаблению тепловых потоков, характерных для условий реальных пожаров, и степени огнестойкости противопожарной преграды на основе теплозащитных экранов.13Основными задачами экспериментальных исследований являлись изучениепроцессов, протекающих при взаимодействии потока энергии, излучаемогопожаром, с противопожарной преградой на базе теплозащитных сетчатыхэкранов, и определение параметров, обеспечивающих максимальную эффективность теплозащитных экранов в широком диапазоне плотности тепловыхпотоков, характерном для условий реальных пожаров.В соответствии с поставленными задачами были разработаны триэкспериментальных стенда, соответственно для определения:– параметров и характеристик теплозащитных экранов, обеспечивающихмаксимальную степень ослабления тепловых потоков;– характеристик противопожарных преград и теплозащитных экрановв условиях горения ГЖ и лесопиломатериалов с плотностью теплового излученияпламени до 75 кВт/м2;– характеристик противопожарного устройства в условиях горенияпролива СПГ с плотностью теплового излучения пламени до 220 кВт/м 2.На рисунке 5 представлена принципиальная схема экспериментальногостенда для определения параметров и характеристик теплозащитных экранов,обеспечивающих максимальную степень ослабления тепловых потоков.34Рисунок 5 – Принципиальная схемаэкспериментального стенда:1 – платформа; 2 – источник тепловогоизлучения; 3 – каркас; 4 – модульзащитного экрана; 5 – датчик тепловогопотока; 6 – манометр; 7 – водяной насос;8 – регистрирующая аппаратура;9 – направляющие рельсы5261789В качестве источника теплового излучения (поз.
2 на рисунке 5) применялась кузнечная печь с размерами окна 0,60,9 м2, температура пламени 1000 ºС,плотность теплового потока до 25 кВт/м2. Модуль защитного экрана (поз. 4на рисунке 5) представлял собой две металлические сетчатые поверхностис размером каждой 11 м2, закрепленные на каркасе параллельно друг другу.В целом конструкция экспериментального стенда позволяла: использоватьсетки из различных материалов и с разными размерами ячеек; использоватьразличные форсунки; варьировать межсеточное расстояние и расстояние отисточника теплового излучения до экрана; варьировать давление и расходводы, подаваемой на форсунки; обеспечивать измерения теплового потокав диапазоне от 0,05 до 25 кВт/м2 с точностью не менее 0,01 кВт/м2; проводитьизмерения температуры водной пленки на поверхностях сеток.14Методика проведения опытов заключалась в следующем.
Модуль защитногоэкрана (4) устанавливался на платформе (1) на фиксированном расстоянии отисточника теплового излучения (2). Подготавливались к работе измерительные (5)и регистрирующие (8) приборы. Включался насос подачи воды (7) и регистрировалось давление воды в магистрали по манометру (6). С помощью датчика (5)фиксировались значения плотности теплового потока за модулем экрана.Эксперимент продолжался до получения стационарных значений плотноститеплового потока за модулем защитного экрана. После окончания опыта,приведения установки в первоначальное состояние и изменения одного изначальных условий эксперимента (расход воды, расстояние от модуля экранадо источника теплового потока, размер ячеек сетки, тип форсунки и т.
п.),процедура опыта повторялась.В результате выполненных экспериментов установлено, что:– в результате подбора оптимальных параметров сеток теплозащитногоэкрана происходит образование устойчивых и сплошных пленок воды на сетчатых поверхностях при различных температурах и расходах воды;– оптимальным представляется расход воды от 80 до 100 г/с на 1 м2 экрана;– оптимальное расстояние между сетками экрана составляет 0,15 м;– при оптимальных расходах воды и расстояния между сетками экраназначение коэффициента ослабления теплового потока достигает 130.На рисунке 6 представлена принципиальная схема экспериментальногостенда для определения характеристик противопожарных преград и теплозащитных экранов в условиях горения ГЖ и лесопиломатериалов с плотностьютеплового излучения пламени до 75 кВт/м2.93Рисунок 6 – Принципиальная схемаэкспериментального стенда:1 – теплозащитный коридор;2-5 – теплозащитные экраны;6 – противень с ГЖ;7 – ТГМ (штабель лесопиломатериалов);8, 9 – измерительные и регистрирующиеприборы27 ТГМ816 ГЖ45Методика проведения опытов заключалась в следующем.
Противопожарнаяпреграда в виде теплозащитного коридора (1) и теплозащитные экраны (2-5)устанавливались на испытательной площадке. Размещались противень с ГЖ (6)и опытный штабель лесопиломатериалов (7), предварительно пропитанныйгорючей жидкостью (ТГМ).15Подготавливались к работе измерительные и регистрирующие приборы(8, 9). Поджигались источники теплового излучения (ТГМ и ГЖ) и включалсянасос подачи воды. Регистрировалось давление воды в магистрали, фиксировались значения плотности теплового потока внутри теплозащитного коридора.Эксперимент продолжался до получения стационарных значений плотноститеплового потока внутри теплозащитного коридора, при этом отрабатываласьметодика тушения пожара с использованием экранов.После окончания опыта, приведения установки в первоначальное состояниеи изменения одного из начальных условий эксперимента (расход воды, расстояние от противопожарных преград до источников теплового потока, размерови массы пожарной нагрузки и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
