Диссертация (1172932), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Это происходит вследствие того, что распыление происходит на протяжении всего полетакапли, то есть крупные капли продолжают разделяться на более мелкие фракции.87Данное обстоятельство было зафиксировано с помощью микроскопа, когдана пластине, вносимой в осаждаемый поток на расстояниях от 1 до 3 м присутствовали капли с диаметром от 15 до 100 мкм. Однако, вклад этих капель в общийобъем воды, собираемой в отдельной дальней емкости значительно меньше вкладаосновной (крупной) фракции.Распыление проводилось в течение разных промежутков времени: 5; 8;10 мин.
Причем длительность распыления не имеет значения и лимитированатолько количеством воды, собираемой в самой «ближней» емкости, достаточнойдля определения ее массы (объема). После окончания распыления определяетсяколичество воды во всех емкостях. Зная суммарное количество воды (Vs) и принимая его за 100 %, можно легко рассчитать количество воды в каждой емкостив процентном отношении (рисунок 3.14).14Количество воды, %121086420050100150200250300350Расстояние, смРисунок 3.14 – Зависимость количества воды в каждой емкостиот расстояния до нееТак как в одну емкость попадают капли с близкими по значению диаметрами,можно всю шкалу разбить на несколько зон, каждая из которых состоит из трехсоседних, а количество воды, собираемой в каждой зоне, представляет собойколичество воды трех емкостей в процентах.88Аналогичная операция по объединению в группы была сделана для капельс различными диаметрами в предыдущей методике.Дополняя полученные данные результатами предыдущего экспериментапо определению всех возможных диаметров капель, присутствующих в потоке,может быть сделан следующий вывод о примерном количественном (статистическом) распределении капель различных диаметров в потоке.
В потоке присутствуют: около 11 % капель с диаметром 15–30 мкм; около 18 % капель с диаметром 250 мкм; около 27 % капель с диаметром 500 мкм; около 28 % капель с диаметром 650 мкм; около 16 % капель с диаметром 800 мкм и более.Погрешность при применении данной методики для определения статистического распределения капель различных диаметров в потоке распыляемой водыне превышала 15 %, что можно считать вполне приемлемой величиной при оценке параметров, носящих статистический характер.89ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИОСЛАБЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ПРОТИВОПОЖАРНЫМИПРЕГРАДАМИ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СЕТЧАТЫХ ЭКРАНОВ4.1 Задачи экспериментальных исследований и требования к разработкеэкспериментальных стендовОсновными 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 тепловых потоков,характерном для условий реальных пожаров.На основании анализа, представленного в предыдущих разделах настоящейработы, были выбраны следующие направления экспериментальных исследований:– определение параметров и характеристик теплозащитных экранов,обеспечивающих максимальную степень ослабления тепловых потоков;– определение характеристик противопожарных преград и теплозащитныхэкранов в условиях горения ГЖ и лесопиломатериалов с плотностью тепловогоизлучения пламени до 75 кВт/м2;– определение характеристик противопожарных преград в условиях горенияпролива СПГ с плотностью теплового излучения пламени до 220 кВт/м2.Экспериментальные стенды для проведения выше рассмотренных исследований должны удовлетворять следующим основным требованиям:– измерительные системы должны осуществлять контроль и телеметриюосновных исследуемых параметров (интенсивность теплового излучения переди за экраном, температура продуктов горения, расход и температура воды,параметры атмосферы и т.
п.);90– расходные и напорные характеристики водяных насосов экспериментальныхустановок должны обеспечивать эффективную работу распылителей;– запасы воды должны обеспечивать непрерывную работу систем в течениерасчетного времени проведения экспериментов;– должна быть предусмотрена возможность подачи воды на противопожарную преграду и теплозащитный экран от пожарных автомобилей по штатнымрукавным линиям для создания водяной пленки.Кроме этого, непосредственно при проведении экспериментов, должна бытьобеспечена безопасность персонала с учетом особенностей используемой горючей нагрузки. В ходе экспериментов производилась видео- и фотосъемка с цельюфиксации результатов.В соответствии с поставленными задачами и учитывая выше рассмотренныетребования, были разработаны три экспериментальных стенда, соответственно для:– определения параметров и характеристик теплозащитных экранов,обеспечивающих максимальную степень ослабления тепловых потоков;– исследования характеристик противопожарных преград и теплозащитныхэкранов в условиях горения пролива ГЖ и лесопиломатериалов;– исследования характеристик противопожарных преград в условияхгорения пролива СПГ.4.2 Экспериментальное определение параметров и характеристиктеплозащитных экранов, обеспечивающих максимальную степеньослабления тепловых потоков4.2.1 Разработка экспериментального стенда и методики исследованийЭкспериментальный стенд для определения параметров и характеристиктеплозащитных экранов, обеспечивающих максимальную степень ослаблениятепловых потоков (рисунок 4.1), состоял из следующих основных элементов:91– источника теплового излучения с плотностью теплового потока до 25 кВт/м2;– передвижной платформы с модулем теплозащитного экрана;– средств подачи воды;– измерительного комплекса.Рисунок 4.1 – Принципиальная схема экспериментального стенда:1 – платформа; 2 – источник теплового излучения; 3 – каркас; 4 – модульзащитного экрана; 5 – датчик теплового потока; 6 – манометр; 7 – водяной насос;8 – регистрирующая аппаратура; 9 – направляющие рельсыМодуль теплозащитного экрана представлял собой две металлические сетчатые поверхности с размером 1,0×1,0 м, закрепленные на каркасе параллельнодруг другу.
Конструкция стенда позволяла:– использовать сетки из различных материалов и с разными размерами ячеек;– использовать различные форсунки;– варьировать межсеточное расстояние и расстояние от источника тепловогопотока до экрана;– варьировать давление и расход воды, подаваемой на форсунки;– обеспечивать измерения теплового потока в диапазоне от 0,05до 25 кВт/м2 с точностью не менее 0,01 кВт/м2;– проводить измерения температуры водной пленки на поверхностях сеток.92Разработанный стенд имел следующие технические характеристики:– тепловой поток, создаваемый источником, до ………….. 25 кВт/м2;– температура пламени источника теплового потока …….
800–1200 С;– расстояние до датчика теплового потока ……………….. 75–275 см;– диапазон измерения теплового потока датчиком ………. 0,05–25 кВт/м2;– чувствительность датчика теплового потока …………… 50 мВ м2/кВт;– быстродействие датчика теплового потока …………….. 0,2–0,5 с;– точность измерения теплового потока ………………….. 0,01 кВт/м2;– диапазон изменения межсеточного расстояния ………... 5–20 см;– давление воды в системе, до ……………………………... 15 атм;– обеспечиваемый расход воды, до ………………………... 24 л/мин;– количество форсунок, до …………………………………. 4;– диапазон измерения температуры сеток………………….
15–100 ºС;– точность измерения температуры сеток ………………… 0,1 ºС;– площадь испытываемого экрана, до …………………….. 1,5 м2;– характеристики форсунок:– расход воды на одну форсунку……………………….. 80–100 г/с;– угловые параметры распыления…………α = 90–180º; β = 12–15º;– дисперсность…………………………………………… 15–500 мкм.Испытания выполнялись с применением источника теплового излучения,входящего в состав испытательного стенда (печь с размерами окна 6090 см2;температура пламени 900–1000 С).
Перед проведением испытаний были определены значения теплового потока на различном расстоянии от источника тепловогоизлучения (рисунок 4.2)Проведение экспериментов осуществлялось по следующей методике. Модультеплозащитного экрана (4) устанавливается на платформе (1) на фиксированномрасстоянии от источника теплового потока (2). Подготавливаются к работе измерительные (5) и регистрирующие (8) приборы. Включается насос подачи воды (7)и регистрируется давление воды в магистрали по манометру (6). С помощьюдатчика (5) фиксируются значения плотности теплового потока за модулем экрана.932220Тепловой поток, кВт/м218161412108642000,51,01,52,02,53,0Расстояние, мРисунок 4.2 – Зависимость теплового потока от расстояния до окна кузнечной печиЭксперимент продолжается до получения стационарных значений плотности теплового потока за модулем защитного экрана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
