Tong hop cemina (1254556), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

E_o=σ_oT⁴ , (1)

где Е_о – энергия удельная, т.е. излучаемая в час с квадратного метра поверхности тела и приходящаяся на один градус абсолютной температуры тела, или плотность излучения.

σ_o - постоянная Стефана-Больцмана, σ_o = 20,766 · 10^-8 кДж /(м²·ч·К⁴) = = 5,67· 10^-8 Вт /(м²·К⁴)

Т – температура тела в градусах Кельвина.

В целях удобства вычислений при проведении практических расчетов⁴ для написания закона используется величина

С_о= 20,766 кДж /м²·ч·К⁴= 5,67 Вт /м²·К⁴

и закон принимает вид

кДж /м²·ч (или Вт/м²). (2)

Если речь идет не об абсолютно черном, а о реальном теле, значения постоянных σ_o , С_о и всей излучаемой энергии будут меньше.

В случае реального тела используются обозначения

E=εT⁴ или , кДж /м²·ч (или Вт/м²).

Показатель для реального тела С = ε . С_о

Отношение называется степенью черноты реального тела, а само тело при ε < 1 называют серым.

В результате для тела с температурой Т можно написать

. (3) Уравнение теплообмена бесконечной плоской стенки

Лучистый теплообмен при пожарах представляет собой сложный физи­ческий процесс, зависящий от большого числа факторов, характеризующих как сам процесс формирования теплового излучения, так и его воздейс­твие на окружающие тела. Полностью учесть особенности каждого из этих факторов в аналитичес­ком выражении, описывающем процесс теплообмена, не представляется воз­можным, поэтому при проведении расчетов процесс представляется с большим количеством допущений.

Поэтому, в первом приближении, можно представлять излучающее или облучаемое тело в виде плоскости. Согласно закону Стефана-Больцмана и принятым допущениям можно заключить, что каждая плоскость не только излучает собственную энергию, но и отражает падающую на нее энергию, направляя ее в сторону излучателя.

При этом следует иметь ввиду, что часть падающей на нее энергии – это ее собственная энергия, отраженная противоположной плоскостью.

Баланс перечисленных энергий отражается в итоговом уравнении теплообмена плоской стенки следующим образом

(4) где q_1-2 - плотность светового потока, Вт/м²;

Е₁ – энергия, излучаемой первой плоскостью, - та ее часть, которая поглощается самим первым телом после отражения вторым телом.

Аналогичные величины для энергии, излучаемой второй плоскостью .

В результате для случая тел, представленных в виде бесконечных плоскостей, получим уравнение лучистого теплообмена в бесконечной плоской стенке для удельной энергии, передаваемой от первого тела второму в единицах плотности q_1-2 (Т₁ > Т₂), :

. Вт/м² (5)

где ε _пр – приведенная степень черноты, характеризующая процесс теплообмена двух плоскостей с учетом степеней их черноты:

(6)

При лучистом теплообмене между двумя параллельными бесконечными плоскостями на каждую точку плоскости падают лучи от всех точек противолежащей плоскости. В результате можно сказать, - во-первых, что энергия, падающая на точку, приносится лучами из полусферы, лежащей на облучаемой плоскости и с центром в этой точке, и, - во-вторых, все точки каждой плоскости с точки зрения теплообмена находятся в одинаковых условиях.

В практических расчетах принимается, что уменьшение энергии, воспринимаемой облучаемой точкой за счет уменьшения размеров излучателя, выражается коэффициентом облученности (полная величина) Ψ , равным отношению величины телесного угла, под которым виден излучатель, к площади полусферы:

Ψ = S (r²)/ 2 π r² (7)

При оценке возможности возгорания объектов облучаемой плоскости 2 от облучающей горящей плоскостью 1 основная формула расчета с учетом полной величины коэффициента облученности Ψ формула лучистого теплообмена в плоской стенке с конечными размерами приобретает вид:

= q_кр , где (9)

q_кр = q_1-2 - КРИТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ СВЕТОВОГО ПОТОКА, Вт/м², при которой возникает опасность возгорания некоторого защищаемого объекта от горящего источника,

для различных материалов приведены в табл. А1 Приложения А.

Т_ист = Т₁ - средняя температура факела пламени горящего материала, ⁰К,

приведенная в табл. А1 Приложения А ;

Т_доп = Т₂ = Т_м - температура самовоспламенения материала объекта защиты

(облучаемого вещества), ⁰К, приведенная в табл. А1 Приложения А ;

С_о = 5,67 Вт/м² К⁴ ; ε _пр - приведенная плотность черноты, для которой формула имеет вид: , где

ε _и = ε ₁ - степень черноты источника излучения (факела пламени), приведенная

в табл. А1 Приложения А.

ε _м = ε ₂ - степень черноты материала объекта защиты, приведенная для

различных материалов в табл. А2 и для защищаемого человека

(пожарного) в табл. А3 Приложения А. Для нахождения величины ПОЛНОГО коэффициента облученности  сделаны следующие допущения: . - факел пламени горящего объекта (излучателя) принимается (1) плоским ,

(2) прямоугольным и (3) расположенным параллельно облучаемому объекту, - исследуемая точка облучаемого объекта размещается на нормали к

одной из вершин этого прямоугольника.

Рассчитывать величину ПОЛНОГО коэффициента облученности , входящую в формулу q_кр можно в следующим порядке:

- (1) сначала определяются РАСЧЕТНЫЕ размеры факела пламени , которые в формализованном виде представляются размерами плоской прямоугольной площадки, условно за­меняющей реальное пламя .

Для определения размеров условной ОБЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВСЕГО ФАКЕЛА пламени вводится

* эмпирический коэффициента увеличения высоты факела К_ф,

который равен отношению высоты факела к высоте горящего объекта,

Значение коэффициента К_ф берется из таблицы А1 Приложения А.

* и также эмпирические правила определения ширины факела .

Для практических расчетов могут применяться следующие некоторые

ВАРИАНТЫ РАЗМЕРОВ ФАКЕЛА ПЛАМЕНИ (размеров плоской прямоугольной площадки, условно за­меняющей реальное пламя, и в дальнейшем характеризующей плоскую условную ОБЩУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ВСЕГО ФАКЕЛА пламени):

*ВАРИАНТ 1. Горящие здания.

1а.Пожар в зданиях из несгораемых материалов; (горит один этаж).

Размеры пламени: - высота пламени равна высоте оконных проемов, умноженной на

коэффициент К_ф;

-ширина пламени равна сумме горизонтальных размеров окон ( размеры

простенков между окнами не учитываются).

1б.Пожар в здании из несгораемых материалов с крышей из сгораемых материалов.

Размеры пламени: - высота пламени равна произведению коэффициента К_ф на сумму высоты

оконных проемов плюс проекции ската крыши на вертикаль (здание

одноэтажное);

- ширина пламени равна сумме горизонтальных размеров окон ( размеры

простенков между окнами не учитываются).

1в.Горит здание из сгораемых материалов.

Размеры пламени: - высота пламени равна высоте здания до конька крыши, умноженной на

коэффициент К_ф ;

- ширина (длина) пламени определяется как произведение скорости распространения пламени на время до начала тушения. Это время условно принимается равным 15 мин. Скорость распространения пламени в большинстве практических случаев принимается равной 1 м/мин. (Полученная в результате длина пламени не должна превышать длину здания).

*ВАРИАНТ 2. Резервуары с легковоспламеняющимися и горючими

жидкостями.

Размеры пламени горящей жидкости ,имеющей на практике форму конуса, в расчетах заменяется эквивалентным прямоугольником, у которого

- высота пламени равна произведению диаметра резервуара (разлива), умноженного на коэффициент К_ф,

_- ширина пламени равна диаметру резервуара или диаметру обваловки.

При горении жидкости в резервуаре (обваловке) в задачах следует помещать плоскость факела пламени в крайней точке горящей жидкости, ближайшей к защищаемому объекту (например, в наружной точке окружности горящего резервуара).

* ВАРИАНТ 3. Пожар на производственной установке или другом

объекте, расположенном на открытом воздухе и огражденном обваловкой, куда может разлиться жидкое горючее (например, нефть).

Размеры пламени:

- высота пламени принимается равной 10 м;

- ширина (длина) пламени принимается равной диаметру обваловки.

* ВАРИАНТ 4. Горит штабель пиломатериалов

(или любой протяженный штабель, например, из торфа, резинового

сырья и др., имеющий некоторую соизмеримую с длиной высоту

/ровно расположенный ряд чего-либо / ).

Размеры пламени:

- высота пламени принимается равной высоте штабеля, умноженной на коэффициент К_ф.

- ширина (длина) пламени определяется как произведение скорости его распространения на время до начала тушения пожара. Это время принимается равным 10 мин при наличии средств пожаротушения и 30 мин при их отсутствии. Полу­ченная в результате длина пламени не должна превышать длину штабеля. Если горит весь штабель, то длина пламени равна длине штабеля.

Примечание. Если в условиях задач для вариантов 1в и 4 говорится, что объект (здание или дом, штабель и др.) горит ВЕСЬ или ПО ВСЕЙ ДЛИНЕ, то ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ размер ШИРИНЫ (ДЛИНЫ) ПОЛНОГО ФАКЕЛА ПЛАМЕНИ, принимается равным ДЛИНЕ ГОРЯЩЕГО ОБЪЕКТА (без учета скорости распространения пламени за время до начала тушения пожара).

Во всех задачах (расчетах) считается, что факел горящего объекта находится на крайней точке этого объекта. Т.е. факел всей своей наружной плоскостью находится на НАРУЖНОЙ границе контура горящего объекта со стороны расположения критической точки облучения:

для здания – это наружная стена,

для штабеля- его длинная наружная сторона,

для цистерны – наружная точка его диаметра,

Характеристики

Список файлов семинаров