Определение критических условий для очагового самовозгорания материалов

• Автор: Казаков, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Глава 1. Анализ существующих методов решения задачи

очагового самовоспламенения

1.1. Математическая постановка задачи

1.2. Критические условии для очага разогрева (решения

задачи Мержановым и Томасом)

1.3. Нахождение критических условий воспламенения

очага методом асимптотического анализа

1.4. Применение метода приближенной оценки отдельных членов уравнения теплового состояния реагирующей системы
Глава 2. Аналитическое исследование условий очагового самовозгорания веществ и материалов

2.1. Нахождение критических условий самовозгорания

очага разогрева

2.1.1. Критические условия для плоскопараллельного очага
2.1.2. Критические условия для сферы
2.1.3. Критические условия для цилиндра
2.1.4. Критические условия для скоплений в форме куба
и прямоугольного бруса
2.2. Нахождение времени индукции
Глава 3. Экспериментальное определение характеристик, влияющих на условия самовозгорания материалов
3.1. Теплофизические параметры
3.1.1. Определение температуропроводности материалов
3.1.2. Определение коэффициента теплопроводности
и теплоемкости татериалов
3.2. Удельное тепловыделение образцов при определении
условий теплового самовозгорания
Глава 4. Экспериментальное изучение условий очагового
самовозгорания веществ и материалов
4.1. Методика эксперимента
4.2. Результаты экспериментальных исследований
4.3. Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными
4.2. Пример использования методики определения критических условий очагового самовозгорания
при решении практических задач
Выводы
Литература
Приложения
Приложение 1 Статистические данные
Приложение 2 Программа для численного счета критического
параметра Франк-Каменецкого при очаговом самовозгорании
Приложение 3 Акт о практическом использовании

Диссертационная работа посвящена разработке метода определения критических условий очагового самовозгорания твердых органических материалов, для предотвращения возникновения пожара на хозяйственных объектах. К таким объектам: относятся транспортное хозяйство, участки компактного хранения материалов, технологическое оборудование при возможности образования отложений самовозгорающихся веществ, зоны Ф природного скопления торфяных отложений.
За 1990-1995 гг. в промышленных и сельскохозяйственных производственных помещениях происходило ежегодно 15-20 тысяч пожаров, 3-6 % которых начинались в технологической аппаратуре (450-1200 пожаров в год). Часть этих пожаров вполне могла возникнуть по причинам самовозгорания. Вне зданий пожары в результате самовозгорания могли развиваться на участках хранения материалов (200-1500 пожаров в год), в караванах торфа (от 10 до 54 пожаров в год или в среднем 27 пожаров ежегодно), на торфополях (от 1 до 46 пожаров в год за 1990-1995 гг. или в среднем 13 пожаров ежегодно).
С 1995 г. статистикой учитываются пожары, произошедшие непосредственно по причине самовозгорания. По этим данным подобных пожаров в 1995-2006 гг. происходило 1-2 тысячи за год. Количество пожаров из-г за самовозгорания веществ и материалов на городских объектах и в сельской
местности приблизительно сопоставимо. В результате этих пожаров ежегодно гибнет от 5 до 12 человек. От 42 до 127 (93 в среднем) пожаров в результате самовозгорания происходит ежегодно на транспорте.
В период 1990-2006 гг. самовозгорание становилось причиной 1,38 крупного пожара (с существенным материальным ущербом) в среднем за год. В стране также происходит от 18 до 37 тысяч лесных пожаров каждый год, ^ некоторые из них могли развиваться из-за сезонного самовозгорания торфяных
отложений. В работе проведен анализ статистических данных по пожарам,
Основываясь на результатах, приведенных в табл. 2.6 представи; критические условия теплового взрыва следующими приближенным, выражениями вида 6ю,=а(пв0)1':
Пластина (./ = 0) 8К1, = 5,05 (1п д0 )°’93 (2.1.3.13);
Цилиндр (і = 1) 5Ю> = 9,87(1п 9й)0,7 (2.1.3.14);
Сфера (; = 2) 5Ю, - 12,75(1пб0)°'65 (2.1.3.15).
Сравнение полученных результатов с численным расчетом Мержанова с сотрудниками при Ш -я да представлены на рис. 2.2.
Как видно из рисунка, решения полученные Мержановым для охлаждения инертного очага в бесконечной реакционноспособной среде имеют отличие от нашего решения порядка 40 %.
2.1.4 КРИТИЧЕСКЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ СКОПЛЕНИЙ В ФОРМЕ КУБА И ПРЯМОУГОЛЬНОГО БРУСА
Расчет критических условий для куба и прямоугольного бруса проведем по предложенному Томасом для инертного конвективного теплообмена (5/-я м) соотношению (1.2.11), в которое вводится коэффициент пропорциональности равный 2.
«5,,=2-0о-Г-(1/^,) (2-1.4.1)
Принимая т = (8ю,, функция у/- для куба (1.2.18), преобразуется к виду
(// (т)
А±-
2-/тг —3 2 5Ю‘
ег
(2.1.4.2)
При заданном соотношении геометрических размеров прямоугольного бруса со сторонами а<Ь<с и Р = Уа> функция //- (1.2.17),
преобразуется к виду