Тепловое самовозгорание насыпей и отложений твердых дисперсных материалов

• Автор: Корольченко, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 472 с. : ил.

1.1. Теория самовоспламенения при симметричном теплообмене с окружающей средой

1.2. Решения нестационарной задачи.

1.3. Численные решения и вырождение теплового взрыва

1.4. Критические условия при несимметричном теплообмене системы с окружающей средой

1.5. Очаговый тепловой взрыв.

ГЛАВА 2. Методы экспериментального исследования теплового самовозгорания материалов

2.1. Экспериментальное исследование и расчет условий самовозгорания материалов согласно ГОСТ .1.4.
2.2. Определение склонности к самовозгоранию и класса опасных грузов согласно Г ОСТ 3.
2.3. Использование результатов испытаний методом термического анализа для определения кинетики реакций

2.3.1. Исследования при статическом режиме нахрева

2.3.2. Исследования при линейном режиме нагрева

2.4. Методика Киселева Я.С. определения
условий самовозгорания.
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование характеристик, влияющих на условия самовозгорания материалов.
3.1. Условия теплообмена образцов при экспериментальном изучении теплового самовозгорания.
3.2. Теплофизические параметры.
3.2.1. Определение температуропроводности материалов
3.2.2. Определение коэффициента теплопроводности и теплоемкости материалов
3.3. Удельное тепловыделение образцов при определении
условий теплового самовозгорания.
ГЛАВА 4. Сравнение различных методов определения условий теплового самовозгорания.
4.1. Влияние формы образцов на критические условия самовозгорания.
4.2. Совершенствование метода определения условий теплового самовозгорания.
4.3. Сравнение результатов определения условий самовозгорания материалов различными способами.
ГЛАВА 5. Переходные режимы теплового взрыва при решении
задач о самовозгорании.
5.1. Разработка программы численного счета условий
теплового взрыва.
5.2. Численный расчет критических значений параметра ФранкКаменецкого
5.3. Анализ зависимости параметра ФранкКаменецкого от параметров и у.
5.4. Влияние интенсивности теплообмена с окружающей средой
на величину 6,ф
5.5. Расчет условий теплового взрыва для бесконечного цилиндра и сферы.

ГЛАВА 6. Определение условий теплового самовозгорания
при несимметричном теплообмене пластины
6.1. Аналитическое исследование задачи самовозгорания пластины
при несимметричном ньютоновском теплообмене
6.2. Расчет для отложений веществ на наружной поверхности оборудования и природных отложений материала.
6.3. Расчет для отложений веществ на поверхности трубопроводов и внутри технологического оборудования.
ГЛАВА 7. Экспериментальноаналитическое изучение очагового самовозгорания материалов
7.1. Определение критических условий самовозгорания очагов различной формы
7.2. Определение времени индукции процесса.
7.3. Экспериментальное изучение очагового самовозгорания материалов.
ГЛАВА 8. Апробирование разработанных методик для решения практических задач по определению условий теплового самовозгорания.
8.1. Подход к определению класса опасности самовозгорающихся грузов.
8.2. Пожарная безопасность хранилищ самовозгорающихся материалов.
8.3. Профилактика возгораний отложений в технологическом оборудовании.
8.4. Определение опасных для самовозгорания участков
торфяных отложений.
8.5. Определение возможности самовозгорания штабеля древесноволокнистых плит после сушки
ГЛАВА 9. Адекватность решения практических задач определения условий теплового самовозгорания
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Методика определения условий теплового самовозгорания веществ и материалов.
Приложение 2. Письмо ГУГПС МЧС России от 2 г.
Приложение 3. Акт внедрения ОАО НИИХИММАШ.
Приложение 4. Акт внедрения ФГУП НИИШП
Приложение 5. Акт внедрения ОАО Волжский Оргсинтез
Приложение 6. Акт внедрения ОАО Бератон.
Приложение 7. Программа численного расчета условий теплового взрыва
ВВЕДЕНИЕ


Способы расчета для сферы ФранкКаменецкого для тел вращения, многогранников, прямоугольных цилиндров и др. Критические условия теплового взрыва зависят от характеристического размера рассматриваемого тела г например минимальный размер тела по одной из осей координат. Критическое значение параметра ФранкКаменецкого вычисляется следующим образом. Я2 Ъя
агср агс
1. Характеристический размер г наименьшая из трех сторон стержня а. Для квадратного стержня 7 1
2 1 0, 1. Прямоугольный цилиндр с радиусом г , высотой 2,
2

1. Круговой цилиндр с полусферическими днищами радиус цилиндра г равен радиусу дншц, длина цилиндрической части , р г . Эллипсоид с полуосями а, и с. Ь С
Усеченный эллипсоид вращения с высотой 2, радиусом г, радиус сечения эллипсоида плоскостью а. При га результаты расчетов для усеченного эллипсоида и короткого цилиндра практически совпадают см. Если г I 1, адчО поверхность усеченного эллипсоида преобразуется в сферу. Многоугольный цилиндр высотой 2, радиус вписанной окружности г, число сторон п, . Бесконечный многоугольный ЦИЛИНДР, i
2
. Прямоугольный брус со сторонами 2а, 2Ъ, 2с. Квадратный брус, а с, я , Ь ра. Р
V
1. Куб со стороной 2 2, . Расчет критических условий теплового взрыва скоплений материала различной формы возможен с помощью соотношений 1. Л . Критическое значение параметра ФранкКаменецкого определяют с учетом 1. ЗДаотт
Полученные таким образом критические значения параметров для некоторых тел простой формы представлены в табл. ФранкКаменецкого при В со. Согласие между этими результатами хорошее. Наибольшая погрешность 6 расчета температурного разогрева в центре образца О0 наблюдается для пластины. Авторы полагают, что разработанный ими метод расчета применим для тел, у которых отсутствует центр симметрии. Метод Харди, Ли и Доналдсона 2,, позволяет получить критические условия без интегрирования дифференциального уравнения теплопроводности для химически реагирующих веществ. Это дает возможность отказаться от приближения ФранкКаменецкого, не преобразовывая показатель степени экспоненты в уравнении реакции. Существующее распределение температуры в образце заменяется полиномом, определяющим зависимость температуры от координаты. Коэффициенты этого полинома выбираются таким образом, чтобы удовлетворить заданным граничным условиям и дифференциальному уравнению. В последнем выражении роль масштаба длины играет комплекс теплофизических параметров. При этом численное значение масштаба не связано с физическим размером тела. Для этих безразмерных переменных уравнение 1. Связь параметра ФранкКаменецкого 8 и безразмерной температуры в с новыми безразмерными переменными определяется выражениями
0ш, 1. У 1. Я 1. Результаты этих вычислений хорошо согласуются с численными расчетами по модели в приближении ФранкКаменецкого. В табл. Ь 1,2 6 2. Таблица 1. Форма тела 3 НО , Г1К по 1. Мг числ. Цилиндр радиусом г и высотой 2г 2,8 1,8 3,4 0, 2,4 2,4 1,8 . Однако ошибка для максимального температурного разогрева 0О составляет . На реальных объектах часто встречаются скопления пожароопасных материалов в виде массивных терриконов конической формы. Приближенное решение двумерного стационарного дифференциального уравнения теплопроводности для конуса получено авторами . Для радиуса основания а безразмерный радиус обозначается через г0, безразмерная высота через А. При г а, г0 и при 2 с высота конуса 2 И. Для конуса с температурой поверхности температурный профиль определяется следующим выражением. Константы А, В и С определяются с помощью граничных условий. Выражение 1. Ь2. Ь2. Для поверхностной температуры 3, критическое условие имеет следующий вид. Го Л
1. В качестве характеристического размера для конуса принята половина его высоты. Получено также численное решение этой задачи . Показано, что точность приближенных расчетов не хуже 5. Если высота конуса становится большой, р0. Передача тепла вдоль радиуса происходит значительно лучше, чем вдоль оси г. Критические параметры в этом случае приближаются к величинам, характерным для цилиндра.