Тепломассоперенос при зажигании пожароопасных жидкостей одиночной нагретой до высоких температур частицей

• Автор: Стрижак, Павел Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕНОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАЖИГАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ОДИНОЧНОЙ НАГРЕТОЙ'ДО ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
ЧАСТИЦЕЙ
ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ О ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСЕ ПРИ ЗАЖИГАНИИ ЖИДКОГО ГОРЮЧЕГО ВЕЩЕСТВА НАГРЕТОЙ
ДО ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ЧАСТИЦЕЙ И МЕТОД РЕШЕНИЯ
2 Л Физическая постановка
2.2 Математическая постановка
2.3 Метод решения
2.4 Решение уравнения энергии
2.5 Решение уравнений теплопроводности
2.6 Решение уравнения диффузии
2.7 Решение уравнения Пуассона для функции тока
2.8 Постановка граничных условий для уравнения вектора вихря
скорости
2.9 Решение уравнения для вектора вихря скорости
2.10 Оценка достоверности получаемых результатов
2.11 Алгоритм решения задачи
ГЛАВА 3. РЕШЕНИЕ ТЕСТОВЫХ ЗАДАЧ
3.1 Одномерный теплоперенос в плоской бесконечной пластине
с фазовым переходом на границе (испарение материала)
3.2 Одномерный теплоперенос в плоской бесконечной пластине
с химической реакцией в материале (термическое разложение)
3.3 Двумерный теплоперенос в пластине с фазовым переходом
на двух границах (испарение материала)
3.4 Движение жидкости в полости с подвижной верхней крышкой

3.5 Естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАЖИГАНИЯ ЖИДКИХ ТОПЛИВ ОДИНОЧНОЙ ГОРЯЧЕЙ ЧАСТИЦЕЙ
4.1 Зажигание жидкого топлива одиночной частицей, находящейся
на его поверхности, в рамках диффузионной модели воспламенения ..'.л
4.2 Зажигание жидкого топлива одиночной частицей, находящейся
на его поверхности, с учетом диффузии и конвекции при переносе паров горючего в среде окислителя
4.3 Влияние парового зазора между частицей и жидкостью
на характеристики зажигания
4.4 Влияние частичного погружения источника нагрева в жидкость
на характеристики зажигания
4.5 Влияние процесса кристаллизации горячей частицы
на характеристики зажигания
4.6 Влияние зависимостей теплофизических характеристик
взаимодействующих веществ от температуры
на характеристики зажигания
4.7 Зажигание жидкого топлива одиночной частицей, находящейся
на некотором расстоянии от его поверхности
4.8 Зажигание одиночной частицей паров жидкого топлива,
поступающих в воздух с поверхности ткани, пропитанной
пожароопасной жидкостью
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
На ранних стадиях исследований процессов воспламенения и горения веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях, основное внимание уделялось их преобразованию в результате химических реакций [1]. С расширением областей использования процессов воспламенения и горения исследования стали носить больше физический, чем химический характер. Вероятно, это связано с тем, что в большинстве случаев, изменение характерных параметров воспламенения и горения в значительной степени определяются более длительными физическими процессами, а не высокоскоростными химическими реакциями окисления [2].
Необходимость исследования процессов взаимодействия одиночных горячих частиц малых размеров с горючими жидкостями объясняется рядом факторов, наиболее значимыми из которых являются широкое распространение этих процессов на практике и отсутствие в литературе какой либо-информации об их механизмах и основных закономерностях.
Несмотря на большую профилактическую работу, направленную на повышение пожарной безопасности промышленных предприятии, жилых зданий и сооружений, ежедневно'в стране [3-5] и в мире [6, 7] происходят сотни небольших и десятки крупных пожаров. Ежегодно регистрируются тысячи воспламенений, которые удалось заранее обнаружить и предотвратить дальнейшее развитие пожаров [8]. Среди этих воспламенений наибольшую пожароопасность традиционно представляют возгорания жидких нефтепродуктов.
Проблема безопасного использования и хранения пожароопасных жидкостей является особо острой для теплоэнергетики, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и родственных им отраслей промышленности. Это объясняется тем, что в перечисленных отраслях промышленности присутствуют большие объёмы жидких нефтепродуктов и
Эю Эю Эю ,Э2ю Э2юч п дТ5
Т+“"гк+’’-»“'1-<а?+')+р‘*'"л- (2'2Л5)
Функция тока у и вектор вихря скорости со заданы следующим образом
[54]:
Э>|/ Э»{/ Эт Эм
и =—, у =
ду дх ” дх ду
Для решения системы уравнений (2.2.1) - (2.2.13) применена безразмерная форма записи. Для этого в качестве масштаба скорости движения парогазовой смеси в рассматриваемой системе (рис. 2.1.2) выбрана скорость смеси У0 на границе с частицей, в качестве масштаба координат выбраны характерные размеры области решения Н, Ь.
Для перехода к безразмерным переменным использованы следующие соотношения [54, 55]:
лг = Л, у=—, т=А су=±, 0 = 1, = н ь *0 У0 у0 АТ Ч'о
У0=-$-АТ-Н,у0 = У0-Н, ю04, ДГ = Г-Г0, (2.2.17)

где £0 - масштаб времени, с; т - безразмерное время; и, V - безразмерные составляющие скорости конвекции в проекции на ось х и у соответственно;
0 - безразмерная температура; )/0 — масштаб функции тока, м2/с; 'У -безразмерный аналог функции тока; га0 — масштаб вектора вихря, с-1; О, -безразмерный аналог вектора вихря; Тч - начальная температура частицы, К.
После перехода к безразмерным переменным уравнения движения, Пуассона, энергии и диффузии для газовой фазы, уравнения теплопроводности для твердой и жидкой фаз имеют вид [54-56]:
ЛгЛ,0<Х<Л А<уЛ,А<Х<; А<ТЛЛ<Х<и
1 I н ь ь н н ь ь н
<У<1, 0<Х<1 I