Разработка электрического способа тушения пожара на газопроводах низкого давления

• Название: Разработка электрического способа тушения пожара на газопроводах низкого давления
• Дата: 06.03.2023
• Размер: 3.36 Mb.
• Имя файла: 1568902043_PermyakovAV-diss_(2).docx
• Тип: Диссертация; #971574
• страница: 15 из 32

Рисунок 3.30 – График зависимости напряженности электрического
поля от расстояния между электродами при использовании стеклянного
покрытия.

							75
	25000
	20000									А
В/см										А -	Точка
											возникновения
,											пробоя
Напряженность	15000
											Граница пробоя
	10000										Напряженность между
											электродами
	5000
	0
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
			Расстояние между электродами, см

Рисунок 3.31 – График зависимости напряженности электрического
поля от расстояния между электродами при использовании электротехнического фарфора в качестве покрытия

Если в качестве диэлектриков на электродах использовать стекло, гетинакс или электротехнический фарфор, то безопасное напряжение, при котором невозможен электрический пробой увеличится до 20000 кВ. Одновременно с этим, появится возможность для новых исследований электромагнитного способа тушения крупномасштабных пожаров.

3.3 Расчет стационарного температурного поля


Исходные данные для расчета сведены в таблицу 3.16.


Таблица 3.16 – Исходные данные для расчета в программном комплексе Elcut

	Воздух	Метан	Сталь
Теплопроводность, (Вт/К*м)	0,0257	0,1686	47
Удельная теплоемкость, (Дж/кг*К)	1000	4708	462
Плотность, (кг/м³)	1,204	0,656	7800

76
Результаты расчетов в программе Elcut при стационарной теплопередаче. Температурное поле, показывающее значение температур в определенной точке пространства [77] (Рисунок 3.32).



Рисунок 3.32 – Температурное поле при стационарной теплопередаче


Вывод: было получено температурное поле, показывающее значение температур в определенной точке пространства для стационарной теплопередачи.

3.4 Расчет нестационарного температурного поля


Результаты расчетов в программе Elcut при нестационарной
теплопередаче
Изменение температурного поля с интервалом в 7,5 минут в течение 2,5
часов (Рисунок 3.33 – 3.38).

77



Рисунок 3.33 – Температурное поле нестационарной теплопередачи при 0 и 7,5 минутах

78



Рисунок 3.34 – Температурное поле нестационарной теплопередачи при 30 и 37,5 минутах

79



Рисунок 3.35 – Температурное поле нестационарной теплопередачи при 60 и 67,5 минутах

80



Рисунок 3.36 – Температурное поле нестационарной теплопередачи при 90 и 97,5 минутах

81



Рисунок 3.37 – Температурное поле нестационарной теплопередачи при 120 и 127,5 минутах

82



Рисунок 3.38 – Температурное поле нестационарной теплопередачи при 150 минутах

Вывод: было получено температурное поле, показывающее значение температур в определенной точке пространства для нестационарной теплопередачи.

3.5 Расчет тепловых потоков


3.5.1. Расчет интенсивности теплового излучения на определенном расстоянии от центра очага пожара (6,5 м)

• 
  таблице 3.17 приведены исходные данные для расчета тепловых
  

потоков.

83
Таблица 3.17 – Исходные данные для расчета по методике ГОСТ Р 12.3.047-98 (Приложение В)

Площадь пролива, м2	100
Расстояние от центра очага пожара, м	6,5
Среднеповерхностная плотность	220
теплового излучения пламени, кВт/м2
Удельная массовая скорость выгорания	0,08
метана, кг/(м∙с)
Плотность метана, кг/м3	0,656

Расчет эффективного диаметра пролива d, м, по формуле (22).

									= √														4					= √							4×100										= 11,29 м.								(22)
																												3,14
Расчет высоты пламени Н, м, по формуле (23).
						0,61																																								0,08								0,61
= 42 (				)				= 42 × 11,29 (																																				)								= 31,27 м, (23)
	в√																																						0,656√9,81×11,29
								ℎ =					2								=										2×31,27								= 5,54,														(24)
																													11,29
											=							2										=					2×6,5				= 1,15,																(25)
									1																			11,29
	=							(ℎ2+ 12+1)										=										(5,542+1,152+1)																					= 14,35,				(26)
								2 1																					2×1,15
					=					(1+ 12)								=												(1+1,152)													= 1,0098,										(27)
										(2 )																		(2×1,15)
											1
																							= 0,378,																														(28)
													= −0,0459.																																								(29)

Расчет углового коэффициента облученности F_q по формуле (30),

84

	= √ 2		+ 2	= √0,3782 + (−0,0459)2 = 0,381.			(30)

Расчет коэффициента пропускания атмосферы t по формуле (31),

= exp (−7,0 × 10−4 ( − 0,5 )) = 0,9994.

(31)

Расчет интенсивности теплового излучения q, кВт/м², по формуле (32),

=	∙ ∙ = 220 × 0,381 × 0,9994 = 83,77 кВт/м2 .	(32)

Вывод: получено значение интенсивности теплового излучения на расстоянии 6,5 метров от центра очага.

3.5.2. Расчет интенсивности теплового излучения на разных расстояниях от центра очага (7,5 – 100,5 м)

• 
  помощью компьютерной программы Excel были проведены расчеты следующих величин (Таблица 3.18 – 3.22),
  

Таблица 3.18 – Коэффициент S₁

Радиус r, м	Эффективный диаметр пролива d, м	Коэффициент S1
7,5	11,29	1,328609
15,5	11,29	2,745793
25,5	11,29	4,517272
35,5	11,29	6,288751
45,5	11,29	8,06023
55,5	11,29	9,831709
65,5	11,29	11,60319
75,5	11,29	13,37467
85,5	11,29	15,14615
95,5	11,29	16,91763
100,5	11,29	17,80337

85
Таблица 3.19 – Коэффициент А

Коэффициент S1	Коэффициент h	Коэффициент S1	Коэффициент A
1,328609	5,54	1,328609	12,59091
2,745793	5,54	2,745793	7,143834
4,517272	5,54	4,517272	5,766461
6,288751	5,54	6,288751	5,664081
8,06023	5,54	8,06023	5,996039
9,831709	5,54	9,831709	6,527558
11,60319	5,54	11,60319	7,167236
13,37467	5,54	13,37467	7,872096
15,14615	5,54	15,14615	8,619267
16,91763	5,54	16,91763	9,395458
17,80337	5,54	17,80337	9,791728

Таблица 3.20 – Коэффициент В

Коэффициент S1	Коэффициент S1	Коэффициент B
1,328609	1,328609	1,040638
2,745793	2,745793	1,554993
4,517272	4,517272	2,369322
6,288751	6,288751	3,223883
8,06023	8,06023	4,092148
9,831709	9,831709	4,966711
11,60319	11,60319	5,844686
13,37467	13,37467	6,724718
15,14615	15,14615	7,606085
16,91763	16,91763	8,488368
17,80337	17,80337	8,929767

Таблица 3.21 – Угловой коэффициент облученности F_q

Коэффициент FV	Коэффициент FH	Угловой коэффициент облученности Fq
0,30152	-0,04454	0,304792
0,084642	-0,01458	0,085888
0,024962	-0,00468	0,025398
0,008405	-0,00186	0,008609
0,003037	-0,00086	0,003156
0,001117	-0,00044	0,0012
0,000379	-0,00024	0,000451
8,18E-05	-0,00015	0,000167
-3,8E-05	-9,2E-05	9,94E-05
-8,3E-05	-6,1E-05	0,000103
-9,2E-05	-5E-05	0,000105

86
Таблица 3.22 – Интенсивность теплового излучения q

Среднеповерхностная	Угловой	Коэффициент	Интенсивность
плотность теплового	коэффициент		теплового
		пропускания
излучения пламени Ef,	облученности		излучения q,
		атмосферы t
кВт/м2	Fq		кВт/м2
220	0,304792	0,998702	66,96719
220	0,085888	0,993125	18,76538
220	0,025398	0,986198	5,510361
220	0,008609	0,979318	1,854795
220	0,003156	0,972487	0,675143
220	0,0012	0,965703	0,254949
220	0,000451	0,958967	0,095058
220	0,000167	0,952278	0,035022
220	9,94E-05	0,945635	0,020689
220	0,000103	0,939039	0,02129
220	0,000105	0,935758	0,021634