Разработка электрического способа тушения пожара на газопроводах низкого давления
 Скачать 3.36 Mb.
|
|
2.5 Планирование эксперимента Планирование эксперимента подразумевает определение оптимального числа экспериментов. Задавшись определенными требованиями к достоверности выводов, можно определить необходимый объем эксперимента. По методике В.И. Романовского необходимое число опытов определяется по следующим формулам:
где q –относительная ошибка измерений; ta–значение критерия Стьюдента; – точность измерений; – среднее квадратическое отклонение измеряемой величины. Значениям надежности α=95% и ошибки q=1 соответствует число опытов, равное 6. 41 Выводы по второй главе Подобрана оптимальная схема генератора, способного инициировать электрическое поле высокой напряженности. Генератор позволяет создавать электрическое поле напряженностью до 2 кВ/см при напряжении до 45 кВ. Электрическая напряженность пламени по результатам многочисленных исследований ученых составляет 0,2 кВ/см. Следовательно, электрический генератор, спроектированный для исследований способен в 10 раз превышать электрическое поле пламени. На основе известных физических зависимостей выведена формула, в соответствие с которой возможно определить минимальную энергию воздействия на пламя, с целью его тушения электрическим полем. 42 3 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1 Результаты исследований целью исследования возможности применения способов тушения пламени с помощью электрического поля высокой напряженности (ЭПВН) проводились следующие опыты: воздействие ЭПВН на пламя стационарного горения, воздействие ЭПВН на пламя нестационарного горения, воздействие ионного ветра на пламя стационарного горения. 3.1.1. Тушение пламени спиртовой горелки под воздействием электрического поля В качестве источника горения использовалась спиртовая горелка. Для проведения опыта использовались остро заточенный медный электрод и медная пластина. В качестве отрицательного электрода (катода) использовался неподвижный остроконечный электрод, в то время как положительный электрод (анод) удалялся в противоположную сторону. Между электродами в ходе испытаний помещался источник горения. Результаты опыта сведены в таблицу 3.1. Таблица 3.1 – Результаты опыта тушения пламени спиртовой горелки
43 Тушение пламени на межэлектродных расстояниях свыше 20 см не представлялось возможным, так как мощность генератора электрического поля являлась недостаточной. По результатам опыта построен график зависимости напряжения гашения от межэлектродного расстояния (Рисунок 3.1).  Зависимость напряжения гашения от межэлектродного расстояния
40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 Межэлектродное расстояние, см Рисунок 3.1 – Зависимость напряжения гашения от межэлектродного расстояния при наложении на пламя спиртовой горелки постоянного электрического поля 2) Для проведения данного опыта в качестве электродов использовались медные пластины, площадью S=25 см². В качестве отрицательного электрода (катода) используется неподвижная пластина. Положительный электрод (анод) удалялся в противоположную от катода сторону. Начальное расстояние между электродами составляет 1 см. Между электродами в ходе испытаний, помещался источник горения. Результаты опыта сведены в таблицу 3.2. 44 Таблица 3.2 – Результаты эксперимента по тушению пламени спиртовой горелки
По результатам опыта построен график зависимости напряжения гашения от межэлектродного расстояния (Рисунок 3.2).  Зависимость напряжения гашения от межэлектродного расстояния
35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Межэлектродное расстояние, см Рисунок 3.2 – Зависимость напряжения гашения от межэлектродного расстояния при наложении на пламя спиртовой горелки постоянного электрического поля Также проведены исследования при наложении на спиртовку переменного электрического поля, при прочих равных условиях, результаты сведены в таблицу 3.3: 45 Таблица 3.3 – Результаты эксперимента по воздействию переменным электрическим полем
Построен совмещенный график (Рисунок 3.3). Среднее напряжение гашения при наложении переменного составило на 0,93 кВ меньше, чем при наложении постоянного. По сравнению с первым опытом, применение металлических пластин в качестве электродов позволило расширить область генерации электрического поля [66-67]. 
 Воздействие переменным полемВоздействие постоянным полем 35 30 25 20 15 10 5 0
Рисунок 3.3 – Совмещенный график наложения электростатического и электромагнитного полей 46 3.1.2. Тушение пламени под воздействием ионного ветра Исследования проводились на экспериментальной установке, генерирующей направленное движение ионов под воздействием электрического поля. В сконструированную установку входят следующие элементы: генератор регулируемого высокого постоянного напряжения и два электрода. Отрицательный электрод выполнен в виде металлической трубки, диаметром 2 см и длинной 7 см. Положительный электрод выполнении в виде круглой медной пластины, диаметром 2 см и толщиной 2 мм. Пламя гасло, при воздействии на него направленного потока ионов. Опытным путем установлено, что на гашение пламени влияют следующие параметры: форма электродов и их геометрические размеры, расстояние между электродом и пламенем, разность потенциалов между анодом и катодом. Воздействие на пламя происходит следующим образом: в ходе воздействия электрического тока, заряженные частицы от анода движутся к катоду, захватывая с собой частицы воздуха вместе с ионами. И в ходе действия направленного потока на пламя происходит его гашение. качестве количественной характеристики опытов использовался коэффициент ударной ионизации, характеризующий процесс ионизации и равный количеству пар носителей заряда, образуемых первичным носителем
, Расположение элементов установки следующее: анод, представляющий собой медную пластину, направлен перпендикулярно к входу катода, представляющего собой сквозную металлическую трубку, выход которого направлен на пламя источника горения. 47 ходе опытов проделаны измерения с различными разностями потенциалов и расстояниями между электродами, результаты которых сведены в таблицу 3.4 и в рисунок 3.4. Таблица 3.4 – Воздействие ионного ветра
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||