Контрольная работа по "Теплотехнике"

Номер зачетной книжки № 2401, вариант 401.

ЗАДАНИЕ №1.

Расчет среднеобъемной температуры среды в помещении при пожаре.

Производство, связанное с обращением ГЖ, размещено в помещении размерами a*b, м. и высотой Н, м. При аварии технологических аппаратов возможен розлив жидкости на пол и соответственно, возникновение пожара. При возможной аварии, предусмотрены устройства, ограничивающие растекание жидкости на полу площадью не более f, м2. Расстояние от предполагаемой границы горения до стены с оконными и дверными проемами, через которые будет происходить газообмен при пожаре с внешней средой, l, м.

Механическая вентиляция при возникновении пожара выключается. За счет естественного газообмена в помещение поступает такое количество воздуха, что на 1 кг горящей жидкости в среднем приходится VА, м3 воздуха.

Рассчитайте возможную среднеобъемную температуру среды в помещении при возникновении пожара через 2, 5,10,20 и 30 мин его развития.

Постройте график изменения среднеобъемной температуры среды в помещении при пожаре во времени.

Исходные данные:

Жидкость – толуол

f = 98 м2;

VA = 10 м3/кг;

a = 52 м;

b = 66 м;

H = 12 м;

l = 26 м;

Мо = 4,72∙10-2 кг/(м2с),

Qpн = 42355 кДж/кг,

V0 = 10,46 м3/кг,

V0г = 11,94 м3/кг.

Решение:

1. Среднее значение коэффициента избытка воздуха αm:

[pic 1]

где V0 – количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг горючей жидкости, V0 = 10,46 м3/кг,

[pic 2]

1. Приведенный объем продуктов горения Vг:

[pic 3]

где Vг – приведенный действительный объем продуктов горения, образующихся при сгорании 1 кг жидкости и коэффициенте избытка воздуха αm;

V°г – объем продуктов горения, образующихся при сгорании 1 кг горючей жидкости и теоретически необходимом количестве воздуха

[pic 4]

1. Рассчитаем средний расход горючей жидкости В (В1, В2, В3, ...) соответственно за время развития пожара τ = 2 мин (5, 10,20 и 30 мин) по формуле:

[pic 5]

где В – масса жидкости, сгорающей при пожаре за секунду, кг/с;  Мо – массовая скорость выгорания жидкости 4,72∙10-2 кг/(м2с).

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

1. Находим площадь поверхностей теплообмена:

[pic 11]

где a, b и H размеры помещения, м.

[pic 12]

1. Задаёмся значением среднеобъемной температуры в помещении для τ = 2 мин развития пожара Тm,2 = 293 К, находим объемную теплоемкость продуктов горения

Ср = 1250 + [0,12 + 0,1/(0,25 + αm)]Тm,τ.

где Ср – объемная теплоемкость продуктов горения при постоянном давлении, Дж/(м³∙К)

Ср = 1250 + [0,12 + 0,1/(0,25 + 0,96)]*293 = 1297  Дж/(м³∙К)

Находим приведенную степень черноты системы «среда – поверхность ограждения»:

εпр = 1/[1 + 0,0022(Тm,τ - 273)],

εпр = 1/[1 + 0,0022(293 - 273)] = 0,96

Определяем температуру продуктов горения Ta :

Ta = (η Qpн /CpVг) + 273, К

где η – коэффициент полноты горения (η = 1);

Qpн - теплота сгорания жидкости, Qpн = 42355 кДж/кг;

Ta = (1*42355 /1297*11,52) + 273 = 275,8  К

Находим среднеобъемную температуру среды в помещении при пожаре для τ = 2 мин:

Tm,τ = 0,66 Ta(ηBCpVг/σ0εпрFT3a)0,17,

где σ0 = 5,7∙10-8 - константа излучения абсолютного черного тела, Вт/(м²∙К);

Tm,τ = 0,66 * 275,8(1*2,2*1297*11,52/5,7∙10-8 *0,96*9696*275,83)0,17 = 219 К