Научная статья на тему 'Численное исследование процесса зажигания парогазовой смеси движущейся разогретой металлической частицей'

Численное исследование процесса зажигания парогазовой смеси движущейся разогретой металлической частицей Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
49
8
Поделиться
Область наук
Ключевые слова
ЗАЖИГАНИЕ / ЧАСТИЦА МЕТАЛЛА / ПАРОГАЗОВАЯ СМЕСЬ / ВРЕМЯ ЗАДЕРЖКИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ / ИСПАРЕНИЕ ЖИДКОСТИ / ДИФФУЗИЯ И КОНВЕКЦИЯ ПАРОВ ГОРЮЧЕГО

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Кузнецов Г. В., Стрижак П. А.

Выполнено численное исследование пожароопасного процесса взаимодействия движущейся одиночной разогретой до высоких температур частицы металла со смесью паров типичной горючей жидкости и воздуха. Исследования проведены на базе газофазной модели воспламенения, учитывающей процессы теплопроводности, испарения жидкости, диффузии и конвекции паров горючего в среде окислителя, кристаллизации источника зажигания, кинетику процессов испарения и воспламенения, зависимость теплофизических характеристик взаимодействующих веществ от температуры, температуру и влажность воздуха, перемещение источника нагрева в парогазовой смеси. Установлены зависимости времени задержки воспламенения смеси от начальной температуры, размеров и скорости движения источника нагрева, температуры и влажности окружающего воздуха, расстояния между источником нагрева и поверхностью жидкости.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Кузнецов Г. В., Стрижак П. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Численное исследование процесса зажигания парогазовой смеси движущейся разогретой металлической частицей»

ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ

П. А. Стрижак

аспирантТомского политехнического университета

УДК 614.84:536.468

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАЖИГАНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ ДВИЖУЩЕЙСЯ РАЗОГРЕТОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЕЙ

Выполнено численное исследование пожароопасного процесса взаимодействия движущейся одиночной разогретой до высоких температур частицы металла со смесью паров типичной горючей жидкости и воздуха. Исследования проведены на базе газофазной модели воспламенения, учитывающей процессы теплопроводности, испарения жидкости, диффузии и конвекции паров горючего в среде окислителя, кристаллизации источника зажигания, кинетику процессов испарения и воспламенения, зависимость теплофизических характеристик взаимодействующих веществ от температуры, температуру и влажность воздуха, перемещение источника нагрева в парогазовой смеси. Установлены зависимости времени задержки воспламенения смеси от начальной температуры, размеров и скорости движения источника нагрева, температуры и влажности окружающего воздуха, расстояния между источником нагрева и поверхностью жидкости.

Ключевые слова: зажигание, частица металла, парогазовая смесь, время задержки воспламенения, испарение жидкости, диффузия и конвекция паров горючего.

Введение

Результаты работ [1-3] свидетельствуют о высокой пожароопасности процессов взаимодействия разогретых до высоких температур металлических и углеродистых частиц, образующихся в результате неконтролируемых техногенных факторов (пожары, взрывы) и ряда технологических операций (сварка, резка, трение металлов), с типичными горючими жидкостями. Вероятность формирования очага локального возгорания установлена как в условиях непосредственного теплового контакта источника нагрева малых размеров с жидким горючим веществом [1, 2], так и при расположении источника зажигания на определенном расстоянии от границы испарения жидкости [3].

В последнее время в связи с высокой пожароопасностью типичных горючих жидкостей и отсутствием общей теории зажигания и горения жидкостей весьма интенсивно исследуются процессы взаимодействия различных источников нагрева с жидкими веществами [1-9]. Следует отметить, что внимание исследователей привлекают не общие характеристики процессов зажигания и горения жидкостей, а особенности механизма взаимодействия капель жидких топлив и жидкостей в целом с массивными нагретыми телами [4-8], парогазовых

смесей с горячими массивными стенками [9] и источниками нагрева малых размеров [3]. Но многие факторы, определяющие условия зажигания жидких топлив, ранее не учитывались: движение металлической частицы в парогазовой смеси, возможные процессы кристаллизации источника нагрева, влажность воздуха и зависимость теплофизических характеристик взаимодействующих веществ от температуры. К тому же ранее, например в публикации [3], рассматривалась неподготовленная парогазовая смесь (источник зажигания помещался в воздух, не содержащий паров горючего) и предполагалось, что в условиях комнатной температуры горючая жидкость испаряется, парогазовая смесь достигает статического источника нагрева, расположенного в газовой области на определенном расстоянии от границы испарения, и воспламеняется. Однако на практике до момента формирования потенциально пожароопасных “горячих” частиц концентрация паров горючего в воздухе часто достигает критических значений.

Цель настоящей работы — численное исследование процесса зажигания разогретой до высоких температур металлической частицей смеси воздуха с парами жидкого топлива на базе модели, учитывающей процессы теплопроводности, испарения

жидкости, диффузии и конвекции паров горючего в среде окислителя, кристаллизации источника нагрева, кинетику процессов испарения и воспламенения, зависимость теплофизических характеристик взаимодействующих веществ от температуры, влажность и температуру окружающего воздуха, перемещение источника нагрева в парогазовой смеси.

Постановка задачи

Рассматривалась система парогазовая смесь -частица - горючая жидкость (рис. 1). Источник тепла представлял собой частицу расплава металла, покрытого оболочкой закристаллизовавшегося вещества. Процесс зажигания исследовался на примере смеси воздуха с парами горючего, поступающими с поверхности пленки типичного жидкого топлива — бензина.

Принималась следующая последовательность стадий исследуемого процесса. В условиях комнатной температуры окружающего воздуха происходит испарение бензина, разлитого на поверхности твердого тела. За счет диффузии пары горючего перемешиваются с воздухом, содержащим пары воды. Таким образом формируется парогазовая смесь. Через определенный интервал времени в разогретую смесь попадает “горячая” частица, образующаяся в результате резки или сварки металлических конструкций. Предполагалось, что источник нагрева (стальная частица) движется в парогазовой смеси параллельно поверхности испарения жидкости. За счет тепла, аккумулированного в частице и выделяющегося при кристаллизации металла, смесь нагревается. При достижении определенных температур парогазовой смеси и концентраций в ней горючего реализуются условия воспламенения.

При теоретическом исследовании в жидкости и воздухе выделялись области, существенно превышающие размеры источника зажигания (Н = Ь = 50 мм). Частица моделировалась в форме параллелепипеда малых размеров (Нск = 4 мм, Ьск = 2 мм).

При численном моделировании принимались следующие допущения.

1. В результате испарения жидкости образуется одно вещество с известными характеристиками. Такой подход традиционно применяется при решении задач зажигания различных конденсированных веществ [10, 11].

2. Не учитываются возможные процессы выгорания жидкости. Считается, что пленка жидкости занимает достаточно большую площадь.

3. Один из размеров источника зажигания в форме параллелепипеда существенно превышает два остальных. В этом случае процессы тепломассо-переноса по третьей координате несущественно влияют на зажигание в рассматриваемой системе (см. рис. 1) и ими можно в первом приближении пренебречь.

4. Источник зажигания движется в парогазовой смеси с постоянной скоростью иск параллельно поверхности испарения жидкости. Рассматривается достаточно малый интервал времени полета частицы, за который ее траектория движения незначительно отклоняется от прямой и численные значения иск меняются несущественно.

В качестве условий воспламенения в рассматриваемой системе (см. рис. 1) принимались следующие [10]:

1) тепло, выделяемое в результате химической реакции окисления паров горючего в воздухе, больше тепла, передаваемого от частицы в парогазовую смесь;

2) температура парогазовой смеси превышает начальную температуру частицы.

Математическая постановка

Математическая модель процесса зажигания парогазовой смеси движущейся разогретой до высоких температур частицей имеет следующий вид (0 < г < гг) [12-14]:

0< X < Н, 71 < у < Уь

0< х <Х1, У2<у < У3;

Х2< х < Н, У2< у < 73;

0< х < Н, У3< у < Ь;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• уравнение Пуассона:

д 2ш д 2ш

—т + ~т= ®;

дх2 ду2

• уравнение движения парогазовой смеси:

(1)

Рис. 1. Схема области решения задачи: 1 — парогазовая смесь; 2 — частица; 3 — жидкость; остальные обозначения приведены в тексте

дю дю дю

--------ъ и----------ъ ^ —

дг дх ду

д

дх

дю^ д

дю

= -|У1(Г) — 1+-|У1(Г) — 1+Р^у —(2)

дх) ду ^ ду) дх

дТ1

уравнение энергии:

С і(Т) = С її (Т )ф 11 + С12 (Т )ф 12 + С із (Т )ф із;

дТ1 дТ1 дТ1 д ( ґ^,дТ1

— + и — + ю — = — I а ,(Т)—-

дї дх ду дх ^ дх

+ А(а 1( т ) дТ1 ) + ;

ду I 1( ) ду ) Р1(Т)С 1(Т);

(3)

уравнение диффузии паров горючего в воздухе:

дС,

дї

дх

ду

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Аз( Т )■

ду дх

дСа Л

ду

^1з( Т)

К .

Р1з(Т);

дСа Л

дх

(4)

уравнение диффузии паров воды в воздухе:

де,

дї

дС„

дх

ду

= д (Яи(Т) дх

дх I дх

+ д(вп(т) др

ду { ду

(5)

(6)

• уравнение баланса:

С + с + С = 1

'-'g 1 ^ Ж 1 ^ О 1 ;

• уравнение теплопроводности для частицы:

Х1 < х < Х2, У2 < у < У3

дгг = д [а 2(г ) дт

дг дх ^ дх

V [а2(Г) дг) + Ь ^ (Т); (7)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ду { ду ) ЬскР2(Т)С2(Т)

• уравнение теплопроводности для жидкости:

0 < х < Н, 0 < у < 71

!Т = д (а 3(Т) ¥У1-у (а 3(Т) (8)

Объемные доли компонентов парогазовой смеси вычислялись из их массовых концентраций по выражениям:

Ф11 =

Ф12 =

Со/ Р11(Т)

С 0/ Рц(Т) + С„/ р 12 (Т) + Се/ Р1з( Т)’ _____________Сю/ Р12 (т )___________.

Со/ Рц(Т) + Сю/ Р12 (Т) + С&/ Р1з(Т);

Ф11 + Ф12 + Ф1з = 1.

Теплофизические характеристики парогазовой смеси как гетерогенной системы рассчитывались по формулам:

X 1(Т ) = Х 11(Т )ф 11 + х12 (Т )ф 12 + Х 1з( Т )ф 1з;

Р1( Т) = Р11(Т № 11 + Р12 (Т )Ф 12 + Р13(Т )Ф 13'

Начальные условия (г = 0) определялись из решения задачи тепломассопереноса в системе парогазовая смесь - жидкость. Предполагалось, что частица с температурой Тск влетает в “подготовленную” смесь воздуха и паров горючего. Рассматривался интервал времени с момента начала испарения топлива, по истечению которого концентрация паров горючего на определенном расстоянии от поверхности топлива Ьск щ достигала стационарного значения. Для бензина в условиях умеренных температур (280 < Токг <310 К) этот интервал составлял не более 5 с.

В свою очередь, начальные условия для задачи тепломассопереноса в системе парогазовая смесь - жидкость (без частицы) были следующими (см. рис. 1): Т = Т0 при 0 < х < Н, 0 < у < У1; ю = 0,

V = 0 = 0 С„ = Cw0, Т = Токг при 0 < х < Н,

VI < у < Ь.

В качестве граничных условий (0 < г < гг) принимались (см. рис. 1):

• на границах частица - парогазовая смесь (х = Х1, У2< у < У3; х = Х2, У2< у < У3; Х1 < х < Х2, у = У2; Х1 < х < Х2, у = У3) граничные условия четвертого рода для уравнений энергии и теплопроводности, условие равенства нулю градиентов соответствующих функций — для уравнений диффузии, движения, Пуассона;

• на границах парогазовая смесь - жидкость (у = У1, 0 < х < Н) для уравнения энергии задавались граничные условия четвертого рода с учетом испарения жидкости, для уравнений диффузии, движения, Пуассона задавались граничные условия второго рода;

• на границах (х = 0, 0 < у < Ь; х = Н, 0 < у < Ь; 0< х < Н, у = 0; 0< х < Н, у = Ь) для всех уравнений принималось условие равенства нулю градиентов соответствующих функций. Использованные обозначения: г—время, с; г2 —

время задержки воспламенения, с; х,у — координаты декартовой системы координат, м; у — функция тока, м2/с; ю — вектор вихря скорости, с-1; и, ж — составляющие скорости паров горючего в проекции на оси х и у соответственно, м/с; V — кинематическая вязкость, м2/с; Р — коэффициент термического расширения, К -1; gy — ускорение свободного падения в проекции на ось у, м/с2; Т — температура, К; р — плотность, кг/м3; С—удельная теплоемкость, Дж/(кгК); X — теплопроводность, Вт/(мК); а — температуропроводность, м2/с (а = Х/(Ср)); Qo — тепловой эффект реакции окисления паров горючего в воздухе, МДж/кг; ЖО — массовая скорость окисления паров горючего в воздухе, кг/(м3-с);

С — массовая концентрация паров горючего в парогазовой смеси; В — коэффициент диффузии, м2/с; С„ — массовая концентрация паров воды в парогазовой смеси; СО — массовая концентрация окислителя в парогазовой смеси; Qcr — тепловой эффект кристаллизации источника нагрева, кДж/кг; Жсг — массовая скорость кристаллизации источника нагрева, кг/(м2 с); Ьск — характерный размер частицы в проекции на ось у, м; Т0 — начальная температура жидкости, К; Тск — начальная температура частицы, К; Токг — температура воздуха, К; Сж0 — начальная массовая концентрация паров воды в воздухе; индексы “1”, “2”, “3”, “11”, “12”, “13” соответствуют парогазовой смеси, частице, жидкости, воздуху, парам воды и горючего.

Для вычисления массовой скорости окисления паров горючей жидкости в воздухе использовалось выражение [15]:

Ж0 = к 0 СтСп0р1(Т )ехр

ЯТ

где к0 — предэкспоненциальный множитель, с- ; т и п — постоянные;

Е — энергия активации, кДж/моль;

Я — универсальная газовая постоянная,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дж/(мольК).

Массовая скорость кристаллизации расплава (источника нагрева) вычислялась по формуле:

Жсг = Усг Р2(Т),

где усг — линейная скорость кристаллизации расплава, м/с.

Линейная скорость кристаллизации определялась на каждом шаге по времени как скорость продвижения изотермы Т = Тсг:

8( х, у, г + Аг) + 8( х, у, г)

усг =-----------:------------,

Аг

где 5(х, у, г + Аг), 5(х, у, г) — расстояния от нижней грани частицы до фронта кристаллизации на (г + Аг)-м и г-м шагах по времени, м;

Аг — шаг по времени, с;

Тсг — температура плавления материала частицы, К.

Координаты движущейся частицы при 0 < г < гг вычислялись из следующих соотношений:

Х1 искг;

Х2= Х1+ Нси .

Метод решения

Система дифференциальных уравнений (1) -(8) с соответствующими начальными и граничными условиями решалась методом конечных разностей

[16]. Для нахождения разностных аналогов дифференциальных уравнений использовался локальноодномерный метод [16]. Нелинейные разностные аналоги уравнений (1) - (8) решались методом итераций [17]. Для решения одномерных разностных уравнений применялся метод прогонки с использованием неявной четырехточечной разностной схемы [16].

Для повышения точности и уменьшения объема вычислений выбирался неравномерный шаг по времени (от 110-4 до 110-6 с). Вычисления проводились на трансформирующейся пространственной сетке. Для анализа процесса взаимодействия движущейся частицы с парогазовой смесью выбиралась область размерами Ь = 50 мм и Н = 1 м. Данная область делилась на более мелкие области конечных размеров (Н = Ь = 50 мм), для вычисления внутри которых применялись нерегулярные координатные сетки (от 300 до 400 узлов по каждой из координат).

Результаты и обсуждение

Численные исследования выполнялись при следующих значениях характеристик взаимодействующих веществ [18-21]: Т0 = 300 К, Тск = 1500 К,

Токг = 308 К Сж0 = 0 ЬскИц = 20 мм ^ = 45 НажМ

Е = 130 кДж/моль, к0 = 7 106 с-1, Тсг = 1400 К, Qcr = 205 кДж/кг, иск = 0,5 м/с, Ьск = 2 мм, Нск = 4 мм. Теплофизические характеристики бензина и его паров, стальной частицы, воздуха и паров воды в зависимости от температуры приведены в [18-20].

В качестве иллюстрации результатов выполненных численных исследований на рис. 2 представлены температурное поле и изотермы в рассматриваемой системе (см. рис. 1) в момент воспламенения. Видно, что зона воспламенения располагается не в непосредственной близости от источника нагрева, как можно было предположить, а удалена от него. Полученный результат обусловлен движением разогретой частицы. Достаточные для воспламенения значения температуры смеси достигаются через очень малый интервал времени после теплового контакта источника зажигания с парогазовой смесью. Однако вследствие достаточно высокой скорости частицы за этот интервал времени источник нагре-ваудаляется от зоны воспламенения (см. рис. 2, а).

На рис. 2, б видно, что изотермы в рассматриваемой системе (см. рис. 1) представляют несимметричные относительно траектории движения источника нагрева линии. Это вызвано неравномерным распределением концентрации паров горючего в парогазовой смеси к моменту попадания в нее частицы. По указанной причине зона воспламенения смещена к границе испарения жидкости относительно траектории движения источника зажигания.

37,50- ■ ■ ■ 1 1 -

О 5 10 15 20 25 30 х, мм

Рис. 2. Температурное поле (а) и изотермы (б) системы частица - горючая жидкость - парогазовая смесь в момент воспламенения (гг = 0,054 с) при Тск = 1500 К,

Ьск = 2 мм, Нск = 4 мм, иск = 0,5 м/с, Ьск Щ = 20 мм, Токг =

= 308 К, С„0 = 0

-г» 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 Тск, К

Рис. 3. Зависимость времени задержки воспламенения от начальной температуры частицы при Ьск = 2 мм, Нск = 4 мм,

иск = 0,5 м/с, Ьск Ид = 20 мм, Токг = 308 К, Сж0 = 0

Очевидно, что в случае более высоких концентраций паров горючего в смеси зона воспламенения будет располагаться вблизи нижней грани частицы.

На рис. 2 отчетливо видно снижение температуры источника нагрева за счет теплообмена с парогазовой смесью. Очевидно, что в случае достаточно высоких скоростей движения частицы (иск > 1 м/с)

Рис. 4. Зависимость времени задержки воспламенения от Ьск при Тск = 1500 К, Нск = 4 мм, иск = 0,5 м/с, Ьскид = = 20 мм, Токг = 308 К, Сж0 = 0

Рис. 5. Зависимость времени задержки воспламенения от

Нск при Тск = 1500 К Ьск = 2 мм иск = 0,5 м/с ЬскИд =

= 20 мм, Токг = 308 К, Сж0 = 0

падение температур будет более масштабным. В таких условиях частица быстро остывает, парогазовая смесь не успевает нагреться до критических температур и, как следствие, резко снижается вероятность воспламенения.

Ранее установлено [1-3], что основным параметром, характеризующим интенсивность процессов зажигания горючих жидкостей и их паров разогретыми до высоких температур частицами, является теплосодержание источника нагрева. Этот параметр главным образом определяется температурой частицы. На рис. 3 представлена зависимость времени задержки воспламенения от начальной температуры источника зажигания. Видно, что время задержки воспламенения уменьшается с увеличением начальной температуры частицы, что обусловлено повышением теплосодержания источника нагрева.

Следует отметить немонотонное увеличение численных значений времени задержки воспламенения с понижением Тск. Если Тк > 1500 К, то условия воспламенения реализуются при значительно меньших гг по сравнению с Тк < 1500 К. Полученный результат можно объяснить дополнительным выделением энергии за счет кристаллизации источника нагрева при температурах Тк > Тсг.

Численный анализ исследуемого процесса показал, что при увеличении начальной температуры источника зажигания относительно Тк = 1500 К зона воспламенения располагается в непосредственной близости от задней по направлению движе-

Рис. 6. Зависимость времени задержки воспламенения от скорости движения частицы при Тск = 1500 К, Ьск = 2 мм,

Нск = 4 мм, Ьск Ид = 20 мм, Токг = 308 К, С„0 = 0

Рис. 7. Зависимость времени задержки воспламенения от расстояния между частицей и поверхностью жидкости при Тск = 1500 К, Ьск = 2 мм, Нск = 4 мм, иск = 0,5 м/с,

Токг = 308 К Сж0 = 0

Рис. 8. Зависимость времени задержки воспламенения от начальной температуры окружающего воздуха при Тск = = 1500 К, Ьск = 2 мм, Нск = 4 мм, иск = 0,5 м/с, Ьск Ид = = 20 мм, Сж0 = 0

Рис. 9. Зависимость времени задержки воспламенения от начальной массовой концентрации паров воды в воздухе при Тск = 1500 К, Ьск = 2 мм, Нск = 4 мм, иск = 0,5 м/с, Ьск Ид = 20 мм, Токг = 308 К

ния грани частицы. Однако при Тск > 2000 К зона локального возгорания парогазовой смеси формируется вблизи передней грани движущегося источника нагрева.

На теплосодержание источника зажигания существенно влияюттакже его размеры [1-3]. На рис. 4 и 5 представлены зависимости времени задержки воспламенения от характерных размеров разогретой частицы. Видно, что изменение Ьск более масштабно влияет на инерционность процесса зажигания, чем Нск. Полученный результат объясняется спецификой исследуемого процесса взаимодействия нагретой частицы и парогазовой смеси. При увеличении Ьск повышается площадь сопротивления движению источника нагрева, что приводит к росту массы разогретых паров, формирующихся вблизи передней грани частицы относительно траектории ее движения. При увеличении Нск рассматриваемый эффект проявляется менее отчетливо.

На рис. 6 представлена зависимость времени задержки воспламенения от скорости движения источника нагрева. Можно сделать вывод, что условия воспламенения реализуются для достаточно широкого диапазона изменения скорости движения источника зажигания. Следует отметить неравномерное увеличение гг с повышением иск. Видно, что при иск > 0,5 м/с время задержки воспламенения резко увеличивается, а при иск >0,7 м/с условия воспламенения вообще не реализуются. Сказанное обусловлено ростом скорости остывания источника нагрева.

Установлено, что условия воспламенения в рассматриваемой системе реализуются при движении частицы на различных расстояниях от границы испарения (рис. 7). При этом с повышением теплосодержания частицы и уменьшением скорости ее движения минимальное расстояние Ьск Нд, при котором воспламенение возможно, существенно увеличивается.

Исследовано влияние температуры окружающего воздуха, при которой формировалась парогазовая смесь до начала движения в ней разогретой частицы, на значения гъ (рис. 8). Видно, что минимальной температурой окружающего воздуха, при которой реализуются условия воспламенения, является значение 283 К. Это обусловлено снижением интенсивности процесса испарения горючей жидкости при такой температуре окружающего воздуха.

На рис. 9 представлены результаты численного исследования влияния влажности воздуха на инерционность исследуемого процесса зажигания. Установлено, что при относительно небольшой влажности воздуха (Ск0 < 0,1) время задержки воспламенения несущественно увеличивается по сравнению с Сж0 = 0. При Сж0 >0,1 время задержки вос-

12

0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2009 ТОМ 18 №5

пламенения возрастает более масштабно относительно величины г^ для Сж0 = 0. Так, например, при влажности воздуха Сж0 = 0,3 отклонения значений г2 от аналогичных параметров при Ск0 = 0 превышают 40 %. Установленная закономерность позволяет сделать вывод, что при высокой влажности воздуха (Ск0 > 0,3) и относительно низких начальных температурах разогретых частиц (Тск < 1300 К) условия воспламенения в рассматриваемой системе (см. рис. 1) не будут реализовываться. Однако при Тск > 2000 К велика вероятность воспламенения даже в условиях повышенной влажности воздуха (С„0 > 0,5).

Заключение

Результаты численного исследования процесса зажигания парогазовой смеси движущейся разогретой частицей показали, что реализация условий вос-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

пламенения в рассматриваемой системе (см. рис. 1) определяется широким набором внешних параметров, а также характеристиками источника зажигания. При этом механизм рассматриваемого процесса зажигания существенно отличается от механизмов зажигания неподвижными нагретыми до высоких температур частицами металлов и неметаллов [1-з].

Полученные характеристики исследуемого процесса могут быть использованы при анализе механизмов и причин неконтролируемых возгораний горючих жидкостей и горюче-смазочных материалов одиночными разогретыми до высоких температур частицами.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 06-08-00366-а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузнецов, Г. В. Воспламенение пожароопасной жидкости одиночной “горячей” частицей / Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак // Пожаровзрывобезопасность. — 2007. — Т. 16, №6. — С.13-20.

2. Kuznetsov, G. V. Heat and mass transfer at the ignition of a liquid substance by a single “hot” particle / G. V. Kuznetsov, P. A. Strizhak // Journal of Engineering Thermophysics. — 2008. — № 3. — P. 244-252.

3. Кузнецов, Г. В. Особенности зажигания парогазовой смеси нагретой до высоких температур металлической частицей / Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак // Пожаровзрывобезопасность. — 2008. — Т. 17, № 3. — С. 26-32.

4. Stauch, R. The ignition of methanol droplets in a laminar convective environment / R. Stauch, U. Maas // Combustion and Flame. — 2008. — № 153. — P. 45-57.

5. Sazhin, S. S. Models for droplet transient heating: Effects on droplet evaporation, ignition, and break-up / S. S. Sazhin, W. A. Abdelghaffar, E. M. Sazhina, M. R. Heikal// International Journal of Thermal Sciences. — 2005. — № 44. — P. 610-622.

6. Dagaut, P. The ignition, oxidation, and combustion of kerosene: A review of experimental and kinetic modeling / P. Dagaut, M. Cathonnet // Progress in Energy And Combustion Science. — 2006. — № 32. — P. 48-92.

7. Намятов, И. Г. Диффузионное горение пленки жидкого топлива на металлической подложке / И. Г. Намятов, С. С. Минаев, В. С. Бабкин [и др.] // Физика горения и взрыва. — 2000. — № 5. — С. 12-21.

8. Simmie, J. М. Detailed chemical kinetic models for the combustion of hydrocarbon fuels / J. M. Simmie // Progress in Energy and Combustion Science. — 2003. — № 29. — P. 599-634.

9. Марголин, А. Д. О возможности воспламенения горючей газовой смеси, находящейся в сосуде или за перегородкой / А. Д. Марголин, В. М. Шмелев, И. Ф. Семьин // Химическая физика. — 2006. — № 9. — С. 68-71.

10. Вилюнов, В. Н. Теория зажигания конденсированных веществ / В. Н. Вилюнов. — Новосибирск : Наука, 1984. — 190 с.

11. Кузнецов, Г. В. Зажигание конденсированного вещества “горячей” частицей / Г. В. Кузнецов, Г. Я. Мамонтов, Г. В. Таратушкина //Химическая физика. — 2004. — № 3. — С. 67-72.

12. Пасконов, В. М. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена / В. М. Пас-конов. — М. : Наука, 1984. — 277 с.

13. Джалурия, Й. Естественная конвекция: тепло- и массообмен / Й. Джалурия. — М. : Мир, 1983. — 399 с.

14. Роуч, П. Дж. Вычислительная гидродинамика / П. Дж. Роуч. — М. : Мир, 1980. — 616 с.

15. Фpaнк-Kaменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике /

Д. А. Фpaнк-Kaмeнeцкий. — М. : Наука, 1987. — 49O с.

16. CaMapc^^ А. А. Теория разностных схем / А. А. Caмapcкий. — М.: Наука, 198З. — біб с.

17. Koздoбa, Л. А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности /Л. А. Koздoбa. — М.:

Наука, 1975. — 227 с.

18. Щетинив, Е. С. Физика горения газов / Е. C. Щетинков. — М. : Наука, 1965. — 7З9 с.

19. Kopoльченкo, А. Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник/А. Я. Kopoльчeнкo, Д. А. Kopoльчeнкo. — М.: Пожнаука, 2OO4. — Ч. 1. — 71З с.

20. Bapгaфтик, H. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей /

H. Б. Bapгaфтик. — М. : ООО “Старс”, 2OO6. — 72O с.

21. Теплотехнический справочник / Под ред. В. H. Юpeнeвa, П. Д. Лeбeдeвa. — М. : Энергия,

1975. — Т. 1. — 74З с.; Т. 2. — 89б с.

Mаmeрuал mcmy/nun врeдакцuю 20.10.0S.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

©Кузнецов Г. В., Cmрuжак П. А., 2009 г. (e-mail: pavel-strizhak@yandex.ru).

В феврале 2009 г. Академией Государственной противопожарной службы МЧС России издано учебное пособие

"Эвакуация и поведение людей при пожарах"

Авторы —

доктор технических наук, профессор Холщевников В. В. и кандидат технических наук, РЬЭ Самошин Д. А.

Эта книга — первое за последние 40 лет учебное пособие, в котором систематически изложены современные данные об эвакуации людей при возникновении чрезвычайной ситуации. В учебном пособии рассмотрены основные факторы, влияющие на поведение людей при пожарах, и характерные действия человека при получении сообщения о пожаре. Приведены параметры, характеризующие людской поток, психофизиологические закономерности связи между параметрами и кинематические закономерности их изменения при движении людского потока во время эвакуации. Дано математическое описание основных расчетных случаев движения и приведены примеры расчета. Рассмотрены требования пожарной безопасности к эвакуационным путям и выходам, нормированию их размеров и обеспечению беспрепятственной и своевременной эвакуации людей.

Учебное пособие соответствует Государственному образовательному стандарту "Безопасность жизнедеятельности" и примерной учебной программе курса "Пожарная безопасность в строительстве". Пособие предназначено для слушателей и студентов пожарно-технических, строительных и архитектурных высших и средних специальных учебных заведений, а также может быть полезно специалистам проектных и научно-исследовательских организаций, нормативных и экспертных органов. Учебное пособие будет интересно широкому кругу специалистов, поскольку в нем приведены результаты почти 80-летней истории исследования людских потоков и эвакуации людей как в нашей стране, так и за рубежом.

ЭШКУЛЦНЯ II ПОВЕДЕНИЕ ЛЮДЕЙ ПРИ ГІОЖЛГЛК

н| ISSN 0869-7493 ll0]KAP0B3PblBI№30IIACH0CTb 2009 TOM 18 №5