Введение к работе
Актуальность работы. В практике обеспечения пожаровзрывобезо-пасности промышленных объектов зачастую имеют место аварийные ситуации, связанные с. распространением пламени пб газовоздушным смесям, представляющим открытый слой. Здесь и далее под открытым горючим слоем понимается, плоский слой горючей газо- или паровоздушной смеси, по одну или обе стороны которого расположена негорючая газовая среда намного большей толщины. Примером такой конфигурации горючей среды является горючий метановоздушный слой в шахтах, образующийся в результате диффузионного смешения поступлений метана (поднимающегося из-за малой плотности к потолку шахты) с воздухом, или горючий во-дородовоздушный слой в помещениях атомных электростанций. Открытый горючий слой образуется также над поверхностью пролива жидкости, нагретой выше температуры воспламенения. Открытый горючий слой может возникать в объеме выполненных из огнепреграждающей сетки огне-преградителей или устройств, предназначенных для выжигания горючих газообразных смесей.
Многообразие упомянутых выше аварийных ситуаций делает актуальной разработку метода моделирования горения открытого газообразного горючего слоя, трудности которой обусловлены отсутствием ясных теоретических представлений о гидродинамике рассматриваемого процесса. До настоящего времени, например, отсутствует единое мнение об условиях существования стационарного искривленного пламени, величине максимальной скорости распространения такого пламени, возникновению застойной зоны за складкой на поверхности пламени и ряду других вопросов. Поэтому в настоящей работе, посвященной исследованию горения открытого газообразного горючего слоя, автор наряду с экспериментальным изучением процесса уделяет значительное внимание теории распространения пламени в открытом горючем слое.
Целью работы является создание метода моделирования распространения ламинарного пламени в открытом горючем слое. Достижение этой цели предусматривает:.
математическое моделирование рассматриваемого процесса;
разработку аналитического представления расчетной зависимости скорости пламени в открытом горючем слое от.параметров задачи;
апробацию разработанного метода моделирования и метода расчета скорости пламени на массиве литературных экспериментальных данных и экспериментальных данных, полученных в диссертации.
Научная новизна работы обусловлена новым, более точным и физически наглядным методом приближенного моделирования распространения ламинарного пламени в открытом горючем слое. Данный метод по-зволил для ряда практически важных случаев получить результаты исследования в аналитической форме. Апробация данного метода продемонстрировала его высокую точность при расчете скорости пламени в открытых горючих слоях различного происхождения.
В процессе разработки и апробации нового метода моделирования получены также следующие новые научные результаты:
показано, что предложенный метод моделирования является точным при описании движения слабовозмущенного неограниченного плоского пламени и слабовозмущенного расходящегося цилиндрического пламени;
в гидродинамическом приближении доказано отсутствие стационарного решения задачи о распространении искривленного пламени;
приведена аналитическая оценка зависимости радиуса кривизны пламени за движущимся точечным источником зажигания от скорости последнего;
предложена новая физически наглядная интерпретация эффекта гидродинамической неустойчивости неограниченного плоского пламени;
показано, что условия проявления данной неустойчивости могут не соблюдаться для ограниченного плоского пламени, которое обладает повышенной устойчивостью к длинноволновым возмущениям;
- предложен новый более точный экспериментальный метод "трубы из сет
ки" для определения нормальной скорости распространения пламени, при
помощи которого уточнены значения данного показателя для ряда ве
ществ.
Достоверность полученных результатов основана на апробации разработанной математической модели распространения пламени в открытом горючем слое путем сравнения результатов моделирования с экспериментальными данными.
Практическая ценность работы:
1. Подготовлены предложения по изменению ГОСТ 12.1.044-89
"Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показа
телей и методы их определения" в части метода экспериментального опре
деления нормальной скорости горения газо- и паровоздушных смесей.
-
Уточнены значения нормальной скорости горения для ряда газо- и паровоздушных смесей в Государственном Банке Данных опожаровзры-воопасности веществ и материалов и средствах их тушения.
-
Подготовлены предложения по изменению ГОСТ Р 12.3.047-98 "Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля." в части справочных данных Приложения Т "Взрыво-защита технологического оборудования методом разгерметизации".
-
Разработан расчетный метод определения скорости распространения пламени в открытом горючем слое, который вошел в состав Руководства ФГУ ВНИИПО МЧС России: "Расчет основных показателей пожа-ровзрывоопасности веществ и материалов. - М.: ВНИИПО, 2002. - 77 с.
5. Результаты диссертационной работы использованы в лекциях
учебной программы "Директор" УЦ ФГУ ВНИИПО МЧС России.
На защиту выносятся следующие положения:
метод моделирования распространения пламени по открытой горючей газообразной смеси и его применения;
метод расчета скорости пламени в открытой горючей газообразной смеси
и его апробация;
- расчетно-экспериментальньщ метод "трубы из сетки" для определения
нормальной скорости распространения пламени.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
школе-семинаре Одесского университета "Горение дисперсных систем", Одесса, 17-21 июня 2001 г.;
XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение", Балашиха, 30-31 октября 2001 г.;
Международной конференции "Сопряженные задачи механики, информатики и экологии", Томск, 5 - .10 июля 2002 г.;
XVII международной научно-практической конференции "Пожары и окружающая среда", Москва, 28 июня 2002 г.;
XIII симпозиуме по горению и взрыву, Черноголовка,?-11 февраля 2005 г.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 15 научных работ.
Структура и объем работы.
Диссертация изложена на 136. страницах печатного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Список использованной литературы содержит 104 наименования.
