Введение к работе
Актуальность темы. Рост объема кормозаготовок сопровождается индустриализацией процессов хранения растительного сырья (PC). Увеличение единичных емкостей, а ташке длительности хранения PC, что характерно для хранилищ силосного типа, веает к росту пожаровзрывооласности технологического процесса хранения. Компоненты комбикормов, значительная часть которых растительного происхождения, в основном относятся к дисперсным продуктам, имеющим развитую поверхность, активно сорбируют кислород и влагу из воздуха и способны довольно быстро самонагреваться. Самонагревание ведет к порче продукции, а нередко к самовозгоранию хранящегося сырья. При этом сырье способно длительное время гореть а режиме тления: пожар, обнаружение которого существующими системами затруднено в силу их низкой эффективности, достигает больших размеров; Такие пожары нередко приводят к пылегаэовоздушным взрывам, что наносит значительный материальный ущерб народному хозяйству, являются причиной гибели и травматизма людей. Отсюда следует необходимость совершенствования системы пожаробезопасное хранилищ комбикормов и другого растительного сырья. Имеющиеся нормативные документы, решая многие из проблем пожарной профилактики, оставляют нерешенной проблему эффективного обнаружения очагов самовозгорания и горения на ранней стадии их развития. Вследствие этого весьма актуальным является возможно Солее раннее обнаружение очагов самовозгорания и горения в насыпях хранящегося растительного сырья с целью их своевременной локализации и ликвидации.
Анализ показывает, что в настоящее время не существует надежных, высокоэффективных и малоинерционных способов обнаружения очагов самовозгорания и горения. Известные методы (тепловой, ионизационный, оптический, газового анализа) обладают рядом недостатков. Существующие способы теплового обнаружения очага самовозгорания, основанные на регистрации температуры с помощью различных технических средств (термопары, термнеторы. терморезисторы), несмотря иа достаточно большую разрешающую способность, оказываются нскффекгивными. Во многом это обусловлено недостаточной изученностью физических процессов самовозгорания и горения дисперсных растительных сред в хра-Hituiiwix силосном» типа. Ионизационный метод, основанный на регистрации і.-№К'і|нноски* потенциалов в насыпи PC, не позволяет с достоверностью выявить
наличие очага из-за нерегулярного изменения этих потенциалов во времени. Оптический метод, основанный на измерении поглощения лазерного излучения молекулами горючих газов, генерируемых очагами самовозгорания и горения, неэффективен вследствие запыленности среды. Метод газового анализа не всегда дает надежные результаты из-за недостаточной изученности качественного и количественного состава выделяющихся газов.
Работы по исследованию процессов самовозгорания и горения PC при хранении в силосах и б>икерах были инициированы А.Н. Баратовым и продолжены под руководством А.Я. Корольченко, которые внесли большой вклад в решение проблемы пожарной безопасности хранилищ PC. Вопросами взрывобезопасности предприятий и хранению и переработке зерна занимались ЯЛ. Васильев, Л.И. Семёнов, Л.П. Вогнан, предложивший комбинированный метод тушения пожаров в хранилищах PC. Проблемы хранения растительных продуктов освещены в работах ЛА. Трисвятского, Л.И. Карецкаса и других. 4>ундаментальные задачи тепло- и массообмена решены А.Б. Лыковым, вопросами теплообмена в дисперсных средах занималась А.Ф. ЧудновскиЙ.А.В. Куртенер и другие.
Процессы самовоспламенения и самовозгорания различных веществ и мате
риалов изучались в работах отечественных и зарубежных исследователей (Н.Н.
Семёнов, Д.А. Франк-КаменецкиН, А.Г. Мержанов. ВВ. Азатян. С.К. Худяев, Ф.
Томас и другие). В результате разработана теория теплового взрыва, решен в об
щем виде ряд задач по оценке условий его возникновения для различных геомет
рических параметров системы и ее кинетических характеристик. Теоретические
положення, сформулированные в работах указанных выше ученых, получили свое
развитие применительно к дисперсным материалам в трудах М Г. Годжелло, СИ.
Таубкина, Б.Г.Попова, Л.П. Вогмана. В.И, Горшкова, Я.С. Киселёва, А.П. Петро
ва и других ученых. Однако ни в трудах'классиков теории іорения. ни в работах
ученых, занимающихся преимущественно прикладными исследованиями, не рас
смотрены в достаточной мере вопросы раннего обнаружения очагов самовозгора
ния дисперсных материалов (в том числе растительного сырья в хранилищах сило-
lh.'ii о типа). . .
В связи с этим возникает проблема разработки научных основ ранішні обнаружения очагов самовозгорания и горения растительных.прзд^укпоы при их хранении и внедрения этих методов в практику деятельности лрсіприяіий ЛИК. *>І)ІМ н обусловлена актуальность темы диссертации.
Целц.работн создание научных оснои раннего обнаружения очагов само-
возгорания н горения в хранилищах растительного сырья дня повышения их пожа
рной безопасности. t
Для достижения указанной «ели были поставлены и решены следующие за
дачи: - ,
-
Изучить характерные особенности возникновения и развития тепловых очагов вдисперсных насыпях растительного сыри. . -
-
Выявить причины, ачиякшие на эффективность применения систем температурного контроля в хранилищах силосного типа.. .
1. Разработать метод эффективного температурного контроля в дисперсных насыпях растительного сырья.
-
Усовершенствовать метод газового анализа дм раннего обнаружения очагов самовозгорания и горения в хранилищах растительного сырья.
-
Разработать оптический метол раннего обнаружения очагов самовозгорания и горения в хранил ищдх растительного сырья.
-
Создать методику расчета контролируемых параметров, влияющих, на уровень ложаробезопасностн хранилищ.
Дяутм aomnm f яооты заключается в том, что:
предложена математическая модель развития тепловых процессов и про-
пелен численный расчет распределения температуры во времени и пространстве
для различных компонентов комбикормов;
создана оригинальная лабораторная установка, моделирующая развитие тепловых процессов в реальном хранилище PC;
обнаружен новый режим фильтрационного горения дисперсной насыпн растительного сырья при диффузии воздуха в зону горения и газообразных продуктов из зоны горения с уменьшающейся во времени .скоростью распространенна этой зоны;
разработаны методы расчета основных параметров, влияющих на зффек-
гнвность работы систем температурного контроля (радиуса чувствительности тер-
мопатчика, пожароопасно тейпа роста температуры, пожаробезопасное! дл«-
гелыкчти хранения сырья, рої-тв размеров теплового очага), реализованные на
'IBM;
- предложены новые эффективные способы (температурный, оптический и
газового анализа) для раннего обнаружения очагов самовозгорания и горения в
дисперсных насыпях растительного сырья в хранилищах силосного типа.
Практическая ценность ваботы состоит * следующей:
разработан и реализован на практике способ температурного контроля тепловых процессов в дисперсных насыпях растительного сырья в хранилищах силосного типа;
созданы прикладные программы численного расчета на ЭВМ и номограммы для определения основнык параметров, влияющих на пожаробезопасноегь хранилищ растительного сырья (длительность хранения, скорость роста темпера* туры и размера теплового очага);
усовершенствован метод газового анализа для раннего обнаружения очагов самовозгорания и горения растительного сырья; ......
разработан оригинальный оптический метод обнаружения очагов самовозгорания к горения на основе использования эффекта комбинационного рассеяния;
определены радиусы чувствительности термодатчикоя, предложена схема расчета эффективности систем температурного контроля и указаны пути се повышения.
Результаты диссертационных исследований использованы в межотраслевом нормяінвном документе «Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности силосов и бункеров предприятий по хранению и переработке зерна», реализованы в системе температурного контроля силосов на Сухинкчском комбикормовом заводе и Брянском комбикате хлебопродуктов. Оптический и гаэоаналитнческий методы контроля использованы АО «Спеиавтоматика» и а хранилищах фирм «Пронзи» и «Протзк». Результаты работы применены при проектировании лабораторных и полигонных установок РГАЗУ и ВНИИ ПО МВД РФ. Разработанная методика расчета пожароопасных параметров теплового очага используется в научно-исследовательских работах РГАЗУ.
Апробация работы. Основные положен»» диссертационной работы докла-;довап*сь на VII! н IX Всесоюзных Симпозиумах по горению и взрыву, проведенных ОИХФ АН СССР в 1986годувг. Ташкенте и в 1989 году в г. Суздале, на иау-чшї^іракіїї'ісскип конференции *Мснлрюлоізічіхміє аспекты попарной зашиты июмыныенных «бьектчв». проведенной я WS6 ічі'іу'в г, Севастополе, на «а\чно-
практических конференциях ВНИИПО в 1966,198S, 1990,1992 годах, на республиканском школе-семинаре «Разработка н применение современных средств пожаротушения и активной профилактики пожаров» в 1987 году в г, Севастополе, на IX Всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы обеспечения пожар-нон безопасности объектов народного хозяйства», организованной ГУПО и ВНИИПО МВД СССР в 1987 году, на научной конференции Молодых Ученых (секция «Совершенствование технологии хранения н переработки сельскохозяйственных продуктов»), организованной ТСХА в 1937 году, на научно-практической конференции «Проблемы безопасности Сибири и Дальнего Востока» в г. Иркутске в 19S8 году, на научных конференциях ВСХИЭО в 1983,1991,1994 годах, на республиканских научно-практических конференциях «Повышение надежности и эффективности автоматической пожарной зашиты объектов» в г. Севастополе в 1989 году и -«Современные проблемы обеспечения пожаробезопасное н пожаротушении в замкнутых пространствах» в 1991 году в г. Севастополе, на ХШ Всероссийской научно-практической конференции «Пожарная безопасносгь-95», организованной ВНИИПО в' 199$ году, на Первом Международном семинаре «Пожаровэрывобезопасность веществ и вэрывозадцнта объектов» в 1995 году в г. Москве*
Пувлнкаїган. По теме диссертации опубликовано 41 работы, в том числе одно авторское свидетельство на изобретение «Способ контроля температурного режима насыпи в хранилищах силосного типа» {А.С, .№1581233) в 1990 году*"
На злшвгтт выидагтд?
способ .температурного контроля в дисперсных насыпях в хранилищах растительного сырья; ч
оптический способ раннего обнаружения очагов самовозгорания и горения в хранилищах растительного сырья;
. - метод газового анализа для раннего обнаружения очагов самовозгорания и горения растительного сырья;
математическая модель тепловых процессов в дисперсной насыпи;
методика лабораторного эксперимента для изучения физических закономерностей тепловых процессов в дисперсных насыпях растительного сырья;
программы расчета на ЭВМ основных параметров, определяющих пожа-
роопасность хранилнщ растительного сырья:
методы повышения эффективности состояния растительного сырья с келью увеличения пожарной безопасности хранил ни.
ргруктті" и о6«м работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, изложенных на 443 страницах, включая !21 рисунок. 52 таблицы, библиографию из
267 наименований и 7 приложений.