Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Розрахункова робота №4

 

В середині цеху з відомими внутрішніми розмірами на обмеженій площі підлоги f, зазначеної в таблиці, сталося загоряння горючого матеріалу. Швидкість вигоряння, що встановилась прийняти з довідника. Природний повітрообмін при розрахункових температурах внутрішнього повітря tо і зовнішнього tзовн становить величину Vвент. Визначити значення температури пожежі через 1 годину після моменту загоряння.

 

Таблиця 1

  Передостаннє число шифру
tо, оС
tзовн, оС -5 -3

 

  Останнє число шифру
Горючий матеріал бензин ацетон нафта гас дизельне паливо
f пожежі, м2
Розміри цеху, м 40х20х10 50х20х15 50х40х10 60х30х12 40х40х14
Vвент, м3/год.

 

  Останнє число шифру
Горючий матеріал мазут гума деревина ефір бавовна
f пожежі, м2
Розміри цеху, м 50х30х12 55х35х11 55х45х12 60х20х15 45х60х13
Vвент, м3/год.

Приклад.В цеху хімічного підприємства, яке має внутрішні розміри 60х48х20 м, відбулось загоряння розлитого на обмеженій площі в 100 м2 етилового спирту. Природний повітрообмін при розрахункових температурах внутрішнього повітря 20 оС і зовнішнього 5 оС складає 100000 м3/год. Встановлена швидкість вигорання 120 кг/(м2×год.). Визначити величину температури пожежі через 1 годину після моменту загорання.

 

Дано: f = 100 м2, М0 = 120 кг/(м2×год.), a x b x h = 60х48х20 м, t0 = 20 оС, tзовн = 5 оС.

Знайти: tf

Розв'язання

1. Визначаємо площу поверхні теплообміну:

F = Fпідл + Fперекр + Fстін = 60 × 48 + 60 × 48 + 2 × (60 + 48) × 20 = = 10080 м2.

2. Для визначення характерного лінійного розміру використовуються значення довжини меншої сторони приміщення і його висоти:

3. Витрата рідини

 
 

:

В = Мо × f = 120 × 100 = 12000 кг/год.

4. Для використання методу послідовних наближень приймемо попередню середньооб’ємну температуру через 1 годину

tf = 320 оС (Mо = const).

5. Визначаємо температуру на поверхні огороджувальних конструкцій в першому наближенні:

tw = 0,2 × (tf – t0) + 0,00065 × (tf – t0)2 + t0;

tw = 0,2 × (320 – 20) + 0,00065 × (320 – 20)2 + 20 = 138 оС.

6. Визначаємо різницю середньооб’ємної температури і температури на поверхні будівельних конструкцій:

Dt = tf – tw = 320 – 138 = 182 оС.

7.
Коефіцієнт теплообміну між продуктами горіння і поверхнею огороджувальних конструкцій внаслідок природної конвекції дорівнює

 

де А = 1,63 – 0,001× tf = 1,63 – 0,001 × 320 = 1,31.

8.

 
 

Коефіцієнт теплопровідності середовища при визначаючій температурі tm:

tm = (320 + 138) / 2 = 229 оС.

Користуючись методом лінійної інтерполяції, прийнявши з довідника параметри димових газів:

l300 = 4,83 × 10-2 Вт/(м×К), l200 = 4,00 × 10-2 Вт/(м×К),

знаходимо:

l229 = 4,00 × 10-2 + (4,83 × 10-2 - 4,00 × 10-2) × [(229 – 200) / (300 – 200)] =

= 4,24× 10-2 Вт/(м×К).

9. При tf = 320 oC кратність повітрообміну збільшиться в n разів:

n = 2,4 – 5,67 × (tf – tзовн) × 10-4 = 2,4 - 5,67 × 315×10-4 = 2,22.

10. Величина повітрообміну при нормальних умовах складатиме

V = Vприм. + n × Vвент.;

V = 60 × 48 × 20 + 2,22 × 100000 = 279600 м3/год,

де t = 1 год.

11. Дійсний об'єм повітря, що припадає на 1 кг спирту, що згорає:

Vд = V / B = 279600 / 12000 = 23,3 м3/кг.

12. Об'єм продуктів горіння, що утворюються при згоранні 1 кг етилового спирту, можна визначити з довідника (таблиця 2):

Vго = 7,76 м3/кг.

13. При цих умовах коефіцієнт надлишку повітря складе

am = Vд / Vo = 23,3 / 6,69 = 3,48,

де Vо = 6,69 м3/кг – теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг спирту (таблиця 2).

14. Об'єм продуктів горіння з урахуванням надлишку повітря:

Vг = Vго + Vо (am – 1) = 7,76 + 6,69(3,48 – 1) = 24,35 м3/кг.

15. Теплоємність продуктів горіння можна прийняти або за довідковими даними, або скористатися формулою для розрахунку, враховуючи величини tf = 320 оС і am = 3,48:

Ср¢ = 1250 + [ 0,12 + 0,1 / (0,25 + am )] × tf ;

Cр¢ = 1250 + [ 0,12 + 0,1 / (0,25 + 3,48)] × 320 =

= 1297 Дж/(м3×К) = 1,297 кДж/(м3×К).

16. Розрахуємо адіабатну температуру горіння спирту:

Та = (h Qнр / Vг Ср¢) + 273 = (0,99 × 27200 / 24,35 × 1,297) + 273 =

= 1164 К.

17. Приведена ступінь чорноти складе

eприв = 1 / (1 + 2,2 × tf × 10-3) = 1 / (1 + 2,2 × 320 × 10-3) = 0,587.

18.

 
 

Критерій Больцмана:

ВО = 0,99 × 12000 × 24,35× 1,297 / 20,5 × 10-8 × 0,587 × 10080 × 11643 =

 
 

= 0,196.

19. Критерій Нуссельта:

Nu = 7,41 × 31 / 4,24 × 10-2 = 5418.

 

20.

 
 

Безрозмірна середньооб'ємна температура:

qf = 0,7 × 0,1960,17 / 54180,01 = 0,487.

21. Середньооб'ємна температура обчислюється за формулою

Тf = qf × Та = 0,487 × 1164 = 567 К;

tf = 567 – 273 = 294 оС.

22. Величина розбіжності між вибраною величиною

tf = 320 oC і знайденої розрахунком (294 оС), складає

D = [(320 – 294) / 294] × 100 % = 8,8 %.

Розрахунок вважається задовільним, якщо величина розбіжності не перевищує 5%. У даному випадку відхилення велике, тому необхідно повторити розрахунок, прийнявши в якості другого наближення середню величину між отриманою і прийнятою в першому наближенні температури пожежі:

tf = (320 – 294) / 2 + 294 = 307 оC.

23. Приймемо нове значення середньооб'ємної температури через 1 годину tf = 307 оС.

24. Визначаємо температуру на поверхні огороджувальних конструкцій в першому наближенні:

tw = 0,2×(307 – 20) + 0,00065×(307 – 20)2 + 20 = 131 оС.

25. Визначаємо різницю середньооб'ємної температури і температури на поверхні будівельних конструкцій:

Dt = tf – tw = 307 – 131 = 176 оС.

26.
Коефіцієнт теплообміну між продуктами горіння і поверхнею огороджувальних конструкцій внаслідок природної конвекції складе

де А = 1,63 – 0,001× tf = 1,63 – 0,001 × 307 = 1,323.

27. Коефіцієнт теплопровідності середовища при визначаючій температурі tm:

tm = (307 + 131) / 2 = 219 оС;

l219 = 4,00×10-2 + (4,83×10-2 - 4,00×10-2 ) × [(219 – 200) / (300 – 200)] =

= 4,16 × 10-2 Вт/(м×К).

28. При tf = 307 oC кратність повітрообміну збільшиться в n разів:

n = 2,4 – 5,67 × (tf – tзовн) × 10-4 = 2,4 - 5,67 × 302 × 10-4 = 2,23.

29. Величина повітрообміну при нормальних умовах складе

V = 60 × 48 × 20 + 2,23 × 100000 = 280600 м3/год.

30. Дійсний об'єм повітря, який припадає на 1 кг спирту, що згорає:

Vд = V / B = 280600 / 12000 = 23,38 м3/кг.

31. При цих умовах коефіцієнт надлишку повітря складе

am = Vд / Vo = 23,38 / 6,69 = 3,50.

32. Об'єм продуктів горіння з урахуванням надлишку повітря:

Vг = Vго + Vо (am – 1) = 7,76 + 6,69(3,50 – 1) = 24,48 м3/кг.

33. Теплоємність продуктів горіння при tf = 307 оС и am = 3,50:

Cр¢ = 1250 + [ 0,12 + 0,1 / (0,25 + 3,50)] × 307 =

= 1295 Дж/(м3×К) = 1,295 кДж/(м3×К).

34. Розрахуємо адіабатну температуру горіння спирту:

Та = (h Qнр / Vг Ср¢) + 273 =

= (0,99 × 27200 / 24,48 × 1,295) + 273 = 1162 К.

35. Приведена ступінь чорноти складе

eприв = 1 /(1 + 2,2 × tf × 10-3) = 1 / (1 + 2,2 × 307 × 10-3) = 0,597.

36. Критерій Больцмана:

ВО = 0,99 × 12000 × 24,48 × 1,295 / 20,5 × 10-8 × 0,597 × 10080 × 11623 =

= 0,194.

37. Критерій Нуссельта:

Nu = 7,4 × 31 / 4,16 × 10-2 = 5514.

38. Безрозмірна середньооб'ємна температура:

qf = 0,7 × 0,1940,17 / 55140,01 = 0,486.

39. Середньооб'ємна температура обчислюється за формулою:

Тf = qf × Та = 0,486 × 1162 = 565 К;

tf = 565 – 273 = 292 оС.

40. Величина розбіжності між вибраною величиною tf = 307 oC і знайденою розрахунком (292 оС), складає:

D = [(307 – 292) / 292] × 100 % = 4,9 %.

41. Кінцеву величину середньооб'ємної температури приймемо

tf = (307 + 292) / 2 = 299,5 оС.

 

Таблиця 2

Горючі речовини і матеріали М0, кг/(м2×год.) Qнр, кДж/кг Vo, м3/кг Vго, м3/кг
Ацетон 28 800 7,26 8,14
Бавовна 15 700 3,75 4,52
Бензин 41 870 11,6 12,5
Ефір 33 500 8,64 9,55
Гас 41 870 11,36 12,29
Гума 33 500 9,97 10,52
Деревина 13 800 4,2 4,9
Дизельне паливо 41 870 11,2 12,0
Мазут 38 700 10,44 11,35
Нафта 41 870 10,8 11,8

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.