Реферат на тему теплообмен при пожаре

Обновлено: 02.07.2024

Понятие о вечном двигателе второго рода. Температурный режим при пожаре в помещении. Метод последовательных приближений. Параметры смеси газов. Конвективный и лучистый теплообмен. Режим истечения газа. Расчет температуры среды над факелом под перекрытием.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 21.01.2015
Размер файла 1,2 M

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте, исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Особенности определения эксергии рабочего тела. Первый закон термодинамики. Круговой цикл тепловой машины. Параметры смеси газов. Конвективный и лучистый теплообмен. Температурный режим при пожаре в помещении. Изменяющиеся граничные условия 3 рода.

контрольная работа [696,6 K], добавлен 19.05.2015

Понятие теплоотдачи как процесса теплообмена между поверхностью твёрдого тела и жидкой (газообразной) средой при их соприкосновении. Подобие процессов теплоотдачи. Процесс переноса энергии в виде электромагнитных волн. Лучистый теплообмен между телами.

презентация [152,1 K], добавлен 29.09.2013

Стационарная задача теплопроводности. Понятие термического сопротивления. Вынужденный конвективный теплообмен при обтекании плоской пластины, одиночного цилиндра, сферы и пучков труб. Радиационные свойства газов. Теплообмен при фазовых превращениях.

курсовая работа [2,7 M], добавлен 01.07.2010

Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.

контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013

Конвективный теплообмен при вынужденном продольном обтекании плоской поверхности. Теплообмен излучением между газом и твердой поверхностью. Процессы прогрева или охлаждения тел. Процесс нестационарной теплопроводности. Толщина теплового пограничного слоя.

реферат [964,3 K], добавлен 26.11.2012

Конвективный теплообмен - одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью. Основные факторы, влияющие на процесс теплоотдачи. Свободная конвекция в неограниченном пространстве. Вынужденная конвекция. Уравнения конвективного теплообмена.

реферат [14,5 K], добавлен 26.01.2012

Основные понятия конвективного теплообмена: конвекция, коэффициент теплоотдачи, термическое сопротивление теплоотдачи, сущность процессов теплообмена. Циклонные топки для сжигания дробленого угля. Характеристики газообразного топлива, доменного газа.

Передача тепла нагретыми продуктами сгорания осуществляется путем теплопроводности, излучения, и конвекции.

Теплопроводность – это передача тепла через твердое тело. Это один из путей распространения пожара из одного помещения в другое, с одной палубы на другую. В большинстве случаев умелая подача воды, особенно в виде распыленной струи, может замедлить или прекратить теплопередачу за счет проводимости. Вода охлаждает элементы конструкции корабля, переборки, палубы.

Излучение или лучистый теплообмен – это передача теплоты от источника через пространство. При поглощении теплоты температура поглощающего ее тела увеличивается, и оно может воспламениться. На излучение приходится 30-40% тепла при наружных пожарах и более этих значений при внутренних за счет преломления и отражения излучения оборудованием и поверхностями.

Сильное тепловое излучение может затруднить приближение к пожару, поэтому пожарные должны работать в защитной одежде, а воздействие теплоты необходимо снижать, пользуясь защитным водяным экраном, который можно создать подачей распыленной струи воды.


Конвективный теплообмен – это процесс переноса теплоты при движении нагретого вещества (дыма, горячего воздуха, нагретых газов) и летящих угольков.

Конвекция является причиной вторичных очагов пожара. Конвективный теплообмен особенно значителен при внутренних пожарах и значительно затрудняет борьбу с пожаром.

Конвективные потоки при горении

Каковы опасности для людей в зоне задымления?

Дым – смесь газообразных и твердых продуктов сгорания и теплового разложения с воздухом. Состав дыма зависит от состава горючего вещества и условий горения. При пожарах на судах в состав дыма входят азот, кислород, окись углерода, углекислый газ, пары воды и свободный углерод в виде мельчайших твердых частиц. При горении некоторых материалов, применяемых в судостроении (пластмасс, линолеума, фторопласта, пенополиуретана и др.) в составе дыма могут быть токсичные окислы азота, сернистый газ, сероводород, фосген, цианистый водород и др. Пожар на судне всегда сопровождается сильным задымлением аварийного помещения. Зона задымления – самая подвижная из всех зон пожара. Вяжущие, сладковатые запахи, синий, белый, желтый и другие цвета дыма свидетельствуют о присутствии в зоне горения ядовитых веществ.

Смертельно опасные концентрации газов на пожаре:

СО2 – 9% (20% - паралич жизненно важных центров); СО – 0,5% (1% - мгновенная смерть); окислы азота – 0,05%; фосген – 0,005%; синильная кислота – 0, 027 % (0,3 мг/л); пары альдегидов – 0, 003% (0,07мг/л).

Поэтому рекомендуется производить смену пожарных при тушении через каждые 10 минут из-за возможности отравления.

Когда на пожаре содержание кислорода в воздухе падает с 21% до 15%, то резко нарушается мышечная деятельность. При 10¸14%- ной концентрации кислорода, человек начинает терять ясность сознания, появляется ощущение усталости. При содержании кислорода ниже 10% происходит потеря сознания. Самым распространенным газом, быстро вытесняющий кислород, в зоне задымления является углекислый газ СО2, когда этот газ используется для тушения пожара.

Кроме того, дым вызывает раздражающее действие на органы дыхания и зрения человека. Наибольшую опасность для людей в зоне задымления представляет окись углерода (СО). Попадая вместе с воздухом в легкие, она вступает во взаимодействие с гемоглобином крови, вытесняя кислород. Это приводит к кислородному голоданию и к смерти. Пары альдегидов вызывают раздражающее действие: жжение глаз, кашель, раздражение слизистых оболочек рта и носа, появляется головокружение, вялость, затрудненный выдох. Синильная кислота может попасть в организм человека через даже неповрежденную кожу. Уже после 2 – 5 минутного пребывания в атмосфере, содержащей 0,001% синильной кислоты, появляются усиленное сердцебиение, ощущение жара, кожа становиться красно-белой; позже возникает головная боль, рвота, слабость.

Воздушно-дыхательный аппарат защищает человека от окружающей среды, применение его обязательно при работе на пожаре в зоне задымления.

Как известно, передача тепла при пожаре осуществляется конвекцией, теплопроводностью (кондукцией) и излучением. В зависимости от конкретных местных условий может преобладать тот или иной способ теплопередачи.

За счет теплопередачи происходит формирование признаков очага пожара. Давайте рассмотрим каждый из видов теплопередачи в отдельности.

1. Формирование очаговых признаков за счет конвекции.

Конвективная теплопередача – это процесс передачи тепла в жидкости или газе с неоднородным распределением температуры посредством частиц среды при перемешивании.

Конвективный теплообмен характерен для любой стадии развития пожара, но особенно важна роль конвекции в начальной стадии, когда мощность излучения от очага горения не слишком велика. Вследствие разности плотностей нагретых продуктов горения и окружающего воздуха возникает подъемная сила, которая выталкивает продукты горения вверх. За счет движения восходящей струи продуктов горения формируется конвективная колонка. При этом воздух вовлекается как в очаг пожара, что приводит к интенсификации горения и в конвективную колонку, что приводит к увеличению объема дыма. Протекание данных процессовсильно зависят от мощности, выделяемой при горении.

В этом случае зону наибольших термических повреждений можно выявить с применением инструментальных методов исследования. Как показывает практика исследования пожаров, в результате применения полевых инструментальных методов исследования, форма выявленной зоны максимальных термических повреждений также напоминает форму конуса.

2. Формирование очаговых признаков за счет теплопроводности (кондукции).

Теплопроводность – передача тепла между непосредственно касающимися объектами, имеющими разную температуру. При теплопроводности перенос вещества в отличие от конвекции уже не происходит.

Кондукция имеет значительную роль в процессе горения материалов. Любой горючий материал, для его устойчивого горения необходимо прогреть на некоторую толщину (так называемая термическая толщина). Наиболее теплопроводными материалами, встречающимися на пожаре являются металлы.

В практике исследования пожаров известно много случаев, когда при сварочных работах загорались строительные конструкции, вплотную касающиеся свариваемых деталей. Расплавленные частицы металлов, особенно легкоплавких, могут попадать на горючие материалы, вызывая их возгорание.

За счет теплопроводности формируются термические повреждения на окрашенных металлоконструкциях, например, на кузове автомобиля. При возникновении пожара в моторном отсеке автомобиля на внешней поверхности кузова довольно часто можно выявить очаговые признаки в виде обугливания, отслоения и выгорания лакокрасочного покрытия.

3. Формирование очаговых признаков за счет излучения.

Известно также, что скорость выгорания горючей нагрузки также регулируется излучением от пламени, образующимся над горящими материалами. За счет тепловой радиации, действующей на горящий материал, увеличивается скорость газификации, что в свою очередь приводит к увеличению мощности очага пожара и увеличению излучения. Образуется некая положительная тепловая связь, за счет которой огонь постепенно разгорается все сильнее.

Распространение пожара за счет излучения возможно на значительные расстояния, особенно при горении проливов нефтепродуктов и факельном горении газов при разрыве газопроводов. Основным фактором, влияющим на распространение горения от одного горящего автомобиля к другому на открытых и закрытых автостоянках также является излучение.

Подводя итог, хочу отметить, что формирование признаков очага пожара может происходить как всеми тремя способами теплопередачи, так и каждым в отдельности. Правильное понимание механизмов теплопередачи позволит на качественно высоком уровне определить место первоначального возникновения горения.

Конвекция возникает сразу, как только начинается горение и в очаговой зоне повышается температура. Причиной возникновения естест­венной конвекции является перемещение нагретых и холодных частиц, про­исходящее вследствие разной их плотности. Действие конвекции стимули­рует подсос воздуха в зону горения, он же способствует развитию начи­нающегося пожара.

Конвективные потоки с высокой температурой нагревают на путях своего распространения конструкции, предметы и материалы, что может вызвать их воспламенение, а также деформацию и разрушение негорючих элементов и частей здания. Именно поэтому в зоне конвективной струи от очага образуются, часто имеющие локальный характер, термические пора­жения материалов и конструкций.

В чем, собственно, эти термические поражения для различных материалов проявляются, как их выявлять и оценивать, будет рассмотрено в дальнейшем. Пока же констатируем, что все эти выгорания сгораемых конструкций, деформации, изменения цвета бетона, штукатурки и т.д. происходят, и происходят в локальной зоне.

Форма этой зоны специфическая. В спокойной атмосфере конвективный поток направлен вверх, и локальные термические поражения образуются над очагом, на боковых ограждающих конструкциях (стенах) (рис.5.2.).

Над очагом, на потолке, эти термические поражения имеют в идеаль­ном случае форму круга, а на боковых - форму конуса, вершина которого обращена вниз, в сторону очага.

Необходимо отметить, что очаговый конус классической формы формируется далеко не на каждом пожаре и тем более, не всегда сохраняется:

- элементы конуса часто отклоняются от вертикали под влиянием воздушных потоков в помещении;

- в низких помещениях конус выражен хуже, так как разность температур по высоте незначительна. Кроме того, конвективный поток быстро "упирается" в потолок и как бы "размазывается" вширь (рис.5.3.).

Формируется очаговый конус и на наклонных конструкциях, например, по мере прогара крыши из сгораемых материалов (рубероидной).

Рис.5.2. Образование конвективного потока в очаге пожараЛокальные термические поражения:

а – над очагом, б – на боковых ограждающих конструкциях

Рис.5.3. Формирование конвективного потока иочагового конуса в низких помещениях.

По мере развития пожара коэффициент теплообмена конвекцией снача­ла увеличивается, а затем уменьшается. На стадии развившегося пожара преобладающее значение приобретает теплообмен излучением.

Роль излучения и кондукции

Излучение тепла пламенем и продуктами горения (лучистый теплообмен) не зависит от направленности движения воздушных потоков, конвекции. Источником наиболее сильного излучения является пламя. Однако пожары внутри зданий харак­теризуются, как правило, излучением, в основном, нагретых продуктов горения, которые сравнительно быстро заполняют объем помещения и настолько изолируют пламя, что его лучистая энергия практически не оказы­вает влияния на нагревание окружающих конструкций и предметов.

И, тем не менее, излучение вносит свой вклад в формирование очаго­вых признаков. Под действием лучистой энергии может происходить замет­ный односторонний (со стороны очага) нагрев и разрушение конструкций. Это один из тех самых признаков направленности распространения горе­ния, о которых говорит Б.В.Мегорский. Поверхности, обращенные в сто­рону очага, в результате получают большие термические поражения.

У сгораемых материалов это проявляется в более глубоком обуглива­нии со стороны более интенсивного теплового воздействия. У металло­конструкций деформация происходит преимущественно в сторону источника тепла.

Кондукция (передача тепла теплопроводностью)может играть существенную роль в возникновении и развитии пожара, особенно при наличии материалов с достаточно высокой теплопроводностью (прежде всего, металлов). Известно достаточно большое количество пожаров на морских и речных судах, происходящее по схеме: электро- или газосварка - прогрев металлической переборки - загорание материалов за переборкой, в соседнем помещении.

Теплопроводность, кроме того, играет основную роль в формирова­нии разрушения следов горения в очаге (см. рис. 5.1). Ведь, как известно, горение любого твердого материала есть постепенное продвижение фронта горения (фронта пиролиза). За счет теплопроводности впереди зоны горения материал прогревается (возникает так называемая зона подготовки) и, в конечном счете, воспламеняется. Так происходит продвижение фронта пламени (или тлеющего горения) по материалу.




За счет прогрева металла кондукция может формировать очаговые признаки на внешней поверхности кузова автомобиля, на борту морского судна и в других подобных ситуациях. Проявляется это в выгорании крас­ки на обратной стороне металлоконструкции, деформации металла и т.д. Иногда эти признаки внешне напоминают "очаговый конус", хотя у собс­твенно очагового конуса, как было указано выше, конвективная природа.

Читайте также: