Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Эмпирические методы расчета теплового потока в ограждения

Читайте также:
  1. I 0.5. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛОГИСТИЧЕСКИХ ИЗДЕРЖЕК
  2. II. МЕТОДЫ (МЕТОДИКИ) ПАТОПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНИМАНИЯ И СЕНСОМОТОРНЫХ РЕАКЦИЙ
  3. II. Методы и средства построения систем информационной безопасности. Их структура.
  4. II.1. Методы поддержания и изменения корпоративной культуры.
  5. Iv. Методы коррекции эмоционального стресса
  6. XI. Методика расчета тарифов на оплату медицинской помощи по обязательному медицинскому страхованию
  7. Алгоритм расчета

Эти методы целиком и полностью базируются на эмпирических формулах, которые представляют собой зависимость теплового потока от средней температуры газовой среды в помещении или от времени.

Применение эмпирических формул ограничивается условиями, при которых велись исследования теплообмена при пожаре (к этим условиям относятся вид и количество горючего материала, число и размеры проемов, свойства материала ограждений, размеры помещений и др.).

Первую группу таких формул представляют зависимости, полученные на основании результатов исследований М.П. Башкирцева:

при T0 < Tт < 333 К

 

; (8)

при Тт ≥ 333 К

 

, (9)

 

где а = 0,8 К-1; α1 =4,07 Вт/м2; α2=11,6 Вт/м2; b1 =0,00065 К-2; п = 0,0023 К-1; F = Fст + Fnоm + Fnол – суммарная площадь поверхностей ограждений (стен потолка, пола), м2; Тт – средняя температура газовой среды; T0 – температура среды перед пожаром; Qw – суммарный тепловой поток в ограждения, Вт.

Вторая группа эмпирических формул для расчета тепловых потоков в ограждения была получена И.С. Молчадским. Эти формулы позволяют вычислить тепловые потоки отдельно в вертикальные стены, потолок (перекрытие) и пол. Суммарный тепловой поток есть сумма потоков тепла в стены, потолок и пол, т.е.

 

 

Qw = Qст + Qпот + Qпол.(10)

 

где (11)

 

где αст, αпот, αпол – средние коэффициенты теплоотдачи соответственно для стен, потолка и пола, кВт·м-2·К-1;

Тт – среднеобъемная температура среды, К;

T0 – начальная температура, К.

Значения приведенных коэффициентов теплоотдачи вычисляются по эмпирическим формулам:

 

, (12)

 

, (13)

 

, (14)

 

где G – количество (масса) горючего материала, приходящегося на 1 м2 суммарной площади поверхностей всех ограждающих конструкций (удельная горючая нагрузка), кг·м2:

 

, (15)

 

где М – масса горючего материала, находящегося в помещении, кг.



Приведенные формулы были установлены на основе данных, полученных при исследовании пожаров в помещениях объемом от 60 до 200 м3 с ограждениями из бетона и кирпича. В опытах сжигалась древесина (G = 0.8 – 11 кг/м2).

Третью группу эмпирических формул представляют зависимости тепловых потоков в стены, потолок и пол от времени:

 

; (16)

 

; (17)

 

, (18)

 

где Fст, Fпот, Fпол, – площади стен, потолка и пола соответственно, м2.

Значения величин q* и τ* зависят от удельной горючей нагрузки G:

 

, (19)

 

, (20)

 

, (21)

 

, (22)

 

, (23)

 

, (24)

 

. (25)

 

1.2 Полуэмпирические методы расчета теплового потока в ограждения

 

При пожаре имеет место сложный радиационно-конвективный теплообмен на поверхностях ограждений. Полуэмпирические формулы получены с помощью теории пограничного слоя. Для развитой стадии пожара они были получены д-ром техн. наук Молчадским И. С. методом, который основывается на использовании интегральных уравнений пограничного слоя. Формулы для расчета средних коэффициентов теплоотдачи имеют следующий вид:

для вертикальных поверхностей высотой Н

 

: (26)

 

для горизонтальных поверхностей (потолок, пол)

 

, (27)

 

,

 

где GГ – число Грасгофа. Число Грасгофа – критерий подобия, определяющий перенос тепла при конвективном теплообмене для случая свободной конвекции, когда движение вызывается разностью плотностей из-за неравномерности поля температур вблизи нагретого тела:

 

; (28)

 

РГ – число Прандтля. Число Прандтля – один из критериев подобия тепловых процессов в жидкостях и газах, учитывает влияние физических свойств теплоносителя на теплоотдачу:

 

; (29)

 

N = f(Tw) – аналог числа Кирпичева, характеризующего соотношение радиационного и кондуктивного тепловых потоков;

Ви – аналог числа Бугера, характеризующего оптическую плотность среды;

Re – число Рейнольдса;

Tw – температура поверхности ограждения.

Для того чтобы определить с помощью формул (26 – 29) тепловой поток в ограждающую конструкцию, необходимо знать температуру поверхности ограждающей конструкции Tw. Температуру Tw можно определить путем решения дифференциального уравнения теплопроводности. Температура поверхности Tw зависит не только от условий теплоотдачи (т. е. от величины коэффициента теплоотдачи), но и от толщины конструкции, а также от теплофизических свойств материала конструкции.

Математически задача об определении Tw формулируется следующим образом:

 

; (30)

 

начальное условие: t = t0 при τ = 0;

граничные условия:

, (31)

 

где tw – температура на внутренней поверхности ограждений, tw = Тw – 273, К;

– температура ограждений на внешней стороне;

α, λ – коэффициенты температуропроводности и теплопроводности материала ограждения;

Δ – толщина ограждения;

τ – время;

х – координата отсчитываемая от внутренней поверхности ограждения.

После того как вычислены коэффициент теплоотдачи для ограждающей конструкции α и температура внутренней поверхности ограждения Тw определяется тепловой поток в это ограждение по формуле:

Q = Fα(Тт – Тw).

Суммарный поток тепла Qw получают суммированием потоков во все конструкции.

Следует отметить, что температура среды в помещении заранее неизвестна. Следовательно, задача о нагревании ограждения (об отыскании Tw) должна решаться совместно с основной системой дифференциальных уравнений интегральной математической модели пожара (ИММП).

2. Порядок выполнения работы

 

1. Используя эмпирические и полуэмпирические методы тепловых потоков в ограждающие конструкции провести расчет тепловых потоков в ограждающие конструкции при пожаре согласно варианта исходных данных (таблица 1).

2. Занести в таблицу полученные промежуточные и конечные результаты.

3. Подготовить отчет.

 

3. Содержание отчета

1) Краткие теоретические сведения.

2) Исходные данные.

3) Количественные показатели произведенных расчетов.

4) Ответы на контрольные вопросы.


Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 251 | Нарушение авторских прав


 

 

<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Теоретическое обоснование| Теоретические сведения

mybiblioteka.su - 2015-2022 год. (0.032 сек.)