автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Температурный контроль тепловых процессов в дисперсной насыпи в хранилищах растительного сырья с целью повышения их пожарной безопасности

гаЯЕРАТУРНЬЯ КОНТРОЛЬ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ДИСПЕРСНОЙ НАСЫПИ В ХРАНИЛИЩАХ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ С ЦЕЛЬЮ ГОВЫПЕНИЯ ИХ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

05.26.01 - Охрана труда и пожарная безопасность

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1995 ГОД

Работа выполнена во Всероссийском Ордена "Знак Почета" Сельскохозяйственном Институте Заочного Образования.

Научные руководители: доктор технических наук старший научный сотрудник Вогман Леонид Петрович кандидат технических наук доцент

Дегтярев Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Баратов Анатолий Николаевич кандидат технических наук старший научный сотрудник Полетаев Николай Львович

Ведущая организация: Организация научных исследований и разработок "Индустриальный риск"

Защита диссертации состоится " 1. У" ^елсиГрЯ 1995 г. в 15~ ча-в на заседании диссертационного Совета К 063.41.01 в Московской го-дарственной академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова з адресу: 117671, Москва, пр. Вернадского, 86. (луд. М-119).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан "23 " ноября 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

.— Е.И.Хабарова

£ <

ОБЩАЯ ХАРЛКТЕРИО-ИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Концентрация и специализация животноводства, рост объема заготовок кормов, перевод их на промышленную основу ведут к индустриализации технологического процесса хранения растительного сырья. О целью организации бесперебойного снабжения животноводческой отрасли полноценными кормами введены и строятся значительное число комбикормовых заводов.

Интенсификация сельскохозяйственного производства ставит новые задачи по противопожарной защите объектов аграрного сектора народного хозяйства. Вместе с тем, как отмечалось на VIII Всесоюзной научно -практической конференции по противопожарной защите объектов агропромышленного комплекса (АПК), состояние пожарной безопасности объектов (АПК), включая п[юи:<г.одство и хранение комбикормов, остается пока неудовлетворительным. Комбикорма, компоненты которых в основном растительного происхождения, являются дисперсными продукта»«, в насыпях которых возможно развитие тепловых процессов. В результате нарушается технологический процесс хранения сырья, происходит его самонагревание, что ведет к порче продукции и, в ряде случаев, к возгоранию хранящегося сырья. При чтом вследствие большого объема хранящейся массы, пожар может достигать огромных размеров, причинять значительный материальный и социальный ущерб, а его ликсидациа сопряжена со значительными трудностями. Вследствие птого актуальной является задача тнтроля тепловых процессов в насыпях хранящегося растительного сырья с целью своевременного обнаружения теплового очага и предотвращения самовозгорания. С этой целью необходимо разработать научно обоснованный метод прогнозирования и обнаружения очагов самовозгорания продуктов при хранении на предприятиях АПК и на этой основе внедрить методику предупреждения очагов о;чмовозго[)ания в силосах и бункерах, чему и посвящена настоящая работа.

Цель работы и задача исследования. Целью настоящей работы является исследованир закономерностей развития тепловых процессов в насыпях растительного сырья и разработка способа температурного контроля этих процессов в хранилищах силосного типа для повышения их пожарной безопасности.

Для достижения изложенной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить характерные особенности возникновения и развития тепловых очагов в дисперсных насыпях растительного сырья. /

2. Выявить причины, влияющие на эффективность применения систем температурного контроля в хранилищах силооного типа.

3. Разработать метод эффективного температурного контроля в дисперсных насыпях растительного сырья."

4. Создать методику расчета контролируемых параметров, кии я» «них на уровень пожаробезопасности хранилищ.

Научная новизна работы заключается в том что:

- предложена математическая модель рикнитий тепловых процессов и проведен численный расчет распределения температуры во врем-ни н пространстве для различных компоненте »!1. к(*кткчрм<ж;

- создана оригинальная лабораторная установка, моделирующая развитие тепловых процессов в реальном хранилище растительного сырья;

- обнаружены новые закономерности горения дисперсной насыпи растительного сырья;

- разработаны методы расчета основных параметров, влиявши»" »а нф-фективность работы систем температурного контроля (радиуса чувствительности термодатчика , пожароопасного темпа роста температуры, пожаробезопасной длительности хранения сырья, рост размеров теплового очага), реализованные на НВМ;

- предложен новый способ эффективного температурного контроля в дисперсных насыпях растительного сырья в хранилищах силосного типа.'

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- 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 основных параметров, влияющих на пожаробезопас-ность хранилищ растительного сырья (длительность хранения, скорости роста температуры и размера теплового очага);

- показано, что щк'менной ({актор не является определяющим при выборе методики и средств тушения.

Достоверность полученных результатов обусловлена научив обоснованной методикой исследований, применением приборов необходимой точности, тщательностью проведения экспериментов, применением корректного математическрго аппарата при обработке, обобщении и сравнении экспериментальных, расчетных и статистических данных, адекватностью математических моделей лабораторным и натуральным экспериментом.

Реализация на практике. Разработанный метод температурного конт-

роля внедрен в фирме "Промэк" в хранилище растительного сырья, используется АО "Мосслецавтоматика". Результаты работы применены при проектировании лабораторных и полигонных установок ВСХЮО и ВНИИПО КЕД РФ, в межотраслевом нормативном документе "Рекомендации по обеспечению по-' жарной безопасности силосов и бункеров на предприятиях по хранению и переработке зерна". Разработанная методика расчета пожароопасных параметров теплового очага используется в научно - исследовательских работах ВСХИЗО.

Апробация работы." Основные результаты проведенных исследований доложены на научно - практической конференции ВСХЙЗО (1994, 1995 г.г., Балашиха); на первом международном семинаре "Пожаровзрывоопасность веществ и взрывозащита объектов" (июль 1995 г., Москва), Международной научно - практической конференции "Экология и природопользование" (октябрь 1995 г., Москва), научно - практической конференции ВНИИПО "Пожарная безопасность - 95".

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в восьми научно - технических статьях и трудах научно- технических симпозиумов и конференций.

На защиту выносятся:

- способ температурного контроля в дисперсных насыпях в хранилищах растительного сырья;

- математическая модель тепловых процессов в дисперсной насыпи;

- методика лабораторного эксперимента для изучения физических ваг кономерностей тепловых процессов в дисперсных насыпях растительного сырья;

- программы расчета на ЭВМ основных параметров, определяющих по-жароопасность хранилищ растительного сырья;

- методы повышения эффективности температурного контроля с целю увеличения пожаробезопасности хранилищ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены сведения, характеризующие новизну и практическую ценность полученных результатов, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе описана феноменология процесса самовозгорания растительных материалов в хранилищах силосного тина. Специфика технологического процесса производства комбинированных кормов заключается в том, что для обеспечения ритмичной работы предприятия на всех этапах производства создается запас всех основных видов сырья на 20-30 суток работы. При длительном хранении растительного сырья в результате биохимических и физических процессов в дисперсной насыпи возможно его самовозгорание.

Приведена статистика пожаров и взрывов на комбикормовых заводах при осуществлении технологических процессов производства и хранения растительного сырья. Если рассматривать причины аварий за последние 20 лет, то окажется, что на элеваторах и складах силосного типа основной причиной пожаров было самовозгорание растительного сырья, причем последние десятилетие характерен рост его доли в 1.4 раза по сравнению с предыдущим десятилетием. С 1980 по 1991 г.г. произошло 2879 пожаров с гибелью 31 человека и травмированием 53 человек. Делается вывод о важности обнаружения тепловых очагов на ранней стадии пожара, для чего необходимо совершенствование температурного контроля в насыпи растительного сырья.

Проведен анализ имеющихся данных по исследованию развития тепловых процессов в дисперсных средах, приведены показатели пожароопаснос-ти растительного сырья, характеристики имеющихся и перспективных систем температурного контроля.

На основании изложенного сформулированы задачи исследования.

Ьо второй главе построена математическая модель процесса самовозгорания - теплового процесса в насыпи растительного сырья, являющегося первой стадией самовозгорания. Для нахождения распределения температур в насыпи во времени и пространстве Т(гД) решалось уравнение теплопроводности с непрерывно действующим источником тепловыделения удельной мощности д(г), которое в случае сферического теплового очага имеет вид:

„ „ aT(r,t) , fa2T(r,t) 2 ат(г.ь) ) р'° at - аг2 + ? air j + q(r)

с начальным условием T(r,o)=T0 (1)

ЭТ(ОД) Л a-i(»,t)

и граничными условиями — ' « 0 и-■■■' ■ ■ = о.

or Эг

Здесь: р - плотность, с - удельная теплоемкость, X - коэффициент

теплопроводности насыпи. Теория подобия позволяет провести анализ решения, носящий обобщенный характер. Вводя обобщенные переменные:

Число Фурье Ро = = Т„ - ; X. - | . «>

получим для пластового теплового очага уравнение:

ЭТ. д(Х,)

+ — ,

ЗР0 ЭХ»4 Чо

где К и Чо - размер очага и мощность тепловыделения в, его центре.

Применяя операционные методы, получим решение, которое в стационарном случае равномерного фонового разогрева с удельной мощностью ч® приводит к соотношению:

Г» = (1 - д»)-Р0-в(Х», Го) + (4)

Оф

где <1,=—-— относительная удельная мощность тепловыделения;

Чл

8(Х», Р0) - безразмерная относительная температура, номоиэаммы которой были рассчитаны численно на ЭВМ для плоскбго и сферического случая формы очага для значений числа Фурье Р0 £ Ю.05;8.00] и относительного расстояния X» е [0;7.5], т.е. в области значений параметров, имеющих практическое применение. Использование построенных номограмм (Рис. 1) позволяет получать распределение температуры в насыпи во вре-

мени и пространстве для различных видов сырья и размеров очага разной мощности тепловыделения.

Численное решение задачи получения температурных полей выполнено при помощи стандартных подпрограмм. Дискретная математическая модель позволяет получить решение с достаточной степенью точности. Гибкость предложенной модели и алгоритш, ее реализующие, дают возможность решения целого ряда задач по определению параметров, влияющих на пожаро-безопасность хранилищ (см. главу 5).

Рис. 1. Номограмма для определения безразмерной температуры для пластового очага.

В третьей главе показана адекватность предложенной математической модели результатам лабораторных и натурных экспериментов. При проведении данных экспериментов, используя линейное приближение решения задачи теплопроводности (4), а также номограмму безразмерной относительной темп»ратури 8(Х„, Р0), обоснованы необходимые минимальные размеры установки .

Эксперименты проводились на лабораторной установке, где имитировались условия зарождения теплового очага в естественных условиях. Установка представляла из себя, деревянный термоизолированный ящик размером 0.5 х 0.5 х 1.0 м (Рис. 2), в котором заранее размещались 50 хро-

мель - Копелевых термопар, показания которых регистрировал прибор М 95.

Рис. 2. Схема размещения термопар в лабораторной установке.

За время эксперимента (до пяти суток) прирост температуры в центре очага составлял около 40 °С, в то время как в наиболее удаленных точках - не более 4 °С. Сырье засыпалось в ящик и увлажнялось в его центре по форме предполагаемого очага: в виде горизонтального пласта толщиной 2 I? (плоский источник тепловыделения), либо в виде шара радиуса Я (сферический источник тепловыделения). Размеры исследуемого объема сырья выбирались таким образом, чтобы выполнялись граничные условия задачи (1), что регистрировалось термопарами. Показания крайних нижних и верхних термопар свидетельствовали о выполнении второго грат ничного условия задачи (1). Однородность начальной температуры по объему также контролировалась по показаниям термопар, распределенных в объеме. О выполнении первого граничного условия свидетельствуют полученные термограммы, которые имеют асимметричный вид для плоского источника тепловыделения (относительно центральной плоскости очага) и центральносимметричный вид для сферического источника (относительно его центра) (Рис. 3). Выполнение условий задачи (1) позволяют использовать ее для вычисления температурных попет в дисперсной насыпи. На рис. 3 представлены экспериментальные данные и расчетные кривые для случаев плоского и сферического источников тепловыделения.

......м <.—« II » « ы

'V* • ш А •

• .

' / • V .....

Рис. 3. Распределение температур в процессе самовозгорания в пластовом очаге в насыпи гранулированной травяной муки.

а - плотность р=600 кг/м3, влажность насыпи И=1? %, влажность очага И0=44 %, размер очага (?=0.1 м, мощность тепловыделения 40=240 Вт/м3;

б - р=200 кг/м3; W=7.5 2; Ш0=42 X; 4=0.055 М; цо=1600 Вт/м3; 1 -расчетная кривая

Адекватность математической модели экспериментальным данным наблюдалась также и в случае натурного эксперимента с травяной мукой в бетонном силосе объемом около 40 м3 (3 х 3 х 4.8 м), в котором размещалось шестьдесят термопар по схеме, изображенной на рис. 2, с шагом 20 см. В процессе экспериментов имитировался плоский очаг с характерным размере« 8=0.3 м, либо сферический с 1М).35 м. Прирост температуры в центре очага за 11 суток составил «60 °С. Расчетные кривые удовлетворительно согласуются с экспериментом, что свидетельствует о надежности предлагаемой математической модели.

Эксперименты показали также, что, при прочих равных условиях, пластовой очаг опаснее гнездового, поскольку вше темп роста температуры в центре очага и, следовательно, при оценке пожароопасности теп-

лового очага достаточно рассматривать плоский источник тепловыделения.

При исследовании тепловых процессов в дисперсной несши важно измерять ее характеристики непосредственно в ходе эксперимента, чтобы не нарупать ее структуру и физические свойства. С этой целью в процессе каждого эксперимента определялись объемная плотность ра. влажность V, скважистость е и коэффициент температуропроводимости а. Первые три характеристики насыпи растительного сырья определялись традиционными способами. Чтобы исключить влияние влагопереноса, был выбран нетрадиционный метод, а чтобы избежать нарушения структуры насыпи - неразру-ваюций метод.

Определение коэффициента температуропроводности а осуществлялось методом Чудновского на лабораторной установке, один из вариантов которой изображен на рис. 4.

Рис. 4. Схема лабораторной установки для определения коэффициента температуропроводности и изучения горения растительного сырья.

1 - насыпь растительного сырья; 2 - потенциометр; 3 - весы; 4 -Цилиндр; 5 - термопары.

Суть метода состоит в том. что на границе полуограниченного тела с начальной температурой Т0 создается температура Тг, которая затем

поддерживается постоянной. Математически задача формулируется следующим образом:

ЭТ(хД) 32Т<хЛ) '„ , .

——^- = а--А,- (I > О; 0 < х < <") (6)

91 Эх*'

с начальным условием Т(х,0)=То

и граничными условиями Т(0,1)=Тг; -^— = О,

первое иа которых отражает жл'.тоянство температуры на границе, а второе - неограниченность образца. Решение этой уадачи.имеет вид:

Т - То

= ф.

Т;>~ То

(7)

где Ф(у) - интеграл вероятностей.

Для того чтобы относительная погреми««л'ь намерения не превышала 10 % при заданной разности температур |ТП-То|^80 ПС, необходимо время опыта мин. При этом минимальная длина образца для выполнении второго граничного условия составляет хпи г,« 10 см. Длина цилиндра, ь который помещалось исследуемое «-.ырье, составляла более 25 см. Картонные стенки цилиндра изнутри теплоизолирюваны асбестом. Но центральной цилиндра размещались 12 хромелъ-копелепых термопар, изготовленных ив проволоки 0 О.б мм, равноудаленных друг от друга на расстояние 10 мм. В предварительных экспериментах " использовалась более чувствительная система измерений, включающая 8 хромель-копелевых дифференциальных термопар из проволоки 0 0.2 мм и гальванометр М95. На поверхности сырья плотно, осуществляя хороший контакт, чтобы не было «качка температур, помещался металлический сосуд с кипящей водой, дно которого выполняло роль изотермического источника.

Рис. 5. Типичное распределение температур при горении наедай растительного сырья.

Шаг расположения термопар составлял 1 см, измерения проводились через каждые 5 мин, что давало возможность рассчитать около 20 значений коэффициента температуропроводности для данных характеристик сырья. Таким образом, при нахождении тешюфизических характеристик сырья, используя интеграл вероятностей, определены наилучшие условия проведения опыта во времени и пространстве, дающие наименьшую погрешность измерений. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Табл.1. Значения коэффициента температуропроводности а-107 (м2/с)

СЫРЬЕ Рн Влажность, % е

кг/м3 1 Р.5 15 30 7.

1 2 4 5 - » 6

Рассыпная травяная мука (полидисперсная), р=1000 кг/м3 180 202 255 2.0 1.2 1.6 2.Ю ; 2.25 з!бо 2.70 ' 80*"» 79.8 74.5

Мелкодисперсная травяная мука (0.0063 мм с с) < 0.6 мм р=1000 кг\Лг 216 1,5 — 3.7 78.4

Табл.1. Значения коэффициента температуропроводности а-107 (м2/с)

1 2 3 4 5 6

Среднедисперсная Травяная мука (0.63 мм < й < 1.00 мм) р=1000 кг А«3 232 1.7 — 76.8

Крупнодисперсная Травяная мука (1.0 ш < 4,< 1.6 мм), р=1000 кгЛг 216 2.2 — 2.7 78.4

Гранулированная Травяная мука (1=15 ММ. 0-9 мм). «=1320 кг/иг Влажность 17 7. 440 0.7 0.7 0.7 56

Из табл. i следует, что наиболее значительное влияние на коэффициент температуропроводимости оказывает влажность, с ростом которой растет этот коэффициент.

На рис. 5 изображены теоретические кривые, полученные из формулы (7) и измеренных значений коэффициента температуропроводимости. вместе с экспериментальными точками. Наблюдается удовлетворительное согласие теории и эксперимента. На основании представленных данных можно также сделать вывод, что дисперсную насыпь можно рассматривать как квазнод-нородное вещество, к которому применимо уравнение теплопроводности.

В четвертой главе исследован процесс горения растительного сырья с поверхности и в объеме. Установлены физические закономерности процесса горения, определены параметры насыпи, влияющие на его ход (плотность р, скважистость е, влажность V, дисперсность й), а также основные характеристики процесса горения (температура воспламенения Тв и максимальная температура фронта горения Тщах. дане$рая V и удельная ш скорость выгорания, размеры зоны подогрева бп. горения 5Г, золы б3) и их зависимость от времени I.

Эксперименты проводились в деревянном бункере размером 0.57 х 0.30 х 0.25 м. в картонных цилиндрах 0 10, 20. 30 см высотой 25*30 см, внутренние поверхности которых изолировались асбестом. 'Регистрация показаний осуществлялась хромель-копелевыми термопарами и потенциометром КСП-4 (Рис. 4). Показания термопар и весов снимались черев каждые 15

минут в течение времени до 6 часов. Это обеспечивало достаточно высокую надежность полученных результатов. На рис. 6 представлены данные характеризующие распространение зоны горения в травяной муке.

Экспериментальные точки, соответствующие зоне подогрева, удовлетворительно ложатся на кривую, которая отвечает соотношениям:

бп » 80-1г>

ДТ0 ЛТ "

ДТ=ДТ0-е

(- х/б0)

где 50=- , ДТ=Т-Т0. йТо=Тв-То-

ш-с

ния в насыпи травяной муки.

Исследование зависимости характеристик зоны горения от параметров среды показывает, что ее размер слабо зависит от плотности и растет с уменьшением влажности сырья. Для оценки размера зоны горения можно использовать соотношение бг*зЛ. которое,-однако, непригодно для крупных гранул. Размер зоны горения составлял в опыте 20+40 мм.

Линейная скорость сгорания уменьшается с увеличением плотности и увеличением влажности. Исследована также ее зависимость от времени.

Путем решения стационарного уравнения диффузии через слой золы, учитывающего время выхода процесса горения на диффузионный режим ^

- 1(5 ~

бз^-Х-!^- И У=--- ,

где - время горения в диффузионном режиме;

„ ЕО-Со-К ' ~

(9)

р-Шс

; «.= /1 +

6н* з^-ДЬ '

й коэффициент диффузии; С0 - концентрация кислорода; шс - доля кокса; К - безразмерный коэффициент (составляет 0.375 при малом газовыделении); бн - начальная толщина слоя золы; получены соотношения для толщины слоя золы и линейной скорости сгорания. На рис. 7 представлены расчетные кривые и экспериментальные точки.

(■ж

\ >

\

А у»

/1 %

г.....-1 1

а < в.......< Ю МО л ОС 360

Рис. 7. Зависимость толщины СЛОЯ зоны б3 (1) и линейной скорости выгорания V (2) травяной муки от времени ( .

р=227 кг/м3, е=77.3 X. Сплошные линии - эмпирические аппроксимации б3=2.9-|^Г и У=17.4/|/Г.

Поскольку значения линейной скорости горения составляют 4*5 микрон в секунду, процесс горения достаточно длителен, и временный фактор не имеет решающего значения при тушении пожара.

Характерный перегиб температурного профиля при горении в объеме соответствует температуре воспламенения Тв=150 °С, а при горении с поверхности Тв=250 °С (для травяной муки), что, вероятно, связано с недостатком кислорода в объеме насыпи. Оценка критерия Семенова дает янлчение > ?. следовательно, горение растительного сырья (типа травяной муки) происходит по схеме двойного горящего пограничного слоя, характерной для слоевого горения.

Пятая глава посвящена определению параметров, влияющих на уровень пожарной безопасности хранилищ растительного сырья.

Одним из основных путей повышения эффективности системы температурного контроля в хранилищах растительного сырья являются уменьшение абсолютной погрешности системы Д (что, однако, сложно осуществить технически), и совершенствование схемы расположения термодатчиков. Для реализации второго пути был проведен многофакторный анализ на основе выходных данных численного расчета на ЭВМ зависимости радиуса чувствительности термодатчика от характеристик растительного сырья, параметров теплового очага (его характерного размера Я и удельной мощности тепловыделения ч) и абсолютной погрешности Л:

Г-Г (р, С, X, Цо, Яф, я, Л). (10)

В табл. 2 приведены полученные значения радиуса чувствительности для различных видов сырья.

Таблица 2. Значение радиуса чувствительности термодатчика •

Виды сырья Абсолютная погрешность Л, °С г, м

Зерно Отруби Шроты, жмыхи Травяная мука +3 ±3 43 ±3 ±2 ±1 *г40 1.30 1.60 1.20 1.35 1.50

Предложена схема расчета радиуса чувствительности, использующая номограмму для безразмерной относительной температуры в (х*. Р0), с помощью соотношения:

о /у Г . 8 (0»

О СХГ, Го)=-=—=- , (11)

1(Г 1ф

где хг=г/Т?, Тп*100 °С - пожароопасная температура, Тф - фоновая температура. Число Фурье соответствует времени достижения в центре очага пожароопасной температуры.

Предложена схема расчета эффективности применяемых систем контроля температуры при помощи одной термоподвески.

В таблице 3 приведены данные расчета для термоподвески с шагом 2 м и чувствительностью Д=±3 °С.

Таблица 3. Контролируемая часть объема хранилища (X)

Виды сырья г (м) СКС-3 (3x3 м) Силос 0 6 м Силос 0 3м

Травяная мука 1.2 39.1 12.2 55.0

Жшхи, шроты 1.6 77.0 24.8 96.1

Зерно 1.1 Э0.7 9.7 ^ 39.0

Отруби 1.3 47.5 15.1 60.5

Проведенный расчет показывает низкую эффективность такой системы контроля. Предложен способ температурного контроля в хранилищах дисперсного сырья, включающий пространственно - кубическую схему расположения датчиков и ЭВМ в качестве средства контроля, анализа и управления. Введение в ЭВМ, наряду со значением пожароопасной температуры, величины ее пожароопасного темпа роста позволяет прогнозировать развитие теплового очага, а применение объемной схемы расположения датчиков - определять достаточно точно его местополбжение. Это оправдывает увеличение количества датчиков температуры, приведена схема расчета количества термодатчиков и вычислены значения пожароопасного темпа роста температуры, которые изменяются от 0.5 град/сут до 2.1 град/сут в зависимости от вида сырья.

На ЭВМ рассчитана зависимость роста размера области |х|<Яр. внутри которой температура Т(х, для различных значений Тр, удельной мощности и характерных размеров очага. Получены номограммы роста размера очага. Показано, что загорание растительного сырья происходит приблизительно через 1.5 месяца после возникновения теплового очага, а

?го характерный поперечный размер, представляющий пожарную опасность и тодлежащий воздействию средств тушения, составляет не менее 1.5 м. Оп-эеделенные по экспериментальным кривым скорости движения фронта температур в случае горения составляет Уюо=4 мкм/с, Узоо=3.6 мкм/с, /ттах=2.5 мкм/с, в то время как для процесса самовозгорания УюоО.г икм/с. Это свидетельствует о необходимости обнаружения очага на начальной стадии развития.

ВЫВОДЫ

1. Разработан новый способ температурного контроля в дисперсных насыпях в хранилищах растительного сырья, включающий использование предложенных расчетных схем расположения термодатчиков в хранилищах силосного типа различной формы и ЭВМ, контролирующую температуру и темпы ее роста, анализирующую данные с целью прогноза развития теплового очага, включающую в соответствии с анализом команды управления.

2. Построены математические модели тепловых процессов в дисперсной насыпи растительного сырья, включающие аналитические расчеты схемы и программы для численного расчета на ЭВМ распределения температур во времени и пространстве для любых видов сырья и различных параметров очага.

3. Разработана методика лабораторных экспериментов по изучению возникновения и- развития тепловых процессов в насыпях растительного сырья.

4. Путем экспериментального исследования температурных полей в насыпи показано, что распространение тепла в них осуществляется теплопроводностью. Измерены термофизические характеристики насыпи: плотность, скважистость, влажность, дисперсность и коэффициент температуропроводности, который принимает значения (0.7.. .3.7)-Ю-7 м2/с в зависимости от вида и характеристик сырья.

5. С помощью температурного контроля процесса возникновения теплового очага выявлено, что за 4-5 дней температура в центре очага повышается приблизительно на 40 °С, а распределение температур в насыпи имеет осесимметричный характер в случае плоского источника тепловыделения и представляет собой концентрические сферы в случае сферического источника.

6. Найдено, что линейная скорость сгорания .У=(5.4...7.8) мкм/с при горении сырья с поверхности и У=(3.3...3.5) мкм/с при горении в

объеме при максимальной температуре фронта горения 820 К и 573 К соответственно. При этом характерный перегиб температурного профиля, соответствующий температуре воспламенения, составляет 520 К для травяной муки. Удельная скорость выгорания составляет (7.1...9.9)-10"4 кг/м2-с при горении травяной муки в объеме. Горение дисперсных насыпей растительного сырья носит диффузионный характер.

7. Разработаны расчетные схемы и программы для ЭВМ по расчету параметров, определяющих пожарную безопасность технологического процесса хранения растительного сырья (радиуса чувствительности термодатчика, пожароопасного темпа роста температуры, пожаробезопасных сроков хранения сырья, роста размера очага, представляющую пожарную опасность).

8. Предложенные математические модели и схемы расчета успешно апробированы при проведении лабораторных и полигонных экспериментов во ВСХИЗО и ВНИИПО МВД РФ, на хранилищах фирмы "Промэк", в АО "Мосспецав-томатика".

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Дегтярев А.Г., Плюшкевич Ю.В. Физические методы исследования теплофизических характеристик дисперсных сред растительного сырья // ВСХИЗО - агропромышленному комплексу: Сб. научн. тр. - М. : ВСХИЗО, 1995. - С. 222-223.

2. Вогман Л.П., Дегтярев А.Г., Плюшкевич Ю.В. Горение растительного сырья и пожарная безопасность элеваторов // Пожаровзрывоопасность веществ и взрывозащита объектов: Материалы Первого международного семинара 17-21 июля 1995 г. - Москва, 1995. - с. 107-108.

3. Дегтярев А.Г., Капитонова В.А., Плюшкевич Ю.В. Анализ способов контроля теплового режима в хранилищах силосного типа // Материалы научно - практической конференции. - М.: ВСХИЗО, 1995. - с. 225-227.

4. Vogman L.P., Degtiarev А.6., Plyushkevich Yu. V. Vegetal resources Combustion and Fire Safety of Elevators // Fire - and - Explosion Hazard of Substances and Venting of Deflagrations. Boock of Abstracts. - M. 1995. - p. 93-95.

5. Вогман Л.П., Дегтярев А.Г., Плюшкевич Ю.В. Определение коэффициента температуропроводности растительного сырья // Пожаровзрывобезо-пасность. - 1995. № 3. - с. 49-50.

6. Вогман Л.П., Дегтярев А.Г., Плюшкевич Ю.В. Расчет пожароопасного темпа роста температуры в насыпи растительного сырья. // Пожа-ровзрывобезопасность. - 1995. M 3. - с. 51-53.

?. Вогман Л.П., Дегтярев А.Г., Плюшкевич Ю.В. Оценка эффективности систем термоконтроля хранилищ растительного сырья. // Пожарная безопасность - 95: Материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции 1-2 ноября 1995 Г. - М.: ВНИИПО, 1995. - с. 305-306.

8. Вогман Л.П., Дегтярев А.Г., Плюшкевич Ю.В. Автоматизированные системы термоконтроля в хранилищах растительного сырья силосного типа. // Пожарная беэопасность - 95: "Материалы XIII Всероссийской . научно-практической конференции 1-2 ноября 1995 г. - М.: ВНИИПО, 1995. -с. 306-307.

Подписано к печати 25.10. 95 г. Бумага офсетная Печ.л. 1,2.

Заказ 23-5

Формат 60x84/16

Печать офсетная.

Тираж 100 экз. Бесплатно.

Участок оперативной печати СоюздорШИ

143900, Московская обл., г.Балашиха-6. ш. Энтузиастов. 79