Задача 3.

Условия безопасности будут соблюдаться тогда, когда результирующая плотность теплового потока излучением между факелом и поверхностью соседнего объекта q_фп будут меньше значения допустимой q_кр

q_фп≤q_кр.

С учетом коэффициента безопасности

βq_фп≤q_кр.

Результирующая плотность теплового потока между факелом и поверхностью тела рассчитывается по формуле

q_фп = ε_прС₀[(Т_ф/100)⁴ – (Т_доп/100)⁴]φ,

где С₀ = 5,77 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²∙К); ε_пр = 1/(1/ε_ф + 1/ε – 1) – приведенная степень черноты системы факел–поверхность; φ – средний по поверхности полный коэффициент облученности факелом поверхности объекта.

Коэффициент облученности является геометрической характеристикой системой двух взаимноизлучающих поверхностей. Его величина зависит от формы, размеров и взаимного расположения этих поверхностей. Формулы для расчета значения коэффициента облученности для конкретных условий приведены в табл. 22.2 [3].

Полагаем, что загорание облучаемой поверхности начинается с элементарной площадки dF. По условию проекция факела на вертикальную поверхность имеет форму прямоугольника конечных размеров. В таком случае взаимное расположение в пространстве факела и облучаемой поверхности является плоскопараллельным для элемента поверхности и площадки конечных размеров (см. п. 4 приложение ХХХУ[4] или табл. 22.2[3]).

Значение φ₁₂ рассчитывается по приведенной в [3] или [4] формуле. Средний по поверхности полный коэффициент облученности φ = 4φ₁₂. Расчет упрощается, если для нахождения значения φ₁₂ использовать приведенный в литературе график φ₁₂ = f (a/r, b/r) (см. рис. 22.8 [3] или рис. 16.2[4]). В формуле и на графике, как видно из схемы, приняты следующие обозначения: a и b – стороны прямоугольника (а = d/2, b = l/2), r(h)) – расстояние между факелом и поверхностью облучаемого объекта.

Минимальное безопасное расстояние будет при соблюдении условия

Βq_фп = q_kp.

В задаче все величины, входящие в расчетное уравнение для q_фп, за исключением φ, имеют постоянное значение. Значение φ, по условию может изменяться только в том случае, если расстояние между факелом и поверхностью объекта будет меняться.

Решить задачу – это значит подобрать такое расстояние r, при котором будет соблюдаться равенство, записанное выше. Задачи такого типа решаются методом последовательных приближений, задаваясь расстоянием r. Если за три приема удовлетворительного результата не получается, то полезно построить график Βq_фп = f(r) и по нему выбрать значение r, соответствующие q_kp. Расчет выполнить в следующем приближении.

Подобным образом решается задача по определению величины противопожарного разрыва между объектами.

Подбор расстояния r, при котором Βq_фп = q_kp, можно сделать по номограмме рис. 16.2 [3]. Методика изложена в примере 16.6 [3].

Алгоритм решения задачи

1. Задайте расстояние r между горящим объектом и соседним с ним, считая его безопасным. Определите величину коэффициента облученности по графику или рассчитайте по формуле для этого случая.

2. Рассчитайте величину плотности теплового потока излучением, падающего на сгораемую элементарную поверхность соседнего с горящим объекта.

3. Сравните полученное расчетом значение плотности теплового потока, падающего на элементарную площадку, с допустимым (критическим) значением. При неудовлетворительном совпадении расчетного значения плотности теплового потока с критическим (расхождением более ±5%) расчет безопасного расстояния выполнить во втором (третьем и т.д.) приближении. Аналогично рассчитайте безопасное расстояние для личного состава.