Файл: Романенко П.Н. Пожарная профилактика систем отопления и вентиляции учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 208
Скачиваний: 0
Расчеты температуры на внешней поверхности стенки при тем
пературных режимах, |
соответствующих температурным |
кривым |
/—10 на номограмме |
(см. рис. 4.14), обобщены в виде |
зависи |
мости: |
|
|
где Fo = |
— к р и т е р и й Фурье. |
|
|
Зависимость |
(4.17) графически представлена на |
рис. 4.16. По |
|
г р а ф и к а м |
можно |
приближенно определить любую |
из трех вели- |
Р.ис. 4.16. График зависимости 0 = / ( Р о ) д л я |
определения температуры |
|
на |
внешней поверхности |
печей |
Позиции |
1—10 соответствуют кривым на рис. 4.11 |
|
При этом время т достижения |
опасной температуры определяет |
ся методом последовательных |
приближений . |
Сгораемые материалы, как правило, имеют существенно мень шие коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, чем материал стенок печей, поэтому, соприкасаясь с внешними поверхностями печей, они теплоизолируют стенки.
108
Т е м п е р а т у ра |
в плоскости соприкосновения повышается |
быстрее |
|
и до большей величины по сравнению с открытой внешней |
поверх |
||
ностью. |
|
|
|
Температуру |
в плоскости соприкосновения можно приближенно |
||
рассчитать методом конечных разностей. |
|
|
|
Стенка печи, ка к и в случае отсутствия |
примыкающего |
сгорае |
|
мого материала, |
разбивается на слои Ах\. |
П р и м ы к а ю щ и й |
сгорае |
мый м а т е р и а л разбивается на слон Ах2 , толщина которых опреде
ляется |
из равенства |
расчетного интервала времени дл я стенки и |
||||
сгораемого |
|
материала . |
|
|||
Н а |
основании |
уравнения |
||||
(4.11) |
имеем |
|
|
|
||
Дт |
= |
|
|
|
2а ! 2 |
|
|
|
|
|
|
||
откуда |
|
|
|
|
|
|
Ахп |
|
|
|
|
(4.18) |
|
где <з./,ъ at,i—коэффициенты |
т е м |
|||||
|
|
|
пературопроводности |
|||
|
|
|
стенки печи и сго |
|||
|
|
|
раемого |
м а т е р и а л а . |
||
В плоскости |
соприкосновения |
|||||
температура |
поверхности |
стен |
||||
ки печи и сгораемого |
м а т е р и а л а |
|||||
одинакова |
и определяется |
из ма |
||||
тематической |
|
формулировки |
||||
граничного |
условия |
4-го |
рода: |
|||
или согласно |
|
рис. |
4.17 |
|
|
|
\ tg <?і = |
Mg<p2 |
; |
(4.19 a) |
|
|
|
Ьхг |
|
|
|
X..,, (4.196) |
P| I C - 4.17. Схема к определению тем |
|
|
|
|
|
пературы в плоскости |
соприкоснове |
|
откуда |
|
|
|
|
ния разнородных |
слоев |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
4- |
|
1 і |
op |
(4.20) |
|
|
|
|
1 + àx2 |
\і |
|
|
|
|
|
|
||
В остальном расчет ведется, как и в случае открытой внешней поверхности стенки.
109
•J0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
O.it |
0,5 |
0,6 Fg |
Рис. 4.18. График зависимости 0 = / (Fo) для определения тем пературы па поверхности стенки, теплоизолированной древесиной
Линии 2—10 соответствуют температурным кривым 2—10 на рис. 4.14
Т емперат урн ый режим нетеплоемких печей может быть рас считан аналогично температурному режиму теплоемких печей.
Расчеты показывают, что температура на внешней поверхности нетеплоемких футерованных печей через 1—2 ч повышается до величин, опасных в отношении самовоспламенения соприкасаю щихся сгораемых материалов . Особенно опасны нетеплоемкие ме таллические печи без футеровки. Температура на их внешних по верхностях в области топливника может повышаться до 600° С.
При этом тепловой режим быстро выходит на стационарный и температуру на внешних поверхностях печи можно определить по уравнениям стационарной теплопередачи:
tw = t ' f - { t ' f - t " f ) ^ , |
(4.21) |
где Ял.— сумма термических сопротивлений теплопроводности и тепловосприятию
110
|
Ro — полное |
термическое |
сопротивление |
теплопередачи |
|||||||
|
|
|
і ? 0 |
= |
1/а, + |
8 / Х с т + 1 / а 2 ; |
|
|
|
|
|
ccj, |
0.2 — коэффициенты |
теплообмена |
соответственно |
на внут |
|||||||
|
ренней |
и |
внешней |
поверхностях; |
|
|
|
|
|||
|
ö — толщина |
|
стенки; |
|
|
|
|
|
|
||
Х с т — коэффициент |
теплопроводности м а т е р и а л а |
стенки. |
|||||||||
Д л я |
определения |
|
коэффициента теплообмена |
аг |
температурой |
||||||
поверхности twприходится |
|
предварительно |
задаваться, |
т. е. задача |
|||||||
решается методом последовательных приближений . |
|
|
|
||||||||
Опытные значения температуры уходящих дымовых газов при |
|||||||||||
ведены для некоторых типов печей в табл . 4.2. |
|
|
|
|
|||||||
Видно, что tyx может |
повышаться до 640° С. П р о д у к т ы |
горения |
|||||||||
с такой высокой температурой часто отводятся стальными |
трубами, |
||||||||||
которые |
нагреваются |
т а к ж е до |
величин, |
опасных |
в |
отношении |
|||||
самовоспламенения |
сгораемых |
материалов . |
|
|
|
|
|||||
§ 4.3. Поверочный тепловой расчет печей
Одним из направлений, обеспечивающих снижение пожарной опасности печей, является правильный подбор их по теплоотдаче и конструктивное исполнение в соответствии с теплотехническим расчетом.
При поверочном расчете печей известными являются: теплопотери помещения, вид топлива, количество топок в сутки и их продолжительность, конструктивные размеры печи. Расчетом опре
деляются требуемые или допустимые по нормам |
теплоотдача |
печи, |
|||
тепловое н а п р я ж е н и е топливника, |
объем кладки |
печи |
и температу |
||
ра |
на внешних теплоотдающих |
поверхностях. |
|
|
|
|
Теплоотдача печи Q определяется из условий, |
принятых |
проек |
||
том |
теплоотдающих F и тепловоспринимающих |
F' |
поверхностей. |
||
Чтобы исключить необходимость перегрева печей, величина тепло
отдачи |
д о л ж н а |
быть |
равна |
или больше |
теплопотерь |
|
|
|||||||
|
|
Q = |
4fx |
+ Чг?г |
+ • • • +qnF„, |
|
вт; |
|
|
(4.22а) |
||||
|
|
Q = |
Çi'f-V |
+ |
42 F/ |
-f- q,'F,' |
+ |
q/F/, |
em, |
|
|
(4.226) |
||
F b |
F'lt |
F.,, |
F2 |
, • |
• |
• , Fn—площади |
|
поверхностей |
теплоотдачи |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
и тепловосприятия |
отдельных эле |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ментов |
|
печи, |
м2; |
|
|
|
|
|
|
|
<7i,Ç2> •••>Яп—нормативные |
|
|
плотности |
тепловых |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
потоков |
на |
теплоотдающих |
поверх |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ностях |
элементов печи, |
вт/м2; |
|||||
|
|
q'u |
q./, |
q'.Al q\ — нормативные |
плотности |
тепловых |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
потоков |
соответственно |
д л я |
топлив |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ника, первого дымооборота, после |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
дующих дымооборотов и колпака в |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
бесканальных печах, |
вт/м2. |
|
|||||
|
Нормативные плотности тепловых потоков приведены в табли |
|||||||||||||
цах |
4.8 |
и 4.9 |
[11]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i l l
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
|
|
|
|
|
|
Средние |
величины |
с/,, <у2, • • •, дп, |
вт/м2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Открытые отступкн и ка |
Отступкн |
к камеры ши |
Отступкн и |
Перекрыша |
на высоте |
||||||
|
|
|
|
|
риной от 7 до |
13 см, от |
печи 2,1 м и менее |
|||||||||
|
|
|
|
|
меры |
шириной |
13 см и |
крытые с |
обеих |
сторон, |
камеры зак |
|
|
при толщи |
||
|
|
|
|
Открытые |
более, |
а также |
отступкн |
рытые, с |
|
|
||||||
Тип |
печей |
поверхности |
и камеры, |
закрытые с |
а также |
закрытые с бо |
нижней и |
при |
толщи |
не свыше |
||||||
|
|
|
|
|
боков и открытые вверху |
ков и со дна, с |
нижней |
верхней ре |
не |
14 см |
14 см до |
|||||
|
|
|
|
|
|
и |
внизу |
|
решеткой |
и |
открытые |
шетками |
и |
менее |
21 см вклю |
|
|
|
|
|
|
|
|
вверху |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чительно |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Толстостенные в шту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
катурке |
или метал |
465—650 |
|
465—650 |
350—490 |
235—325 |
350—490 |
235—325 |
||||||||
лическом |
футляре |
|
||||||||||||||
Толстостенные |
израз |
580—700 |
|
580—700 |
435—525 |
290—350 |
435—525 |
290—350 |
||||||||
цовые |
|
|
|
|
||||||||||||
Тонкостенные |
весом |
580—700 |
|
580—700 |
435—525 |
290—350 |
435—525 |
290—350 |
||||||||
1000 кг |
il |
более |
|
|||||||||||||
Тонкостенные |
весом |
525—640 |
|
525—640 |
395—490 |
|
200—240 |
395—480 |
200—240 |
|||||||
до 1000 |
кг |
|
|
|
|
|||||||||||
П р и м е ч а н и е . Для обеспечения пожарной безопасности предпочтительно принимать меньшие значения q\,q->, ••• ,q„.
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.9 |
|
|
величины q'u |
q'*, q'3, |
q'іг вт/м- |
|
|
|
|
Тинлішо |
|
<і'-і |
Ч'з |
|
Дрова |
с |
илажпостыо 25% |
7000 |
5250 |
2700 |
3500 |
Торф |
кускоиоіі с влажностью 3U% |
6400 |
4650 |
235Û |
3250 |
|
Каменный |
уголь |
6400 |
4650 |
2350 |
3250 |
|
Торф |
брикетный |
7000 |
4900 |
2550 |
32Ьи |
|
Уголь |
подмосковный |
5800 |
4100 |
2350 |
2900 |
|
Уголь |
бурый |
5800 |
4100 |
2350 |
2900 |
|
Антрацит |
|
5250 |
3700 |
2350 |
2900 |
|
П од тепловым напряжением топливника понимают количество тепловой энергии, выделившееся в топливнике за единицу времени, отнесенное к единице объема топливника. Повышение этой вели чины сверх допустимой ведет к увеличению температурных напря жений и разрушению кладки печи.
Тепловое напряжение объема топливника Е проверяется по формуле:
|
|
|
|
Е |
= |
шИт >, |
' в , П > М ' |
|
|
|
( 4 ' 2 3 ) |
|
где Q — расчетные |
теплопотери |
отапливаемого помещения |
или |
|||||||||
|
|
теплоотдача |
|
печи, |
er; |
|
|
|
|
|
||
m — продолжительность |
топки, ч; |
|
|
|
|
|||||||
п — время |
|
между |
топками, |
ч\ |
|
|
|
|
||||
V,- |
объем |
топливника, |
м3; |
|
|
|
|
|
||||
"Чт — к. п. д. топливника |
(для топливников |
с колосниковой |
ре |
|||||||||
|
|
шеткой |
г| т = 0,9) ; |
|
|
|
|
|
|
|||
•»1 —к. п. д. печи |
(для печей с колосниковой |
решеткой при сжи |
||||||||||
|
|
гании |
антрацита и = 0,75, |
при сжигании |
других |
видов топ- |
||||||
|
|
лив т ) = 0 , 7 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Н о р м и р у е м а я |
величина Е приведена в табл . 4.10. М а к с и м а л ь н о |
|||||||||||
допустимое ее превышение от нормируемых |
величин |
не |
более |
|||||||||
20% |
[П] . |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
4.10 |
|
|
|
|
|
Тепловое |
напряжение топливника |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Топливо |
|
|
Е, |
вт/м3 |
||
Дрова влажностью 25%, торф кусковой влажностью 30%, подмос |
|
|
||||||||||
ковный |
уголь, |
бурые |
угли |
|
|
|
410 000 |
|||||
Горф |
брикетный |
|
|
|
|
|
|
|
440 000 |
|||
•каменный |
уголь |
|
|
|
|
|
|
|
520 000 |
|||
Антрацит |
|
|
|
|
|
|
|
|
555 000 |
|||
8 Зак. |
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
113 |
