Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Опасность зажигания материалов одежды на основе целлюлозы при авариях на химических и нефтехимических предприятиях

Диссертация: Опасность зажигания материалов одежды на основе целлюлозы при авариях на химических и нефтехимических предприятиях
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Построена физико-математическая модель процессов взаимодействия объемного источника теплового излучения с композиционными материалами на основе целлюлозы с учетом тепловых эффектов фазовых превращений и химической реакции. В настоящее время в отечественных нормативных документах используются методики по прогнозированию вероятности летального исхода в результате воздействия теплового излучения… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА I. КЛЮЧЕВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОРИИ ЗАЖИГАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ
    • 1. 1. Явления воспламенения и зажигания
    • 1. 2. Простейшая модель зажигания
  • ГЛАВА II. ОБОСНОВАНИЕ ИНВАРИАНТНОГО КРИТЕРИЯ ЗАЖИГАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
    • 2. 1. Характеристики зажигания
    • 2. 2. Инвариантный критерий зажигания
    • 2. 3. Сопоставление критериев
      • 2. 3. 1. Поверхностный тепловой поток
      • 2. 3. 2. Нагрев тепловым излучением
      • 2. 3. 3. Конвективный нагрев
      • 2. 3. 4. Нагрев накаленной поверхностью
      • 2. 3. 5. Выводы по разделу
  • ГЛАВА III. ЗАЖИГАНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
    • 3. 1. Анализ проблемы
      • 3. 1. 1. Теоретические подходы
      • 3. 1. 2. Гетерогенное зажигание
    • 3. 2. Построение математической модели
      • 3. 2. 1. Новые технологии научных исследований
      • 3. 2. 2. Физическая постановка
      • 3. 2. 3. Уравнение модели
    • 3. 3. Анализ объемных источников (стоков) в уравнении энергии
      • 3. 3. 1. Объемный источник излучения
      • 3. 3. 2. Объемные стоки энергии на испарение и пиролиз
      • 3. 3. 3. Объемный источник химической реакции
    • 3. 4. Идентификация параметров
      • 3. 4. 1. Стадии испарения и пиролиза
      • 3. 4. 2. Идентификация кинетических параметров 76 зажигания
    • 3. 5. Верификация модели
      • 3. 5. 1. Зажигание древесины
      • 3. 5. 2. Зажигание текстильных материалов
      • 3. 5. 3. Световое излучение ядерных взрывов
    • 3. 6. Практические применения
      • 3. 6. 1. Прогнозирование опасных зон поражения
      • 3. 6. 2. Прогнозирование опасных расстояний от факельного источника
    • 3. 7. Выводы по разделу
  • ВЫВОДЫ

Опасность зажигания материалов одежды на основе целлюлозы при авариях на химических и нефтехимических предприятиях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В природных и техногенных катастрофах наибольшую опасность для объектов различной физико-химической и биологической природы представляет тепловое излучение. Наибольшую опасность для человека представляет зажигание покровного слоя одежды, изготовленного из тканого целлюлозного материала и его композитов, и возникновение вторичных ожогов.

При прогнозировании последствий воздействия опасных факторов пожара на людей необходимо количественно оценивать зоны теплового поражения человека в различных сценариях развития аварийных ситуаций.

Такой прогноз можно сделать только используя современные информационные технологии математического моделирования процессов взаимодействия высокоинтенсивных тепловых потоков с открытыми участками кожного покрова и участками кожи, защищенными одеждой повседневного ношения или специальными средствами кожи (как правило, костюмы из изолирующих материалов).

В настоящее время в отечественных нормативных документах используются методики по прогнозированию вероятности летального исхода в результате воздействия теплового излучения на открытые участки кожного покрова.

В зарубежном методе ТРР (Thermal Protective Performance) определяется пороговый импульс, вызывающий возникновение ожоги II степени с вероятностью 0,5.

Ни в отечественных, ни в зарубежных стандартах нет моделей и инструментальных методов прогнозирования характеристик зажигания (время воспламенения и температура поверхности) композиционных фильтрующих и изолирующих текстильных материалов одежды и изделий из них. Очевидно, это самостоятельная задача в общей проблеме анализа пожарного риска на химических и нефтехимических предприятиях.

Важность решения выделенной задачи обусловлена тремя причинами: 4 во-первых, воспламенение материалов одежды может явиться вторичным очагом пожараво-вторых, в определенном диапазоне плотности теплового потока зажигание материалов на основе целлюлозы может перейти в устойчивое горение и вызвать летальное поражение от крупномасштабного теплового поражения кожного покровав-третьих, при термическом разложении даже негорючих материалов пары воды в результате испарения сорбированной влаги и высокотемпературные продукты пиролиза могут проникать в воздушные зазоры и внутренние слои пакета одеждыв результате конденсации этих продуктов на поверхности биообъекта увеличивается степень тяжести возникновения термических ожогов.

Таким образом, создание теоретических основ методов прогнозирования критических условий зажигания материалов одежды является важной компонентой в общей проблеме пожарной безопасности.

выводы.

1. Обоснован новый инвариантный критерий гомогенного зажигания конденсированных веществ. В численных расчетах установлена близость характеристик зажигания, определенных по инвариантному критерию и критерию Аверсона, Барзыкина, Мержанова при поверхностном механизме нагрева.

2. Построена физико-математическая модель процессов взаимодействия объемного источника теплового излучения с композиционными материалами на основе целлюлозы с учетом тепловых эффектов фазовых превращений и химической реакции.

3. Впервые предложен инвариантный критерий для прогнозировании характеристик гетерогенного зажигания плоских капиллярно-пористых материалов с фазовыми превращениями при объемном нагреве излучением. В вычислительном эксперименте установлена адекватность характеристик зажигания опытным данным с применением инвариантного критерия и ограниченность применения критических условий тепловой теории зажигания.

4. Показана возможность использования результатов исследования в решении актуальных проблемных задач в области Гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций в природных и техногенных катастрофах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В заключение можно выделить различные теоретические и практические аспекты применения результатов исследования:

• развитие математической модели для прогнозирования последствий воздействия поражающих факторов природных пожаров;

• создание программно-вычислительных комплексов прогнозирования зон воспламенения горючих материалов в техногенных чрезвычайных ситуациях;

• разработка комплексного подхода в придании огнестойкости текстильным материалам с использованием опытных данных по ингибированию процессов воспламенения в газовой и твердой фазах и результатов математического моделирования процесса зажигания. При моделировании можно комбинировать варианты включения объемных стоков и источников в виде испарения, пиролиза и окисления углеродистого остатка в уравнение сохранения энергии и теоретически оценивать тепловые эффекты физико-химических превращений в исходном материале и после введения антипиренов с различными механизмами придания огнестойкости.

Показать весь текст

Список литературы

  1. H.H. К теории процессов горения // Журнал русского физического общества. Физика, 1928. Том 60. — № 3. — с. 241−250
  2. Я.Б. // Журнал экспериментальной и теоретической физики.- 1934.-Том 9.-с. 512.
  3. О. М. Мелентов П.В. // Журнал физической химии, 1939. Том 13.-с. 1594- 1940.-Том 14.-c.1026
  4. Rice O.K., Allen А.О., Campbell Н.С., J. Amer. Chem. Soc, 1935. Том57 -с. 2212.
  5. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -М.: Наука. 1966. -491 с.
  6. Я.Б. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980.-478с.
  7. В.И. Теория зажигания конденсированных веществ. Новосибирск: Наука, 1984. 189 с.
  8. А.Э. Теория зажигания // Сборник статей АН СССР, отд. Института химической физики «Тепломассообмен в процессах горения». -Черноговка. 1979.-С. 16−36.
  9. MerzhanovA.J., AversonA.E. The Present State of the Thermal Ignition Theory: An Invited Review // Combustion and Flame. 1971. — Vol. 16. — P. 89 124.
  10. B.B., Мартемьянова T.M., Мержанов А. Г. 8-я Всероссийская межвузовская конференция по вопросам испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем. Одесса, 1968.
  11. Я.Б. // Журнал экспериментальной и теоретической физики.- 1939. Том 9. — № 12. — С. 1530−1534.
  12. О.М. // Журнал технической физики. 1933. — Том 4. — с. 71
  13. О.М. Теория теплового взрыва. 1. Тепловой взрыв реакции «нулевого» порядка. ЖФХ, 1939. — Том 13. — № 7. — С. 868−879.
  14. А.Э., Барзыкин В. В., Мержанов А. Г. Закономерности зажигания конденсированных взрывчатых систем при идеальном теплообмене на поверхности с учетом выгорания. ИФЖ, 1965. — Том 9. -№ 2. — С. 245−248.
  15. В.Ф. Зажигание порохов световым излучением. Кандидатская диссертация. Новосибирск: изд. ИХКиГ СО АН СССР, 1970. — 140 с.
  16. В.В., Конев Э. В., Михеев В. Ф., Хлевной С. С. К вопросу о температуре поверхности горящего нитроглицеринового пороха. ФГВ, 1968.-Том 2-№ 1.-С. 68−73.
  17. З.И., Лейпунский О. И. О прогреве пороха перед воспламенением. ДАН СССР, 1946. — Том 54. — С. 503−507.
  18. А.Г. Теория теплового взрыва: от H.H. Семенова до наших дней /А.Г. Мержанов, В. В. Барзыкин, В. Г. Абрамов // Химическая физика. -1996. № 6. — Том 15. — С. 3−66.
  19. A.A., Хлевной С. С., Михеев В. Ф. К вопросу зажигания баллиститных порохов // ФГВ, 1967. № 4. — С. 527−541.
  20. А.Э., Барзыкин В. В., Мержанов А. Г. Приближенный метод решения задач тепловой теории зажигания // ДАН ССР, 1968. -Том 178. -№ 1. С. 131−134.
  21. И.Г. Физика горения и внутренняя баллистика М.: Наука, 2005.-367 с.
  22. В.Н. Теория зажигания конденсированных веществ. М.: Наука, 1984.- 187 с.
  23. Я.Б. К теории зажигания // ДАН СССР, 1939. Том 9. -Вып. 12.-С. 1530−1534.
  24. В.И., Барзыкин В.В, Мержанов А. Г. Зажигание конденсированных веществ конвективными тепловыми потоками средней интенсивности в динамических условиях // ФГВ, 1968. № 2. — С. 171−175.
  25. Ф.Э., Барзыкин В. В., Мержанов А. Г. Закономерностизажигания конденсированных взрывчатых систем при идеальном98теплообмене на поверхности с учетом выгорания // ИФЖ, 1965. Том 9. -№ 2.-С. 245−249.
  26. К.А., Фролов Ф. С., Борисов A.A., Фролов С. М. Модифицированная модель воспламенения частицы магния // Химическая физика, 2008. Том 27. — № 6. — С. 47−53.
  27. В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика . М.: Высшая школа, 1977. — 479 с.
  28. С.Э. Окисление углерода // ЖТФ, 1938. Том 8. — Вып. 1. -С. 53−64.
  29. Франк-Каменецкий Д. А. Воспламенение угля и высокоскоростная газификация // Журнал технической физики, 1939 Том 9. — Вып. 16. — С. 1458−1464.
  30. Франк-Каменецкий Д. А. Воспламенение и потухание твердых поверхностей // ДАН СССР, 1941. Том 30. — Вып. 8. — С. 729−732.
  31. Ф.Э., Барзыкин В. В., Мержанов А. Г. Динамические режимы зажигания // ФГВ, 1968. № 1. — С. 3−9.
  32. Merzhanov A.J., Combustion and Flame. 1967. — Vol. 11.- № 3.
  33. В.Е., Хлевной С. С. Зажигание баллиститного пороха накаленными проволочками // ФГВ, 1968. №.2. — С. 158−170.
  34. И.Г., Земских В. И., Лейпунский О. И. и др. Отчет ИФХ АН СССР № 75 066 377, 1981.
  35. В.Ф., Ковальский A.A., Хлевной С. С. Зажигание баллиститного пороха световым излучением // ФГВ, 1968. -№ 1. С. 3−9.
  36. А.П. Нитроцеллюлоза. М.: 1950. — 370 с.
  37. Основы практической теории горения / под. ред. Померанцева В. В. -Л.: Энергоиздат. 1986. — 312 с.
  38. А.П. Оценка эффективности системы радиационно-испарительной защиты летательных аппаратов // Механика жидкости и газа. 1995.-№ 1.-С. 24−36.
  39. P.M., Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение и пожарная опасность древесины // Пожаровзрывобезопасность, 2012. Том 21 — № 1. — С. 19−33.
  40. С. Термическое разложение органических полимеров. М.: Мир, 1967.-328 с.
  41. P.M., Заиков Г. Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981.-280 с.
  42. Э.В. Термографическое исследование лесных горючих материалов // В кн. Вопросы лесной пирологии. Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1972. — С. 103 — 118.
  43. Федеральный закон РФ от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Принят ГД ФС РФ от 04.07.2008 г.
  44. A.B. Исследование времени воспламенения веществ и материалов при пожаре // В кн. «Пожаро-техническая тактика и автоматические установки пожаротушения». М.: 1989. С. 137−147.
  45. В.П., Барзыкин В. В., Шкадинский К. Г. Задача о зажигании постоянным тепловым потоком гетерогенных систем с конденсированными продуктами // Физика горения и взрыва. Том 13. № 2. — 1977. — С. 147−155.
  46. Г. Н. К вопросу о гетерогенном зажигании полупрозрачных материалов при радиационно-конвективном теплообмене // Физика горения и взрыва, 1979.-Том 15.-№ 5.-С. 11−18.
  47. A.A., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. -М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 784 с.
  48. А.Г., Быков В. И. Об адекватности экспериментальных и теоретических моделей процессов горения // Физика горения и взрыва, 2010. -Том46,-№ 5.-С. 65−70.
  49. В.Ф., Луцык Р. В., Казанский В. М. Определение удельной теплоты испарения жидкости из дисперсных тел в широком диапазоне температур // ИФЖ, 1963. Том 11. — № 5. — С. 587 — 594.
  50. А.Н., Константинова Н. И., Молчадский И. С. Пожарная опасность текстильных материалов. Москва: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2006. — 273 с.
  51. Di Blasi С. Modeling and Simulation of Combusion Process of Charring and Non-Charring Solid Fuels // Progress in Energy and Combustion Science. 1992. -Vol. 19.-P. 71−104.
  52. Moghtadery В., Novozhilov V., Fletcher D., Kent J.H. An Integral Model for the Transient Pyrolysis of Solid Materials // Fire and Materials. 1997. -Vol.21.-P 7−16.
  53. Mikkola E., Wichman I.S. On the Thermal Ignition of Combustible Materials // Fire and Materials. 1989. — Vol. 14. — P. 87−96.
  54. Babrauskas V., Ignition of Wood: A Review of the State of the Art, pp. 7188 in Interflam 2001, Interscience Communications Ltd., London (2001).
  55. Baer A.D. and Ryan N.W. Ignition of Composite Propellants by Low Radiant Fluxes, AIAA J. 3, 884−889 (1965).
  56. Франк-Каменецкий Д. А. Воспламенение угля и высокоскоростная газификация // Журнал технической физики, 1939. Том 9. — Вып. 16. -С.1458−1464.
  57. С.Э. Окисление углерода // Журнал технической физики, 1938.-Том 8.-Вып. 1.-С. 53−64.
  58. Lengelle G., Bizot A., Duterque J. and Amiot J.-C. Ignition of Solid Propellants, La Recherche Aerospatiale-English Edition, No. 2. pp. 1−20 (1991).
  59. Э.М., Сесс Р. Д. Теплообмен излучением. Л.: Энергия, 1971.
  60. В.В., Аравин Г. С. Роль прозрачности древесины при зажигании лучистым потоком и методы ее определения / в кн. Горение и пожары в лесу. Красноярск, Институт леса и древесины СО АН СССР, 1973. -С. 126−145.
  61. A.M., Зима В. П., Кузнецов В. Т., Скорик А. И. Зажигание лесных горючих материалов лучистой энергии // Физика горения и взрыва. Том 38.-№ 1.-2002.-С. 30−35.
  62. А.В. Теория сушки. M.-JL: Госэнергоиздат, 1950. с. 416.
  63. Г. Н., Касьянов Г. С., Несмелов В. В. Экспериментальное исследование сушки растительных горючих материалов в динамических условиях нагрева / в кн. Исследование процессов неустойчивого горения. Чебоксары: Изд-во ЧТУ, 1984.
  64. Г. Н. Некоторые вопросы методологии кинетического эксперимента при термическом анализе полимерных материалов и композиций на их основе. Депонировано в ВИНИТИ 25 сент. 1980, регистр. № 4207−80 Деп.
  65. В.В. Термический анализ реагирующих веществ. В кн.: Тепломассообмен в процессах горения. Черноголовка, 1980. С. 119−137.
  66. А.Н. Пиролиз древесины. Химизм, кинетика, продукты, новые процессы. М.: «Лесная промышленность», 1990. — 312 с.
  67. В.Н., Вайвад А. Я. Термографическое исследование процесса пиролиза древесины и ее составных частей // Latvijs PSR Zinatnu Akademijas Vestis, 1954. Nr. 9 (86). — С. 103−108.
  68. Г. Н., Касьянов Г. С. Влияние процессов испарения на зажигание влажной древесины в потоке газообразного окислителя // Физика горения и взрыва. 1986. № 2. — С. 17−24.
  69. A.M., Синицын С. П., Акимова И. В. Сравнительный анализ термокинетических постоянных сушки и пиролиза лесных горючих материалов // Физика горения и взрыва. 1990. С. 17−23.
  70. Р.Ш. Исследование процесса тепломассопереноса в тонких капиллярно- пористых материалах при импульсном лучистом нагреве. Тепломассообмен. МИФ-96. Том 7. — 1996. — С. 218−224.
  71. Enalejev R.Sh., Kachalkin W.A. Modeling of Heat and Moisture Transfer in Thin Capillary Porous Materials under High Intensity Heating by radiation // Int. Symp. On Radiation Transfer. Kushadasi. Turkey. July 21−25. — 1997.
  72. P.M., Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение древесины и ее пожароопасные свойства. Монография. М.: Академия ГПС МЧС России, 2010.-262 с.
  73. А.Ф., Афанасьев Н. В., Шашков А. Г. Полимеры и композиты при интенсивном нагреве. М.: Энергоиздат, 1996. — 288 с.
  74. B.C., Мицко И. С., Сергеев Г. Т., Шабалин Н. И. Исследование воспламеняемости внешнего потока излучения // Вестник АН БССР, серия физико-энергетических наук, 1983. -№ 1. С. 90−94.
  75. P.M., Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение и пожарная опасность древесины // Пожаровзрывобезопасность, 2012. Том 21. — № 1. -С. 19−32.
  76. В.Т., Фильков А. И. Воспламенение различных видов древесины потоком лучистой энергии // ФГВ, 2011. Том 47. — № 1. — С. 7479.
  77. Р.Ш., Еналеев Р. Ш., Аверко-Антонович В.И. Исследование линейного пиролиза материалов под действием мощного потока лучистой энергии. В кн.: Горение и взрыв. М.: Наука, 1972. 530 с.
  78. Р.Ш., Осипов A.M., Качалкин В. А. и др. Исследование высокотемпературных процессов на установках интенсивного нагрева излучением // Труды Второй Российской национальной конференции по теплообмену, т.6. М.: Изд. МЭИ, 1998. С. 282−285.
  79. ГОСТ 30 402–96. Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость.
  80. В.Р. Безопасность жизнедеятельности. Раздел III. Защита объектов печати в чрезвычайных ситуации. Московский государственный университет печати, издательство МГУП, 2001. 151 с.
  81. Действие ядерного оружия / под ред. Бурлакова В. Д., Тулинова Н. Н. -М.: Военное издательство министерства обороны союза ССР. 1960. — 586 с.
  82. У., Кокс П., Уэстайн П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия. Кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. Зельдовича Я. Б. и Гельфанда Б. Е. -М.: Мир, 1986.-384 с.
  83. A.M., Перминов A.M. Зажигание лесных материалов под действием высотного источника лучистой энергии // Физика горения и взрыва, 1996. Том 32. — № 5. — С. 107−115.
  84. B.C., Щербаков В. А. Пожары, вызванные ядерными взрывами и их последствия // Физика горения и взрыва, 1996. Том 32. — № 5. — С. 116 121.
  85. .А. Некоторые задачи нагрева неограниченной пластины нестационарными лучистыми потоками. Изв. АН СССР, ОТН, 31, 1958.
  86. .А. Импульсный нагрев излучениями. Характеристики импульсного облучения и лучистого нагрева. М.: Наука, 1974. Том 1.-319 с.
  87. Lees, F.P. Loos Prevention in the Process Industries. Hazard Identification, Assessment and Control. Volume 1. Third Edition. 2004.
  88. ГОСТ Р 12.3.047−98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.
  89. Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий. М.: ФГУ ВНИИПО, 2006. — 36 с.
  90. В.Е., Клишин Г. С., Алешин В. В. и др. Математический анализ газовой опасности при выбросе природного газа // Инженерная экология. 2000. — № 5. — С. 29 — 36.
  91. В.Е., Алешин В. В., Клишин Г. С. Методы технологии численного моделирования газопроводных систем. М.: УРСС, 2002. — 448 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!