Влияние температуры воды в пожарно-оросительном трубопроводе на параметры водяной завесы
Влияние температуры воды на процесс ее распыления для создания водяной завесы. Анализ возможности повышения эффективности завесы при использовании предварительно нагретой воды. Оценка изменения скорости истечения воды через форсунку при нагревании воды.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2013 |
| Размер файла | 95,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В ПОЖАРНО-ОРОСИТЕЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ НА ПАРАМЕТРЫ ВОДЯНОЙ ЗАВЕСЫ
Описано влияние температуры воды на процесс ее распыления для создания водяной завесы. Проанализирована возможность повышения эффективности завесы при использовании предварительно нагретой воды.
Ключевые слова: температура, вода, трубопровод, завеса, распыление.
Применение эффективных технологий тушения пожаров в горных выработках угольных шахт остается актуальной научно-технической задачей. Один из способов повышения эффективности тушения водой - использование диспергированной воды. Несмотря на то, что диспергирование воды широко используется в технике пожаротушения, проблему более эффективного использования воды нельзя считать решенной. Так, одним из возможных способов является подача в очаг пожара предварительно нагретой воды.
Рассмотрим, как изменятся процессы распыливания жидкости и диаметр образующихся капель в зависимости от температуры воды.
Режим распыливания жидкости определяется критерием Вебера We и комплексом , где Re - критерий Рейнольдса [2].
В зависимости от значения критерия We выделяют три режима распыливания жидкости [2]:
? при первом режиме 4?We?20 и 0,1?We·Re-0,5?0,8 происходит хаотическое дробление на 2-4 капли;
? при втором режиме 10?We?104 и 0,5? We·Re-0,5?10 происходит мелкое распыление, разрушение капель со срывом поверхностного слоя;
? при третьем режиме 103?We?105 и 10? We·Re-0,5?102 происходит взрывной распад, при котором размеры основной массы образующихся капель значительно мельче исходных капель, и образование тумана.
Согласно [2] средний диаметр капли определяется в зависимости от комплекса n следующими выражениями:
? при n < 2·103
, (1)
? при n ? 2·103
, (2)
где
, (3)
где - средний диаметр капли, мм;
- диаметр сопла распыливающей форсунки, мм;
We - критерий Вебера [5],
, (4)
- плотность газовой среды, в которой происходит распыление жидкости, кг/м3;
V - скорость движения жидкости, поступающей в форсунку, м/с;
- коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м [3];
- критерий Лапласа [5];
, (5)
- плотность жидкости, кг/м3;
- коэффициент абсолютной вязкости жидкости, Н·с/м2,
, (6)
- геометрический комплекс, характеризующий соотношение вращательной и поступательной энергии в сопловом канале, распыливающей центробежной форсунки;
, (7)
где - средний радиус вихря, м;
- радиус сопла форсунки, м;
- площадь поперечного сечения сопла, м2;
- суммарная площадь винтовых канавок форсунки, м2;
- площадь осевого канала завихрителя, м2.
Для оценки влияния нагревания подаваемой в форсунку воды на средний диаметр образуемых капель возьмем отношение диаметра капли , полученной при распылении предварительно нагретой воды, к диаметру капли при обычной температуре, например при t = 20 єС, при этом учтем, что геометрический комплекс остается неизменным, и его можно исключить из выражения (7) в искомом отношении:
вода распыление завеса форсунка
(8)
Рассмотрим, как изменится скорость истечения воды через форсунку при нагревании воды от до .
Коэффициент расхода отверстия зависит от критерия We [1]:
. (9)
При нагревании воды от 0 до, например, 100 єС поверхностное натяжение уменьшается от 75,6·10-3 до 58,9·10-3 Н/м, при этом изменяется критерий We.
Принимаем: V = 20 м/с; = 0,01 м; = 1,293 кг/м3; = 0,815 кг/м3.
Тогда:
? при t = 0 єС We0 = 68,4;
? при t = 100 єС We100 = 55,6.
Коэффициент расхода воды через ороситель зависит от критерия We:
,
? при We = 68,4 = 0,737;
? при We = 55,6 = 0,748 - при нагревании воды до 100 єС коэффициент расхода увеличился на 1,5 %.
Этим изменением расхода при нагревании воды можно пренебречь, тогда скорость движения через сопло форсунки при нормальной температуре примерно равна скорости движения воды при нагревании:
.
С учетом этого обстоятельства выражение (8) приобретает вид
. (10)
При = 0,946 кг/м3; = 1,293 кг/м3; = 75,6·10-3 Н/м;
= 58,90·10-3Размещено на http://www.allbest.ru/
Н/м; = 178,80·10-5 Н·с/м2; = 28,40·10-5 Н·с/м2;
= 1,72·10-5 Н·с/м2; = 2,19·10-5 Н·с/м2 из уравнения (10) получаем отношение
= 0,84.
Таким образом, средний диаметр капли при нагревании воды до 100 °С уменьшается на 16 %.
При равном расходе воды через установку Q, м3/с, суммарная площадь поверхностей всех капель при нагревании воды увеличится в N раз:
= 1,19. (11)
Таким образом, при нагревании воды, подаваемой в форсунку, суммарная поверхность контакта капель с пожарными газами увеличивается, а время испарения капли уменьшается (за счет уменьшения ее размеров). Это приводит к интенсификации теплообмена, процесса испарения капель и охлаждения газового потока, то есть к повышению эффективности водяной завесы. Так, с уменьшением диаметра капли воды в завесе требуемый расход подаваемой воды снижается, а доля испарившейся воды увеличивается (прил. 12, табл. 12.2 [4]).
На основании вышеизложенного делаем следующие выводы.
1. Нагревание подаваемой в форсунку воды приводит к уменьшению поверхностного натяжения воды и к снижению критерия Вебера, вследствие чего коэффициент расхода воды уменьшается.
2. При нагревании подаваемой в завесу воды происходит уменьшение среднего диаметра образуемых в завесе капель и охлаждение газового потока ускоряется, а необходимая длина завесы снижается.
Список литературы
1. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, П.Г. Киселев. - М.: Стройиздат, 1975. - 326 с.
2. Пажи Д.Г. Основы распыливания жидкостей / Д.Г. Пажи, В.С. Галустов. - М: Химия, 1984. - 254 с.
3. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Катан. - М.: Химия, 1968. - 848 с.
4. Правила пожежної безпеки для підприємств вугільної промисловості України: НАПБ Б.01.009-2004: затв. Міністерством палива та енергетики України від 12.10.2004. - Київ, 2005. - 164 с.
5. Распыливание жидкостей / В.А. Бородин, Ю.Ф. Дитяткин, Л.А. Клячко, В.И. Ягоднин. - М.: Машиностроение, 1967. - 262 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование структурных свойств воды при быстром переохлаждении. Разработка алгоритмов моделирования молекулярной динамики воды на основе модельного mW-потенциала. Расчет температурной зависимости поверхностного натяжения капель воды водяного пара.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 09.06.2013Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Подогреватели сетевой воды вертикальные. Расчет средней температуры воды. Определение теплоемкости воды, теплового потока, получаемого водой. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы. Теплофизические параметры конденсата при средней температуре конденсата.
курсовая работа [507,5 K], добавлен 28.11.2012Физические свойства воды, температура ее кипения, таяние льда. Занимательные опыты с водой, познавательные и интересные факты. Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды, удельной теплоты плавления льда, температуры воды при наличии примесей.
творческая работа [466,5 K], добавлен 12.11.2013Исторические сведения о воде. Круговорот воды в природе. Виды образования от разных изменений. Скорость обновления воды, ее типы и свойства. Вода как диполь и растворитель. Вязкость, теплоемкость, электропроводность воды. Влияние музыки на кристаллы воды.
реферат [4,6 M], добавлен 13.11.2014Схема нагнетательной скважины. Последовательность передачи теплоты от теплоносителя (закачиваемой воды) к горной породе. График изменения геотермической температуры по глубине скважины. Теплофизические свойства флюида, глины, цементного камня и стали.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 19.09.2012Физические и химические свойства воды. Распространенность воды на Земле. Вода и живые организмы. Экспериментальное исследование зависимости времени закипания воды от ее качества. Определение наиболее экономически выгодного способа нагревания воды.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.01.2011Определение массы и объёма воды, вытекающей из крана за разные промежутки времени. Расчет количества теплоты, необходимого для нагрева воды с использованием различных энергоресурсов. Оценка материальных потерь частного потребителя воды и электроэнергии.
научная работа [130,8 K], добавлен 01.12.2015Принцип работы тахометрического счетчика воды. Коллективный, общий и индивидуальный прибор учета. Счетчики воды мокрого типа. Как остановить, отмотать и обмануть счетчик воды. Тарифы на холодную и горячую воду для населения. Нормативы потребления воды.
контрольная работа [22,0 K], добавлен 17.03.2017Распространенность, физическая характеристика и свойства воды, ее агрегатные состояния, поверхностное натяжение. Схема образования молекулы воды. Теплоёмкость водоёмов и их роль в природе. Фотографии замороженной воды. Преломление изображения в ней.
презентация [2,7 M], добавлен 28.02.2011Проверка эффекта Мпембы. Исследование температуры замерзания воды в зависимости от концентрации соли в ней. Зависимость температуры кипения от ее продолжительности, концентрации соляного раствора, атмосферного давления, высоты столба жидкости в сосуде.
творческая работа [80,5 K], добавлен 24.03.2015Структурное строение молекул воды в трех ее агрегатных состояниях. Разновидности воды, её аномалии, фазовые превращения и диаграмма состояния. Модели структуры воды и льда а также агрегатные виды льда. Терпературные модификации льда и его молекул.
курсовая работа [276,5 K], добавлен 12.12.2009Описание и расчёт тепловой схемы АТЭЦ-2, выбор и расчет турбин, энергетических котлов. Электрическая часть станции. Охрана труда на АТЭЦ-2. Мероприятия по изменению водно-химического режима с помощью реагента СК-110, расчет эффективности установки.
дипломная работа [844,5 K], добавлен 24.08.2009Принцип работы и конструкция лопастного ротационного счетчика количества воды. Определение по счетчику объема воды, поступившей в емкость за время между включением и выключением секундомера. Расчет относительной погрешности измерений счетчика СГВ-20.
лабораторная работа [496,8 K], добавлен 26.09.2013Значение воды в природе и жизни человечества. Изучение ее молекулярного строения. Использование воды как уникального энергетического вещества в системах отопления, водяных реакторах АЭС, паровых машинах, судоходстве и как сырья в водородной энергетике.
статья [15,2 K], добавлен 01.04.2011Выбор источника водоснабжения, анализ показателей качества исходной воды. Расчет предочистки и декарбонизатора. Анализ расхода воды на собственные нужды. Методы коррекции котловой и питательной воды. Характеристика потоков конденсатов и схемы их очистки.
курсовая работа [447,6 K], добавлен 27.10.2011Характеристика современных систем защиты от протечек воды. Схема накопления энергии при помощи конденсатора. Разработка структурной и принципиальной схемы датчика утечки воды. Схема преобразователя тока в напряжение на основе операционного усилителя.
курсовая работа [331,0 K], добавлен 09.12.2011Обоснование выбора способов обработки добавочной воды котлов ТЭЦ в зависимости от качества исходной воды и типа установленного оборудования. Методы коррекции котловой и питательной воды. Система технического водоснабжения, проведение основных расчетов.
курсовая работа [489,6 K], добавлен 11.04.2012Расходы воды в промышленности, в быту и сельском хозяйстве. Использование воды в промышленности для охлаждения и нагревания жидкостей, приготовления и очистки растворов, транспортировки материалов и сырья по трубам. Водопотребление на орошение.
презентация [1,5 M], добавлен 08.04.2013Обзор существующих методов деминерализации и выбор типа установки для получения обессоленной воды. Экономические показатели схемы получения деминирализованной воды и целесообразность её внедрения в производство на АО "Акрон" взамен существующей.
дипломная работа [904,5 K], добавлен 29.10.2009
