CC BY
52
Р. С. ВОЛКОВ, младший научный сотрудник кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов, Энергетический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета (Россия, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30; e-mail: [email protected])
Г. В. КУЗНЕЦОВ, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры теоретической и промышленной теплотехники, Энергетический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета (Россия, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30; e-mail: [email protected])
Е. Ю. КУРИЛЕНКО, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры строительной механики, Тюменский государственный архитектурно-строительный университет (Россия, 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2; e-mail: [email protected])
П. А. СТРИЖАК, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов, Энергетический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета (Россия, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30; e-mail: [email protected])
УДК 536.4
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ КАПЕЛЬ В ПАРОВОДЯНОМ ПОТОКЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ИСПАРЕНИЯ В ПЛАМЕННОЙ ЗОНЕ ГОРЕНИЯ
Проведено экспериментальное исследование макроскопических закономерностей влияния дисперсности капель жидкости (характеризуемой относительной концентрацией, размерами и расстояниями между ними) в пароводяном потоке на параметры их перемещения и испарения в пламенной зоне горения. Установлены характерные режимы коагуляции капель при движении через высокотемпературную пламенную зону. Выполнен анализ результатов экспериментов с использованием численного моделирования процессов тепломассопереноса и фазовых превращений. Определено влияние размеров, скоростей движения и дисперсности капель в паро-жидкостном потоке на температуру и концентрацию продуктов сгорания. Выделены специфические особенности движения капель воды в парожидкостном потоке через высокотемпературную газовую среду.
Ключевые слова: водяной пар; вода; капли; пароводяной поток; пламя; испарение; температура и концентрация продуктов сгорания.
Введение
Во многих современных технологиях пожаротушения, особенно опирающихся на применение капельных жидкостных потоков (например [1-8]), основное внимание уделяется, как правило, оптимальному выбору размеров капель и компонентов тушащего состава. Это, в первую очередь, обусловлено определяющим влиянием данных факторов на характеристики эндотермических фазовых превращений в зоне горения.
Теоретические [9-14] и экспериментальные [15-18] исследования позволили сформулировать основные положения теории тепломассопереноса и фазовых превращений при движении капель жидкостей (в том числе существенно неоднородного состава) через высокотемпературные газовые среды, соответствующие типичным пожарам. Установлены характерные масштабы влияния размеров, скоростей движения и состава жидкостей (воды и эмульсий на их
основе) на интегральные характеристики парообразования в зоне пламени [9-18]. Показано, что процессы движения сопровождаются эффектами дробления и коагуляции [18]. Это существенно затрудняет выбор оптимальных (с точки зрения ресурсоэффек-тивности) параметров распыления тушащего жидкостного состава в реальной практике. При этом эффект дробления приводит в основном к интенсификации испарения, а коагуляция оказывает разностороннее влияние [18]. Представляет интерес экспериментальное и теоретическое исследование влияния дисперсности капель в пароводяном потоке на характеристики их перемещения и испарения в пламенной зоне горения с учетом возможных эффектов коагуляции.
Цель настоящей работы — исследование влияния дисперсности капель в пароводяном потоке на характеристики их перемещения и испарения в пламенной зоне горения.
© Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Куриленко Е. Ю., Стрижах П. А., 2015
Экспериментальный стенд и методы исследований
Исследования выполнены с применением стенда [15-18], схема которого приведена на рис. 1. Для регистрации результатов использовалась аппаратура: высокоскоростная видеокамера 1 с форматом изображения 1024x1024 пикселей, частотой кадров до 105 в секунду; кросскорреляционная видеокамера 2 с форматом изображения 2048x2048 пикселей, частотой кадров 1,5 Гц, минимальной задержкой между кадрами 5 мкс; двойной импульсный твердотельный лазер 3 с длиной волны 532 нм, минимальной энергией в импульсе 70 мДж, максимальной длительностью импульса 12 нс, частотой повторений 15 Гц; синхронизирующий процессор 4 с максимальной дискретизацией сигналов 10 нс.
По аналогии с экспериментами, описанными в [15-18], применялся полый цилиндрический канал 14 (высота 1 м, внутренний и внешний диаметры 0,3 и 0,306 м) из огнеупорного жаростойкого стекла для регистрации исследуемых процессов в условиях интенсивных фазовых превращений. В основании канала 14 устанавливался другой полый цилиндр 15 (высота 0,1 м, внутренний и внешний диаметры 0,26 и 0,3 м), в межстеночное пространство которого заливали керосин (около 250 мл) и зажигали его перед проведением опытов. С помощью нагнетательной
Рис. 1. Схема экспериментального стенда: 1 — высокоскоростная видеокамера; 2 — кросскорреляционная видеокамера; 3 — двойной твердотельный импульсный лазер; 4 — синхронизатор ПК, кросскорреляционной камеры и лазера; 5 — световой "нож"; 6—генератор лазерного излучения; 7 — ПК; 8 — штатив; 9 — емкость с рабочей жидкостью; 10 — канал подачи рабочей жидкости; 11 —дозатор-распылитель; 12 — капли рабочей жидкости; 13 — уловитель; 14 — цилиндрический канал из жаростойкого светопрозрачного материала; 15 — полый цилиндр с горючей жидкостью во внутреннем пространстве; 16 — термопары; 17 — канал движения охлаждающей жидкости лазера; 18 — нагнетательная система вентиляции; 19 — пульт включения/отключения нагнетательной системы вентиляции
системы вентиляции 18 в канале 14 изменялась скорость движения продуктов сгорания керосина в диапазоне 0,1 < Ug < 2,5 м/с (где Ug — скорость газов). Температура газов в канале 14, контролируемая хро-мель-алюмелевыми термопарами 16 (диапазон измеряемых температур 273-1373 К, погрешность измерения +3,3 К), измерялась в трех точках по высоте канала (0,15; 0,50 и 0,85 м на оси его симметрии) и составляла (1070+30) К. Для генерации капель жидкости использовался распылитель 11. Контролировались следующие параметры капель: относительная объемная концентрация — объем капель жидкости на единицу объема газа (ym = 0,001^0,0012 м3/м3), размер (радиус) (0,05 < Rm < 2,5 мм) и скорость (0,5 < Um <5 м/с). Объемная концентрация капель жидкости в газовой среде выбиралась исходя из ограничений (по минимальному числу "трассеров" в регистрационных областях видеокадров) оптических методов Particle Image Velocimetry (PIV) [19-21] и Interferometric Particle Imaging (IPI) [22-24]. В качестве "трассеров" использовались частицы нано-порошка диоксида титана, которые в количестве 0,5 % по массе вводились в воду для повышения контрастности видеограмм. При обработке результатов экспериментов [15] установлено, что ввод "трассирующих" частиц диоксида титана в такой концентрации несущественно влияет на характеристики испарения и движения капель воды в высокотемпературной газовой среде.
При проведении экспериментов отслеживалось перемещение капель в зоне пламени с определением их размеров. Радиус Rm принят в качестве характерного размера капель. При Rm < 0,3 мм и конфигурациях, несущественно отличающихся от сферической (амплитуды деформации менее 10 % отрадиу-са сферы), для определения характерных размеров капель использовался метод IPI [22-24] с алгоритмами из [16-18]. Капли жидкости в регистрационной области многократно освещались "ножом" 5. При этом наблюдалась интерференция между отраженным и преломленным водой светом. Выполнялась процедура видеофиксации изображений с помощью кросскорреляционной камеры 2, и по числу наблюдаемых на видеограммах интерференционных полос [22-24] определялись размеры капель. При Rm > 0,3 мм и существенном отклонении конфигурации капель от сферы (вследствие ограничений метода IPI [22-24]) для фиксации изображений использовалась высокоскоростная камера 1. По изображениям определялись максимальные диаметры капель в пикселях (от 6 до 10 значений в зависимости от конфигурации), которые затем усреднялись (по числу измерений). С учетом масштабного коэффициента S (изменяющегося в диапазоне 10-50 мкм/пикс в зависимости от размеров регист-
рационных областей) рассчитывались радиусы Ят (процедура аналогична применяемой в экспериментальных исследованиях [15-18]).
Скорости движения капель жидкости и газов определялись по перемещениям "трассеров" с применением метода Р1У [19-21] и алгоритмов [15-18]. Измерение мгновенного поля скорости в заданном сечении полидисперсного газопарокапельного потока основано на измерении расстояния, преодолеваемого "трассерами", находящимися в плоскости сечения, за фиксированный интервал времени (принимаемый в соответствии с методиками [19-21] равным 100 мкс). Применялся кросскорреляцион-ный алгоритм, предполагающий использование метода быстрого преобразования Фурье с добавлением условий выполнения корреляционной теоремы [19-21].
Для контроля скорости газов и перед вводом капель жидкости в канал 14 в него вдувались частицы нанопорошка диоксида титана (от 5000 до 7000 частиц в соответствии с требованием по минимальному числу "трассеров" в расчетных областях видеокадров [19-21]). Затем регистрировались поля скоростей "трассеров" и распределения последних по радиусу канала 14. При достижении условий относительно равномерного движения газов с заданной скоростью (отклонения значений скоростей "трассеров" по радиусу не более 7 %) в канал вводились капли жидкости. Скорость каждой капли Пт определялась по скоростям содержащихся в ней "трассирующих" частиц (малые перемещения "трассеров" в капле незначительно влияют на скорость ее движения [15-18]).
Систематические погрешности определения размеров капель и скоростей "трассеров" составили соответственно 1,5 и 2,1 %. Максимальные случайные погрешности определения этих параметров (при выполнении от 7 до 10 экспериментов в идентичных условиях) достигали 4,2 %.
При проведении экспериментов в отличие от опытов, описанных в [17, 18], основное внимание уделялось анализу изменения расстояний между каплями Ьп в пламени, их размеров и траекторий движения, а также возможных режимов коагуляции. Для анализа результатов экспериментов использовалась модель тепломассопереноса, которая в отличие от постановок, принятых в [9-14], учитывает все основные процессы и факторы, характерные для системы капля воды - высокотемпературные газы.
Модель тепломассопереноса и методы решения
Применялись три типичные системы капли жидкости - высокотемпературные газы, отличающиеся взаимным расположением капель (рис. 2). Предполагалось, что капли воды движутся с безразмерной скоростью на некотором начальном расстоянии друг от другаЬп под действием сил тяжести и сопротивления в области, заполненной высокотемпературными газами (соответствующими типичным продуктам сгорания). Принято, что начальная температура капель 00 существенно ниже температуры газов 0^. Считалось, что капли прогреваются за счет теплопроводности. На границе жидкость -газ происходит их испарение. Пары воды вдуваются в высокотемпературную газовую среду и смешиваются с нагретыми газами. Вследствие эндотермического фазового превращения и вдува паров температура парогазовой смеси в непосредственной близости от капель снижается. В условиях интенсивного парообразования размеры капель уменьшаются (соответственно, меняется и расстояние между ними относительно начального значения Ьп). Через некоторое время происходит полное испарение капель, движущихся первыми в совокупности (назовем их каплями-лидерами) (см. рис. 2). Аналогично испаряются и все последующие капли.
© щ
о
г*
©
К
О)
Т
Ул
о
© т
V*
я
о 21
©
© ©
_______У 1
У* © Ул
© ©
1 УЛ А \ а
0 Л 2 К
Рис. 2. Постановка задачи тепломассопереноса для двух капель, движущихся последовательно (а); двух капель, движущихся параллельно (б); пяти капель (в): 1 — высокотемпературная газовая смесь; 2 — капли воды
Математическая модель (в постановке в безразмерных переменных для уменьшения вычислительных ресурсов), соответствующая принятой постановке задачи (см. рис. 2,а) и сформулированная согласно основным положениям [25-27], включает следующую систему нелинейных нестационарных дифференциальных уравнений в частных производных (0 < х < ха):
• 0 < Я < Яь, 0 < г < 2Х, 22 < 2 < 2з, 24 < 2 < 2 Я1 < Я < Яь, 21< 2 < 22, 2Ъ< 2 < 24:
1 501 52 01 1 501 52 0]
Бо1 5х 5Я2 Я 5Я 522 '
5 5х и Р з '5 2 { 5Я2 1 — Я 5 5Я ^ 5 2 522 )
С+ — 1; • 0< Я < Я1, 21< 2 < 22, 23< 2 < 24:
1 502 _ 52 02 1 502 52 02
Бо, 5х 5Я2 Я 5Я 52
2
2
Бо1 _
Р1С1
Бо2 _
Х2
р 2С 2
ОРз _
О гя
где х — безразмерное время;
ха — безразмерное время полного испарения капель;
Я, 2 — безразмерные координаты цилиндрической системы;
0 — безразмерная температура; Бо — число Фурье;
Су, Ск — безразмерные концентрации продуктов сгорания и паров воды; Ор — безразмерный диффузионный параметр; X — теплопроводность, Вт/(мК); 1т — характерный масштаб по времени, с; С — теплоемкость, Дж/(кг-К); 2т — характерный масштаб по координате, м; р — плотность, кг/м3; О — коэффициент диффузии, м2/с; индексы: 1 — парогазовая смесь, 2 — капля воды, 3 — пары воды.
Начальные (х — 0) условия (см. рис. 2,а):
• 0 — 00 при 0 < Я < Я£, 0 < 2 < 21, 22< 2 < 23, 24<2<2£; Я1<Я<Яь, 21<2<22, 23<2<24;
• 0 — 0у, Су—1, С„ — 0 при 0<Я<Я1, 21<2<422, 23 < 2 < 24.
Граничные условия (см. рис. 2,а) принимались следующие:
• на границах жидкость - газ (Я=Я1, 21 < 2< 22,
2з < 2 < 24; 2 , 2 22, 2 2з, 2 24,
0 < Я < Я1) для уравнения диффузии — краевые условия II рода с учетом вдува паров воды;
• на внешних границах (Я — 0, Я — Я£, 0 < 2 < 2£; 2 — 0, 2 — 2£, 0 < Я < Я£) для всех уравнений — условие равенства нулю градиентов соответствующих функций.
В отличие от моделей [10-14] для учета влияния вдува паров воды на условия теплообмена на границах жидкость - газ в соответствии с заключениями [25-27] для уравнений энергии выставлялись следующие краевые условия:
• Я = Я1, 21 < 2 < 22, 23 < 2 < 24:
50 2 Х1 50,
5Я
Х2 5Я
-
АТ X,
-РзСзУе(0з, -02,)^;
Х2
2 — 21, 2 — 22, 2 — 23, 2 — 24, 0< Я < Я1:
502 _ Х1 501
52 Х2 52
-
АТ X,
-РзСзV(0з, -02, )^ , Х2
где — тепловой эффект испарения, Дж/кг; Же — скорость испарения, кг/(м2-с); АТ — коэффициент для определения безразмерной температуры;
02,, 0з, — безразмерные температуры соответственно жидкости и паров на границе жидкость - газ.
Уравнение движения капли в условиях парообразования с учетом действия сил сопротивления и тяжести согласно представлениям [27] имеет следующий вид:
Л
зРз 4 Р2 2га
CX\Vd (
( ^ -и е) +,
где —скорость одиночной капли, м/с; иа(0) — и0; I — время, с;
га — радиус одиночной капли, м; ег — безразмерный коэффициент сопротивления; ие — скорость оттока паров воды с поверхности капли, м/с;
g — ускорение свободного падения, м/с2. Безразмерный коэффициент сопротивления с%, зависящий в общем случае от конфигурации поверхности тела, его положения относительно направления движения обтекающего потока и других факторов, определялся в соответствии с теорией [27]. Так, зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса (Яе), характеризующая влияние скорости движения и размера га капли на силу сопротивления, при аппроксимации корреляционных кривых Шиллера-Неймана и Озеена для возможного диапазона изменения Яе в рассматриваемых системах имеет вид [27]:
сх — 24,3Re-0,б35.
2
2
т
Для определения коэффициента сопротивления с учетом несферичности капли, ее нестационарного движения, испарения и конвективных течений внутри обтекаемого газовым потоком тела использовалось следующее выражение [27]:
1 1+ 2ц2/(3цз) х
сх = 24,3к в + 1 1 + цз
х (А + 1)
1,2 ± 0,03
Ке
0,635
где — безразмерный геометрический коэффициент, учитывающий отклонение формы обтекаемого тела от сферы [27]; в — число переноса Сполдинга; ц — динамическая вязкость, кг/(м-с); А — безразмерный комплекс, характеризующий относительное ускорение капель. Соотношение 1/(В + 1) представляет собой коэффициент, описывающий влияние процесса испарения капли на силу сопротивления:
В =
С 2(Т3д ^ ) ве + 41 №
где Т2з, Т3з — размерные аналоги 02^, 03^, К; 4 — поток тепла к капле, Вт/м2 [27]. 1 + 2 Ц 2/(3 ц 3)
Выражение
представляет собой
1+ Ц2/Ц3
коэффициент, учитывающий возможные конвективные течения внутри капли [27].
12 ± 0 03
Выражение (А +1) , характеризует ускоренное движение тела [27]:
А =
Для вычисления массовой скорости испарения воды использовалось выражение [27]:
В Рп - Р №е = —---1 1 -,
е 1 - крр V2пЯ1Те/М '
где В — безразмерный коэффициент испарения (конденсации);
кр — безразмерный коэффициент скорости испарения;
Р — давление насыщенных паров воды, Н/м2; Р — давление паров воды вблизи границы испарения, Н/м2;
универсальная газовая постоянная,
Дж/(мольК);
Те — температура поверхности капли, К;
М — молярная масса, кг/кмоль.
Принято считать [28], что достоверной экспериментальной информации о коэффициентах испарения р и кр опубликовано очень мало, а теоретические методы их определения находятся на начальной стадии своего развития. Поэтому значения этих
коэффициентов принимались р = 0,1 и кр = 0,4 в соответствии с условиями протекания рассматриваемых процессов исходя из физических представлений авторов [28].
Для вычисления давления паров воды использовалось уравнение Клапейрона-Менделеева [29].
Толщина испарившегося слоя жидкости 1е (м), характеризующая убыль массы капли в единицу времени, рассчитывалась аналогично [9-14] по формуле
1е =
Можно отметить, что зависимость 1е = /(г) существенно нелинейна. Это обусловлено тем, что массовая скорость испарения №е изменяется во времени нелинейно [28, 30, 31].
Для перехода к безразмерным переменным в качестве масштабных величин по аналогии с [12-14] использовались: усредненный характерный размер капли гт =1 мм, масштаб времени гт = 1 с, температура Тт = 1000 К и скорость ит = 1 м/с. Теплофизи-ческие характеристики капель и газов, а также алгоритмы численного решения задачи тепломассо-переноса и методы аналогичны используемым в постановках [12-14].
Методика оценки достоверности результатов выполненных теоретических исследований, основанная на проверке консервативности применяемой разностной схемы, аналогична используемым в исследованиях [32-35].
Результаты и их обсуждение
В результате анализа видеограмм экспериментов установлено несколько режимов коагуляции капель при движении их через пламя. Так, в частности, при слежении за изменением расстояний между каплями и температуры парогазовой смеси в следе капель выявлено, что коагуляция последних может реализовываться в трех режимах:
1) движущиеся в следе капли догоняют идущие впереди (рис. 3);
2) капли изменяют направление своего движения на противоположное вследствие сил сопротивления газового потока и коагулируют с идущими следом каплями (рис. 4);
3) капли вследствие реализации фазовых превращений коагулируют с движущимися на некотором расстоянии от них каплями (рис. 5).
Причины реализации выявленных режимов коагуляции установлены с использованием видеограмм экспериментов и численного моделирования (постановки на рис. 2). Так, например, первый режим обусловлен существенным замедлением движения идущих первыми капель при парообразовании и созданием условий (за счет снижения температуры в следе) для значительно менее интенсивного испарения каждой последующей капли. Идущие пер-
д А у
Рис. 3. Последовательные кадры видеограмм при реализации первого режима коагуляции: а — г — 0; б — г — 0,15 мс; в — г — 0,з мс; г — г — 0,45 мс; д — г = 0,6 мс; е — г — 0,75 мс
Рис. 4. Последовательные кадры видеограмм при реализации второго режима коагуляции: а — г — 0; б — г —0,1 мс; в — г — 0,2 мс; г — г — 0,з мс; д — г = 0,4 мс; е — г — 0,5 мс
+ У
Рис. 5. Последовательные кадры видеограмм при реализации третьего режима коагуляции: а — г — 0; б — г — 0,125 мс; в — г — 0,25 мс; г — г — 0,з75 мс
выми капли практически останавливаются за счет встречного движения восходящих продуктов сгорания и интенсивного уноса массы при парообразовании, а движение следующих за ними капель ускоряется (вследствие уменьшения скорости фазового перехода и температуры продуктов сгорания во фронте движения). Через определенный промежу-
ток времени эти капли догоняют значительно испарившиеся капли-лидеры и сливаются с ними, продолжая движение уже в виде "объединенных" капель. Этот процесс может продолжаться до полного испарения всех капель распыленной жидкости.
Проведенные эксперименты показали, что доля испарившихся капель в зависимости от их харак-
терных размеров (от 0,05 мм до 2,5 мм) существенно различается. В частности, установлено, что при Ят < 0,17 мм испаряется практически 100 % капель в канале длиной 1 м, при 0,17 < Ят < 0,з мм — около 70 %, при Ят « 0,5 мм — до 20 %, а при Ят ^ 2,5 мм — не более 8 %. Как следствие, существенно уменьшается относительная концентрация капель в потоке высокотемпературных газов ат: ат ^ 0 — для малых капель (Ят < 0,2 мм); ат ~ 0,7 — для средних (0,2 < Ят < 0,4 мм); ат — 0,з — для крупных (по начальным размерам) капель. Изменение значений ат и Ят в процессе движения капель через высокотемпературные газы характеризует существенно нелинейный и нестационарный процесс. Очевидно, это обусловлено зависимостью скорости парообразования Же от температуры поверхности Те каждой капли жидкости.
На рис. 6 приведены значения Же, установленные по результатам обработки экспериментальных данных и проведенного численного моделирования. Видно, что они существенно нелинейно (в несколько раз) увеличиваются при росте температуры поверхности капли. При этом можно отметить удовлетворительное отличие теоретических и экспериментальных значений Же (в том числе при относительно низких температурах [27]). В частности, по результатам измерений массы и размеров капель на входе и выходе из высокотемпературного канала установлено, что средняя скорость испарения воды составляет около 0,241-0,278 кг/(м2-с). Численные исследования показали, что температура поверхностей капель Те при Ту « 1100 К может возрастать от з50 до з70 К с увеличением времени перемещения в газовой среде, причем этот процесс носит нелинейный характер. При таких значениях Те скорость испарения изменяется от 0,1зб до 0,261 кг/(м2-с).
В результате численного моделирования установлен нелинейный характер прогрева капель в процессе движения через высокотемпературную смесь. Так, например, на рис. 7 представлено распределение температур в капле в разные моменты времени при внешней температуре газов около 1100 К. Из графиков видно, что температура капли (в том числе ее поверхности Те) вследствие ее прогрева с ростом времени значительно повышается. Это приводит к интенсификации фазовых превращений и, как показали численные исследования, к существенному изменению скоростей движения капель. В частности, выявлено, что с ростом массы вдуваемых паров размер буферного слоя вокруг капли значительно увеличивается. Как следствие, наблюдается рост сил сопротивления, и движение капель-лидеров замедляется, а идущие следом капли догоняют их и коагулируют с ними.
Же, кг/(м2-с)
0,25 0,20 0,15 0,10 0,05
лЛ ♦
о
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Ту, К
Рис. 6. Зависимость скорости испарения капель воды от температур их поверхности: 1,2 — теоретические и экспериментальные значения; 3 —экспериментальные значения из [27]
Рис. 7. Распределение температуры в капле воды при начальных размерах та — 0,25 мм, — 1 мм и температуре газов Ту — 1100 К в разные моменты времени
Эти процессы приводят к значительным изменениям концентрации и температуры продуктов сгорания между каплями в водяном потоке. В частности, с использованием разработанных моделей тепломассопереноса (см. рис. 2) установлены типичные изотермы и изолинии концентраций продуктов сгорания в малой окрестности капель (рис. 8).
На рис. 9 представлены значения температур Ту и концентраций Су в следе капель при различных расстояниях между ними. Аналогично исследованиям с упрощенной моделью [14] можно выделить расстояния Ьп, при которых значения Ту и Су минимальны. При этом если рассматривать параметр 5* [14], иллюстрирующий отношение общей начальной площади поверхности испарения совокупности капель Бе к общей начальной площади поверхности Бк занимаемого ими объема, то можно отметить соизмеримый эффект как для двух параллельных капель, так и для пяти. Эти результаты позволяют
84 х, мм
Рис. 8. Температурное поле (а), изотермы (б) и концентрации продуктов сгорания (в) при = 0,25 мм, =1 мм, Ьп = 0,5 мм, Ту = 1100 К: 1 — парогазовая смесь; 2 — капли воды
объяснить реализацию первого режима коагуляции (см. рис. 3).
Второй режим коагуляции (см. рис. 4) реализуется вследствие уноса капель воды формирующимся потоком продуктов сгорания. Так, при численных и экспериментальных исследованиях установлены соотношения начальных скоростей газов, а также скоростей и размеров капель, при которых происходит унос последних и реализация второго режима коагуляции. При Пт « и в рассматриваемой области смешения потоков существенно меньшая доля
500
0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 5*
Ч
0,25 0,20 0,15 0,10 0,05
°0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 5*
Рис. 9. Зависимость температуры (а) и концентрации (б) продуктов сгорания в следе капель от расстояний между ними для модели: 1 — с двумя последовательно перемещающимися каплями; 2 — с двумя параллельно движущимися каплями; 3 — с пятью каплями
капель жидкости (только при Ят <0,17 мм) изменяет направление своего движения относительно начального на противоположное. При начальном соотношении ит > и от 70 до 90 % капель (даже при Ят <0,17 мм) сохраняют направление движения, соответствующее направлению их ввода в высокотемпературную газовую среду. При этом с ростом размеров Ят число таких капель нелинейно увеличивается.
В результате обобщения экспериментальных данных с использованием разработанных моделей теп-ломассопереноса установлен параметр, который можно использовать при численном определении условий уноса капель газами. Так, в рассмотрение введен параметр у у, характеризующий соотношение сил сопротивления Га и тяжести Гт, действующих на каплю. Значения Га и Гт вычислялись в соответствии с положениями теории тепломассопереноса и гидродинамики в газокапельных потоках [27].
Исходя из анализа рис. 10, можно сформулировать условие торможения капель в виде у у = 1. При у у < 1 капли сохраняют начальное направление движения, а при уу > 1 уносятся газовым потоком. Параметр у у можно использовать при прогнозировании второго режима коагуляции.
№
Рис. 10. Соотношение сил сопротивления и тяжести, действующих на капли воды при уносе газами
Третий режим коагуляции (см. рис. 5) реализуется при движении нескольких капель разных размеров на некотором расстоянии друг от друга (условно это движение можно назвать параллельным). Нарис. 11 приведены типичные поля скоростей "трассеров", соответствующих каплям воды и высокотемпературным газам при реализации третьего режима.
В результате численного моделирования установлено, что вследствие испарения капель воды и, соответственно, уменьшения их размеров довольно значительно изменяется давление парогазовой смеси в малой окрестности поверхности капель. Кроме того, при уменьшении размеров капли уменьшаются и характерные размеры их "температурных следов" (областей в следе капель, в которых температура продуктов сгорания снижается до умеренных значений — не более 400 К). Вследствие изменения температуры и давления парогазовой смеси между каплями за счет сил термофореза и турбофореза [27] расстояние между параллельно перемещающимися капля-
ми Ьп уменьшается или возрастает. При повышении скоростей испарения капель параметр Ьп растет, при снижении — уменьшается.
Можно отметить, что третий режим, как правило, реализуется совместно со вторым вследствие существенного изменения скоростей движения капель в потоке высокотемпературных продуктов сгорания. Поэтому идентификация этих двух режимов достаточно сложна и, как показали проведенные эксперименты, возможна только при использовании подходов высокоскоростной "трассерной" визуализации. В то же время объяснение причин их реализации возможно только по результатам численного моделирования с учетом всех основных процессов тепломассопереноса и фазовых превращений.
При анализе режимов коагуляции капель воды в области высокотемпературных газов установлены характерные особенности столкновения капель. Так, например, на рис. 12 приведены типичные видеокадры с иллюстрацией процесса столкновения двух капель с существенно различающимися размерами. Эксперименты показали, что при "касательном" столкновении двух капель (особенно при различии их характерных размеров в несколько раз) происходит их кратковременное слияние и затем дробление на две капли с размерами, близкими к начальным (см. рис. 12). При "лобовом" столкновении капель происходит их слияние и далее движение продолжает "объединенная" капля. В то же время эксперименты показали, что характеристики процессов столкновения капель существенно изменяются при варьировании размеров и скоростей перемещения капель, а также углов пересечения их траекторий движения. Анализ результатов проведенных экспериментов, а также заключений, данных в [зб-з9],
м/с ит, м/с 1,9630
Рис. 11. Поле (а) и изолинии (б) скоростей "трассеров" при ит рости "трассеров"; ит — абсолютная скорость "трассеров")
1,7990 1,6360 1,4730 1,3100 1,1470 0,9837 0,8205 0,6574 0,4942 0,3311 0,1679
0,004756 и I)оявд -1 довдз&ззеягаз х "о
1,5 м/с и и.. — 1 м/с (иу — продольная составляющая ско-
Рис. 12. Последовательные кадры видеограмм столкновения капель воды в потоке высокотемпературных газов: а — г = 0; б — г = 0,1 мс; в — г = 0,2 мс; г — г = 0,3 мс; д — г = 0,4 мс; е — г = 0,5 мс
позволяет сделать вывод о том, что определение возможных режимов столкновений капель представляет собой перспективную задачу, которую можно решить с использованием экспериментальных методик, разработанных на базе панорамных оптических методов "трассерной" визуализации.
Из анализа условий снижения температуры и концентрации продуктов сгорания с учетом различных режимов коагуляции капель воды в рассматриваемых условиях установлено, что действие эффектов эндотермических фазовых превращений на подавление пламени и реакции окисления можно максимизировать только при распределенном во времени и пространстве полидисперсном распылении жидкости. В таком случае возможно существенное снижение затрачиваемых ресурсов жидкостных тушащих составов и повышение эффективности их использования.
Заключение
Установленные в экспериментах особенности перемещения и испарения капель воды в зоне пламени иллюстрируют определяющее влияние на них процессов коагуляции. При этом выявлено несколько режимов реализации упомянутых процессов. Разработанные модели тепломассопереноса позволяют прогнозировать режим и характеристики коагуляции капель в пламени при различной дисперсности и размерах последних. Как следствие, при их применении возможно вычисление параметров распыления воды (размеры, дисперсность, скорости движения) в зоне пламени, обеспечивающих ее полное испарение и требуемое снижение температуры, а также концентрации продуктов сгорания.
***
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект 14-39-00003).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Wighus R. Water mist fire suppression technology — status and gaps in knowledge // Proceedings of the International Water Mist Conference. — Vienna, 2001. — P. 1-26.
2. KarpovA. I., Novozhilov V.B., GalatA.A., Bulgakov V.K. Numerical modeling ofthe effect of fine water mist on the small scale flame spreading over solid combustibles // Fire Safety Science: Proceeding of Eight International Symposium. — 2005. — Vol. 27. — P. 753-764.
3. СоковиковВ. В., Тугое A. H., ГришинВ. В., Камышев В. Н. Автоматическое водяное пожаротушение с применением тонкораспыленной воды на электростанциях // Энергетик. — 2008. — № 6. — С. 37-38.
4. Сегаль М.Д. Использование тонкораспыленной воды для повышения противопожарной защиты кабельных сооружений АЭС // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — 2011. — №4.— С. 61-64.
5. Корольченко Д. A., Громовой В. Ю., Ворогушин О. О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях // Пожаровзрывобезопасность. — 2011. — Т. 20, № 11. — С. 54-57.
6. Abbud-MadridA., Watson D., McKinnon J. T. On the effectiveness of carbon dioxide, nitrogen and water mist for the suppression and extinction of spacecraft fires // Suppression and Detection Research and Applications Conference. Orlando, USA, 2007.
7. Carriere T., ButzJ.R., NahaS., Brewer A., Abbud-Madrid A. Fire suppression test using a handheld water mist extinguisher designed for the International Space Station // 42rd International Conference on Environmental Systems. California, USA, 2012.
8. RodriquezB., Young G. Development of International Space Station fine water mist portable fire extin-quisher // 43rd International Conference on Environmental Systems. Vail, CO, 2013.
9. Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижах П. А. Численная оценка оптимальных размеров капель воды в условиях ее распыления средствами пожаротушения в помещениях // Пожаровзрывобез-опасность. — 2012. — Т. 21, № 5. — С. 74-78.
10. СтрижакП. А. Численное исследование условий испарения совокупности капель воды при движении в высокотемпературной газовой среде // Пожаровзрывобезопасность. — 2012. — Т. 21, №8.— С. 26-31.
11. Стрижах П. А. Численный анализ процесса испарения капли, движущейся в струе воды через высокоскоростные продукты сгорания // Пожаровзрывобезопасность. — 2012. — Т. 21, № 9. — С. 17-22.
12. ГлушковД. О., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Численное исследование тепломассопереноса при движении "тандема" капель воды в высокотемпературной газовой среде // Тепловые процессы в технике. — 2012. — № 12.— С. 531-538.
13. Высокоморная О. В., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Тепломассоперенос при движении капель воды в высокотемпературной газовой среде // Инженерно-физический журнал. — 2013. — Т. 86, № 1. —С. 59-65.
14. Стрижак П. А. Влияние распределения капель в "водяном снаряде" на температуру и концентрацию продуктов сгорания в его следе //Инженерно-физический журнал. — 2013. — Т. 86, № 4.
— С. 839-848.
15. Волков Р. С., Высокоморная О. В., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Экспериментальное исследование изменения массы капель воды при их движении через высокотемпературные продукты сгорания // Инженерно-физический журнал. — 2013. — Т. 86, № 6. — С. 1327-1332.
16. Волков Р. С., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Экспериментальное исследование полноты испарения распыленной воды при ее движении через пламя // Пожаровзрывобезопасность. —2013. — Т. 22, № 10.— С. 15-24.
17. Волков Р. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Экспериментальное исследование особенностей движения капель распыленной тушащей жидкости на входе в зону пламени // Пожаровзрывобезопасность. — 2013. — Т. 22, № 12. — С. 16-23.
18. Волков Р. С., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Особенности испарения двух капель воды, движущихся последовательно через высокотемпературные продукты сгорания // Теплофизика и аэромеханика. — 2014. — Т. 21, № 2. — С. 269-272.
19. Keane R. D., Adrian R. /.Theory of cross-correlation analysis of PIV images // Applied Scientific Research. — 1992. — Vol. 49. — P. 191-215.
20. Westerweel /.Fundamentals of digital particle image velocimetry // Measurement Science and Technology. — 1997. — Vol. 8. — P. 1379-1392.
21. FoucautJ. M., Stanislas M. Some considerations on the accuracy and frequency response of some derivative filters applied to particle image velocimetry vector fields // Measurement Science and Technology. — 2002. — Vol. 13.—P. 1058-1071.
22. Ахметбеков Е. К., Маркович Д. М., Токарев М. П. Корреляционная коррекция в методе слежения за частицами в потоках // Вычислительные технологии. — 2010. — Т. 15, № 4. — С. 57-72.
23. Damaschke N., Nobach H., Tropea C. Optical limits of particle concentration for multi-dimensional particle sizing techniques in fluid mechanics // Experiments in Fluids. — 2002. — Vol. 32, No. 2. — P. 143-152.
24. БильскийА. В., Ложкин Ю. А., Маркович Д. М. Интерферометрический метод измерения диаметров капель // Теплофизика и аэромеханика. —2011. —Т. 18, № 1. — С. 1-13.
25. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. — М.: Наука, 1987.
— 490 с.
26. Пасконов В. М., Полежаев В. И., Чудов Л. А. Численное моделирование процессов тепло- и мас-сообмена. — М. : Наука, 1984. — 277 с.
27. Терехов В. И., Пахомов М. А. Тепломассоперенос и гидродинамика в газокапельных потоках. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2009. — 284 с.
28. Муратова Т. М., Лабунцов Д. А. Кинетический анализ процессов испарения и конденсации // Теплофизика высоких температур. — 1969. — Т. 7. № 5. — С. 959-967.
29. Кнаке О., Странский И. Н. Механизм испарения // Успехи физических наук. — 1959. — Т. 68, №2. — C. 261-305.
30. Авдеев А. А., Зудин Ю. Б. Кинетический анализ интенсивного испарения (метод обратных балансов) // Теплофизика высоких температур. — 2012. — Т. 50, № 4. — С. 565-574.
31. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. — М. : Атомиздат, 1979. — 416 с.
32. Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Особенности зажигания парогазовой смеси нагретой до высоких температур металлической частицей // Пожаровзрывобезопасность. — 2008. — Т. 17, № 3. — С. 26-32.
33. Захаревич А. В., Стрижак П. А. Пожарная опасность взаимодействия источников ограниченного теплосодержания с легковоспламеняющимися жидкостями // Пожарная безопасность. — 2011.—№4.— С. 70-75.
34. ГлушковД. О., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Численное моделирование твердофазного зажигания металлизированного конденсированного вещества нагретой до высоких температур частицей // Химическая физика. — 2011. — № 12. — С. 35-42.
35. Жданова А. О., Кузнецов Г. В., СтрижакП. А. Влияние распределения капель воды в "водяном снаряде" на температуру в его следе // Пожаровзрывобезопасность. — 2013. — Т. 22, № 2. — С. 9-17.
36. Aggarwal S. K., Peng F. A review of droplet dynamics and vaporization modeling for engineering calculations // J. Eng. for Gas Turbines and Power. — 1995. — Vol. 117. — P. 453-461.
37. ShreiberA. A., Podvisotski A. M., Dubrovski V.V.Deformation and breakup of drops by aerodynamic loads // Atomization and Sprays. — 1996. — Vol. 6, No. 6. — P. 667-692.
38. Eggers J., Villermaux E. Physics of liquid jets // Rep. Prog. Phys. — 2008. — Vol. 71, 036601.
39. Sprittles J. E., Shikhmurzaev Y.D. Coalescence of liquid drops: Different models versus experiment // Phys. Fluids. — 2012. — Vol. 24, 122105.
Материал поступил в редакцию 15 октября 2014 г.
= English
DROPLETS DISPERSION INFLUENCE IN THE VAPOR-AND-WATER FLOW ON CHARACTERISTICS OF THEIR MOVEMENT AND EVAPORATION IN THE COMBUSTION FLAME ZONE
VOLKOV R. S., Low Researcher of Automation Thermal and Power Processes Department, Institute of Power Engineering, National Research Tomsk Polytechnic University (Lenina Avenue, 30, Tomsk, 634050, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
KUZNETSOV G. V., Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of Theoretical and Industrial Heat Engineering Department, Institute of Power Engineering of National Research Tomsk Polytechnic University (Lenina Avenue, 30, Tomsk, 634050, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
KURILENKO E. Yu., Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of Construction Mechanics Department, Tyumen State University of Architecture and Civil Engineering (Lunacharskogo St., 2, Tyumen, 625001, Russian Federation; e-mail: [email protected])
STRIZHAK P. A., Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor of Automation Thermal and Power Processes Department, Institute of Power Engineering, National Research Tomsk Polytechnic University (Lenina Avenue, 30, Tomsk, 634050, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
ABSTRACT
The article presents experimental and numerical investigation results of droplets dispersion influence in the vapor-and-water flow on characteristics of their movement and evaporation in the combustion flame zone. High-performance computer systems, methods of high-speed video registration and also modern technical means on the basis of panoramic optical methods of multiphase flows diagnostic were used for the experimental researches. It is established that the systematic measurement errors of droplets sizes and velocities are no more than 1.5 and 2.1 %.
Several characteristic modes of droplets coagulation at the movement through a flame are identified. The emergence reasons of each of the revealed modes are established and the corresponding images are presented. The typical videograms and velocity fields illustrating a turn of a vapor-droplet flow by a counter flow of high-temperature gases are shown. With use of numerical simulation methods the distributions of temperatures and concentration of combustion products in the vicinity
of water droplets are received. As a result of experimental and numerical results comparison the parameter characterizing a condition of braking and the subsequent droplets ablation is received. It is shown that for a choice of water dispersion parameters in a flame zone it is expedient to use
the developed theoretical models and experimental results.
Keywords: water vapor; water; droplets; vapor-and-water flow; flame; evaporation; temperature and
concentration of combustion products.
REFERENCES
1. Wighus R. Water mist fire suppression technology — status and gaps in knowledge. Proceedings of the International Water Mist Conference, Vienna, 2001, pp. 1-26.
2. Karpov A. I., Novozhilov V. B., Galat A. A., Bulgakov V. K. Numerical modeling of the effect of fine water mist on the small scale flame spreading over solid combustibles. Fire Safety Science: Proceeding of Eight International Symposium, 2005, vol. 27, pp. 753-764.
3. Sokovikov V. V., Tugov A. N., GrishinV. V., KamyshevV. N. Avtomaticheskoye vodyanoye pozharo-tusheniye s primeneniyem tonkoraspylennoy vody na elektrostantsiyakh [Automatic water fire extinguishing with using of sprayed water at power plants]. Energetik — Power Engineer, 2008, no. 6, pp. 37-38.
4. Segal M. D. Ispolzovaniye tonkoraspylennoy vody dlya povysheniya protivopozharnoy zashchity ka-belnykh sooruzheniy AES [The water mist system for cable construction of nuclear power plant fire protection]. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy — Problems of Safety and Emergency Situations, 2011, no. 4, pp. 61-64.
5. Korol'chenko D. A., Gromovoy V. Yu., Vorogushin O. O. Primeneniye tonkoraspylennoy vody dlya tusheniya pozharov v vysotnykh zdaniyakh [Fire extinguishing in tall buildings by using water mist systems]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2011, vol. 20, no. 9, pp. 54-57.
6. Abbud-Madrid A., Watson D., McKinnon J. T. On the effectiveness of carbon dioxide, nitrogen and water mist for the suppression and extinction of spacecraft fires. Suppression and Detection Research and Applications Conference, Orlando, USA, 2007.
7. Carriere T., Butz J. R., Naha S., Brewer A., Abbud-Madrid A. Fire suppression test using a handheld water mist extinguisher designed for the International Space Station. 42rd International Conference on Environmental Systems, California, USA, 2012.
8. Rodriquez B., Young G. Development of International Space Station fine water mist portable fire extin-quisher. 43rdInternational Conference on Environmental Systems, Vail, CO, 2013.
9. VolkovR. S., KuznetsovG. V., StrizhakP. A. Chislennayaotsenkaoptimalnykhrazmerovkapelvody v usloviyakh yeye raspyleniya sredstvami pozharotusheniya v pomeshcheniyakh [Numerical estimation of optimum sizes for water drops at the conditions of its dispersion by firefighting devices at placements]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2012, vol. 21, no. 5, pp. 74-78.
10. Strizhak P. A. Chislennoye issledovaniye usloviy ispareniya sovokupnosti kapel vody pri dvizhenii v vysokotemperaturnoy gazovoy srede [Numerical investigation of evaporation conditions for set of water drops at the moving after high temperature gas mixture]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2012, vol. 21, no. 8, pp. 26-31.
11. Strizhak P. A. Chislennyy analiz protsessa ispareniya kapli, dvizhushcheysya v struye vody cherez vysokoskorostnyye produkty sgoraniya [Numerical analysis of evaporation process for droplet moving at the water jet through high temperature combustion products]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2012, vol. 21, no. 9, pp. 17-22.
12. Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Chislennoye issledovaniye teplomassoperenosa pri dvizhenii "tandem" kapel vody v vysokotemperaturnoy gazovoy srede [Numerical research of heat-and-mass transfer at movement of water drops "tandem" in the hight temperature gas mixture]. Teplo-vyyeprotsessy v tekhnike — Thermal Processes in Engineering, 2012, vol. 21, no. 12, pp. 531-538.
13. Vysokomornaya O. V., KuznetsovG. V., StrizhakP. A. Teplomassoperenos pri dvizhenii kapel vody v vysokotemperaturnoy gazovoy srede [Heat-and-mass transfer at water drops movement in the high-temperature gas mixture]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal—Jornal ofEngineering Physics and Thermo-physics, 2013, vol. 86, no. 1, pp. 59-65.
14. Strizhak P. A. Vliyaniye raspredeleniya kapel v "vodyanom snaryade" na temperature i kontsentratsiyu produktov sgoraniya v yego slede [Influence of droplet distribution in a "water slug" on the temperature and concentration of combustion products in its wake]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal — Jornal of Engineering Physics and Thermophysics, 2013, vol. 86, no. 4, pp. 839-848.
15. Volkov R. S., Vysokomornaya O. V., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Eksperimentalnoye issledova-niye izmeneniya massy kapel vody pri ikh dvizhenii cherez vysokotemperaturnyye produkty sgoraniya [Experimental study of the change in the mass of water droplets in their motion through high-temperature combustion products]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal — Jornal of Engineering Physics and Thermo-physics, 2013, vol. 86, no. 6, pp. 1327-1332.
16. Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Eksperimentalnoye issledovaniyepolnoty ispareniya ras-pylennoy vody pri yeye dvizhenii cherez plamya [Experimental investigation of evaporation integrity for sprayed water at moving through flame]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2013, vol. 22, no. 10, pp. 15-24.
17. Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Eksperimentalnoye issledovaniye osobennostey dvizhe-niya kapel raspylennoy tushashchey zhidkosti na vkhode v zonu plameni [Experimental investigation of sprayed extinguishing liquid drops moving features on the entering into the flame]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2013, vol. 22, no. 12, pp. 16-23.
18. Volkov R. S., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Osobennosti ispareniya dvukhkapel vody, dvizhushchikh-sya posledovatelno cherez vysokotemperaturnyye produkty sgoraniya [Evaporation of two liquid droplets moving sequentially through high-temperature combustion products]. Teplofizika i aeromekhanika — Thermophysics and Aeromechanics, 2014, vol. 21, no. 2, pp. 269-272.
19. Keane R. D., Adrian R. J. Theory of cross-correlation analysis of PIV images. Applied Scientific Research, 1992, vol. 49, pp. 191-215.
20. Westerweel J. Fundamentals of digital particle image velocimetry. Measurement Science and Technology, 1997, vol. 8, pp. 1379-1392.
21. Foucaut J. M., Stanislas M. Some considerations on the accuracy and frequency response of some derivative filters applied to particle image velocimetry vector fields. Measurement Science and Technology, 2002, vol. 13, pp. 1058-1071.
22. Akhmetbekov Ye. K., Markovich D. M., Tokarev M. P. Korrelyatsionnaya korrektsiya v metode sle-zheniya za chastitsami v potokakh [Correlation correction in a method of tracking particles in streams]. Vychislitelnyye tekhnologii — Computing Technologies, 2010, vol. 15, no. 4, pp. 57-72.
23. Damaschke N., Nobach H., Tropea C. Optical limits of particle concentration for multi-dimensional particle sizing techniques in fluid mechanics. Experiments in Fluids, 2002, vol. 32, no. 2, pp. 143-152.
24. Bilskiy A. V., Lozhkin Yu. A., Markovich D. M. Interferometricheskiy metod izmereniya diametrov kapel [Interferometric method for measurement of droplets diameters]. Teplofizika i aeromekhanika — Thermophysics and Aeromechanics, 2011, vol. 18, no. 1,pp. 1-13.
25. Frank-Kamenetskiy D. A. Diffuziya i teploperedacha v khimicheskoy kinetike [Diffusion and heat transfer in chemical kinetics]. Moscow, Nauka Publ., 1987. 490 p.
26. Paskonov V. M., Polezhaev V. I., Chudov L. A. Chislennoye modelirovaniyeprotsessov teplo- i masso-obmena [Numerical simulation ofheat-and mass transfer processes]. Moscow, Nauka Publ., 1984.277 p.
27. Terekhov V. I., Pakhomov M. A. Teplomassoperenos i gidrodinamika v gazokapelnykh potokakh [Heat-and-mass transfer and hydrodynamics in a gas-droplet streams]. Novosibirsk, Publishing House of the NSTU, 2009. 284 p.
28. Muratova T. M., Labuntsov D. A. Kineticheskiy analiz protsessov ispareniya i kondensatsii [Kinetic analysis of evaporation and condensation processes]. Teplofizika vysokikh temperatur — High Temperature, 1969, vol. 7, no. 5, pp. 959-967.
29. KnakeO., Stranskiy I. N. Mekhanizm ispareniya [The mechanism of evaporation]. Uspekhifizicheskikh nauk — Achievements of Physical Sciences, 1959, vol. 68, no. 2, pp. 261-305.
30. Avdeev A. A., Zudin Yu. B. Kineticheskiy analiz intensivnogo ispareniya (metod obratnykh balansov) [Kinetic analysis of intensive evaporation (the method of inverse balances)]. Teplofizika vysokikh temperatur — High Temperature, 2012, vol. 50, no. 4, pp. 565-574.
31. Kutateladze S. S. Osnovy teorii teploobmena [Bases ofthe heat exchange theory]. Moscow, Atomizdat, 1979. 416 p.
32. Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Osobennosti zazhiganiya parogazovoy smesi nagretoy do vysokikh temperatur metallicheskoy chastitsey [The ignition features of steam-gas mix by the metal particle heated to high temperatures]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2008, vol. 17, no. 3, pp. 26-32.
33. Zakharevich A. V., StrizhakP. A. Pozharnayaopasnostvzaimodeystviyaistochnikovogranichennogo teplosoderzhaniya s legkovosplamenyayushchimisya zhidkostyami [Fire danger of interaction of limited heat content sources with flammable liquids]. Pozharnaya bezopasnost — Fire Safety, 2011, no. 4, pp. 70-75.
34. Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Chislennoye modelirovaniye tverdofaznogo zazhiga-niya metallizirovannogo kondensirovannogo veshchestva nagretoy do vysokikh temperatur chastitsey [Numerical simulation of solid-phase ignition of metallized condensed matter by a particle heated to a high temperature]. Khimicheskaya fizika — Physical Chemistry, 2011, no. 12, pp. 35-42.
35. Zhdanova A. O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Vliyaniye raspredeleniya kapel vody v "vodyanom snaryade" na temperaturu v yego slede [Influence of water droplets distribution in the "water shell" on temperature in follow movement]. Pozharovzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2013, vol. 22, no. 2, pp. 9-17.
36. Aggarwal S. K., Peng F. A review of droplet dynamics and vaporization modeling for engineering calculations. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 1995, vol. 117, pp. 453-461.
37. Shreiber A. A., Podvisotski A. M., Dubrovski V. V. Deformation and breakup of drops by aerodynamic loads. Atomization and Sprays, 1996, vol. 6, no. 6, pp. 667-692.
38. Eggers J., VillermauxE. Physics of liquid jets. Reports on Progress in Physics, 2008, vol. 71,036601.
39. Sprittles J. E., Shikhmurzaev Y. D. Coalescence of liquid drops: Different models versus experiment. Physics of Fluids, 2012, vol. 24, 122105.
Издательство «П0ЖНАУКА»
Представляет книгу
ОГНЕТУШИТЕЛИ.
УСТРОЙСТВО. ВЫБОР. ПРИМЕНЕНИЕ
Д. А. Корольченко, В. Ю. Громовой
В учебном пособии приведены классификация огнетушителей и конструкции основных их типов, средства тушения, используемые для зарядки огнетушителей, виды огнетушителей и правила их применения для ликвидации загораний различных веществ, рекомендации по расчету необходимого количества огнетушителей для разных объектов, по их размещению, хранению и техническому обслуживанию.
Рекомендации, содержащиеся в книге, разработаны на основе современных нормативных документов, регламентирующих конструкцию, условия применения, правила эксплуатации и технического обслуживания огнетушителей.
Учебное пособие рассчитано на широкий круг читателей: инженерно-технических работников предприятий и организаций, ответственных за оснащение объектов огнетушителями, поддержание их в работоспособном состоянии и своевременную перезарядку; преподавателей курсов пожарно-технического минимума и дисциплины "Основы безопасности жизнедеятельности" в средних и высших учебных заведениях; частных лиц, выбирающих огнетушитель для обеспечения безопасности квартиры, дачи или автомобиля.
121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: [email protected]; www.firepress.ru
