a tűz károsítja a környezetet az emberekre
Bármilyen tűz veszélyes társadalmi jelenség anyagi kárt, emberi élet és egészség károsodását okozva.
Ha tűz keletkezik, egy személy életveszélyben lehet a következő okok miatt:
1. feladat Elméleti kérdés
A szöveget tömör, szakszerű nyelven kell megírni, minden felhasznált anyagra hivatkozni kell a szövegben. A feladat végén legyen egy lista a felhasznált irodalomról. Az elméleti feladat válaszának teljes terjedelmének legalább 5 nyomtatott oldalnak kell lennie.
Asztal 1.
Fontos figyelembe venni, hogy a tűz során élő szervezetet érő közvetlen hőhatás csak akkor lehetséges, ha az ember teljes eszméleténél nem képes megvédeni magát, vagy eszméletlensége miatt nem tud ellenintézkedést tenni. A fájdalom, mint a testfelület hőkárosodásának (például hólyagok képződésének) figyelmeztető impulzusának észlelése a hőáramlás intenzitásától és a kitettség időpontjától függ. A magas fűtőértékű, gyorsan égő anyagok (pl. pamut, cellulóz-acetátok, poliakrilnitrilszál stb.) kevés időt hagynak a fájdalomérzet (figyelmeztető jelzés) és a testfelület károsodása között.
A hősugárzás okozta károkat a következő adatokkal jellemezzük:
Fűtés 60 °C-ig. Erythema (a bőr kivörösödése).
Fűtés 70 °C-ig. Hólyagosodás (hólyagképződés).
Fűtés 100 °C-ig. A bőr megsemmisítése a részleges megőrzése hajszálerek.
Fűtés 100 °C felett. Izomégés.
Az ilyen közvetett termikus hatások észlelése azt jelenti, hogy a test bizonyos távolságra volt az aktív égés helyétől, és ki volt téve annak másodlagos megnyilvánulásainak - a sugárzó energia elnyelésének és a felmelegített levegő hőátadásának.
A legtöbb embernél a CO okozta halál akkor következik be, ha a karboxihemoglobin koncentrációja a vérben 60%. A levegő 0,2%-os CO-tartalmánál tűz esetén 12-35 perc alatt 50%-os karboxihemoglobin képződik. Ilyen körülmények között az ember fuldokolni kezd, és nem tudja összehangolni mozgását, és elveszti az eszméletét. 1%-os CO-tartalom mellett mindössze 2,5-7 perc alatt éri el ugyanazt a karboxihemoglobin-koncentrációt, 5%-os CO-koncentráció mellett pedig mindössze 0,5-1,5 percet vesz igénybe. A szén-monoxid jobban érinti a gyermekeket, mint a felnőtteket. 2%-os CO2 kétszeres mély belélegzése egy gázelegyben eszméletvesztést és halált okoz két percen belül.
A vérben felszívódó szén-monoxid mennyiségét a CO-koncentráció mellett a következő tényezők határozzák meg:
Ha az áldozat vérvizsgálata azt a minimális CO-mennyiséget mutatja, amely halálhoz vezetett, ez azt jelezheti, hogy hosszú távú expozíciót jelent alacsony koncentrációk gáz kismértékű parázsló égési folyamat körülményei között. Másrészt, ha nagyon magas CO-koncentrációt észlelnek a vérben, akkor ez rövidebb ideig tartó, sokkal nagyobb koncentrációjú gáznak való kitettséget jelez a súlyos tűzesetek során.
A tökéletlen égés hozzájárul a szén-monoxiddal együtt különböző mérgező és irritáló gázok képződéséhez. A veszélyesség szempontjából domináns mérgező gáz a hidrogén-cianid gőz, amely számos polimer bomlása során képződik. Ilyenek például a poliuretánok, amelyek számos bevonatban, festékben és lakkban jelen vannak; félkemény poliuretán hab, alkalmas minden típusú bútor drapériához; merev poliuretán hab mennyezetek és falak szigetelésére. Más anyagok, amelyek molekulaszerkezetükben nitrogént tartalmaznak, szintén hidrogén-cianidot és nitrogén-dioxidot termelnek bomlás és égés során. Ezek a termékek hajból, gyapjúból, nylonból, selyemből, karbamidból és akril-nitril polimerekből készülnek.
A halál okának meghatározásához, ha a vér CO-tartalma alacsony, és nincs más ok, a vérben elemezni kell a hidrogén-cianid (HC) jelenlétét. 0,01%-os jelenléte a levegőben több tíz percen belül halált okoz. A hidrogén-cianid hosszú ideig megmaradhat az öntözött maradékban. Egy tűzvizsgáló, aki gyúlékony folyadékok jelenlétét szag alapján próbálja kimutatni, nem biztos, hogy képes érzékelni a HCL halálos koncentrációját, amely érzéketlenné teszi az orrát a szagokkal szemben.
Nitrogéntartalmú polimerek égésekor más mérgező gázok is keletkeznek, mint például a dinitrogén-oxid és a dinitrogén-oxid. A klórtartalmú polimerek, főleg a polivinil-klorid (RUS, PVC) hidrogén-kloridot képeznek - nagyon mérgező gáz, amely vízzel érintkezik, akárcsak a klór, formában sósavból a fémelemek súlyos korrózióját okozza.
Kéntartalmú polimerek, szulfonsav-poliészterek és vulkanizált gumi - kén-dioxidot, hidrogén-szulfidot és karbonil-szulfidot képeznek. A karbonil-szulfid lényegesen mérgezőbb, mint a szén-monoxid. A gyakran csomagolóanyagként használt polisztirolok, fénydiffúz szerelvényekben stb., a bomlás és égés során sztirol monomert képeznek, amely szintén mérgező termék.
Minden polimer és kőolajtermék égéskor aldehideket (formaldehid, akrolein) képezhet, amelyek erős irritáló hatásúak. légzőrendszerélő organizmus.
A légkör oxigénkoncentrációjának 15% (térfogat) alá csökkenése megnehezíti a gázcserét a pulmonalis alveolusokban, akár a teljes megszűnésig. Ha az oxigéntartalom 21%-ról 15%-ra csökken, az izomtevékenység gyengül ( oxigén éhezés). 14-10%-os oxigénkoncentrációnál a tudat még megmarad, de a környezetben való tájékozódási képesség csökken, és az óvatosság elveszik. Az oxigén koncentrációjának további csökkentése 10%-ról 6%-ra összeomláshoz (teljes erővesztéshez) vezet, de segítséggel friss levegő illetve az oxigénállapot megelőzhető.
Hőhatások az emberre túlmelegedéssel és az azt követő biokémiai változásokkal jár a bőr felső rétegeiben. Egy személy súlyos (alig elviselhető) fájdalmat érez, amikor a felső réteg hőmérséklete bőr(-0,1 mm) 45 °C-ra emelkedik. A „fájdalomküszöb” t, s elérésének ideje a hőáram sűrűségétől függ q, kW/m2, arány
t = (35/q) 1, 33.
Ha a hőáram-sűrűség kisebb, mint 1,7 kW/m2, a fájdalom még hosszan tartó hőhatás esetén sem érezhető. A hőhatás mértéke a hőáram nagyságától és a hősugárzás időtartamától függ. Viszonylag gyenge termikus hatás esetén csak a bőr felső rétege (epidermisz) sérül körülbelül 1 mm mélységig (1. fokú égés - bőrpír). A hőáram sűrűségének vagy a sugárzás időtartamának növekedése hatással van a bőr alsó rétegére - a dermisre (II. fokú égés - hólyagok megjelenése) és a bőr alatti rétegre (III. fokú égés).
Az egészséges felnőttek és serdülők túlélik, ha a másod- és harmadfokú égési sérülések a testfelület kevesebb mint 20%-át borítják. Az áldozatok túlélési aránya még intenzív orvosi ellátás mellett is meredeken csökken, ha a másod- és harmadfokú égési sérülések a testfelület legalább 50%-át teszik ki.
A termikus expozíció miatti valamilyen mértékű károsodás valószínűségét a (2.2) képlet határozza meg probitfüggvények segítségével, amelyek megfelelő képleteit a táblázat tartalmazza. 2.1.
Gyúlékony anyagok hőhatásai(például tűz miatt, atomrobbanás stb.) a baleset további terjedését és a kaszkádfejlődés szakaszába való átmenetét okozhatja. A rendelkezésre álló statisztikák szerint a terjedést És az ipari helyiségekben keletkező tüzek kialakulása elsősorban az anyagok, alapanyagok és technológiai berendezések miatt következik be (42%), ill. Általéghető épületszerkezetek (36%). Utóbbiak közül a fa és a műanyag a leggyakoribb.
Minden anyaghoz van egy kritikus hőfluxussűrűség értéke d cr, amelyben a gyulladás még hosszan tartó hőhatás mellett sem következik be. A hőáram sűrűségének növekedésével az anyag meggyulladásának megkezdése előtti idő csökken (lásd a II. függeléket). BAN BEN általános eset attól függően
2.1. táblázat Pr probitfüggvények képletei a hőkárosodás mértékétől függően
Jegyzet. q , W/m2; τ, p.
A gyulladási idő hőáram-sűrűségtől való függése van
T - A/(q - q cr)n , (2.6)
Ahol A és p- egy adott anyag állandói (például fa esetében A = 4360, n = 1,61).
30 s hőterhelési időtartam és 12 kW/m2 hőáram sűrűség mellett a fa szerkezetek meggyulladnak; 10,5 kW/m 2 -nél - festett fémszerkezeteken a festék megég, a fa szerkezetek elszenesednek; 8,4 kW/m 2 -nél - a fémszerkezeteken lévő festék megduzzad, a faszerkezetek lebomlanak. A 4,0 kW/m2 hőáram-sűrűség tárgyak számára biztonságos.
Különösen veszélyes a tartályok (tartályok) kőolajtermékekkel való felmelegítése, ami a hajó felrobbanásához vezethet. A besugárzás időtartamától függően a kőolajtermékeket tartalmazó tartályok kritikus hőáram-sűrűsége a gyulladási hőmérséklet< 235 °С значительно меняется:
Időtartam
expozíció, min............5 10 15 20 29 > 30
Kritikus érték
hősűrűség
folyam qKp, kW/m 2 .........34,9 27,6 24,8 21,4 19,9 19,5
Az épületszerkezeteket érő hőhatások veszélye a szerkezeti szilárdság jelentős csökkenésével jár egy bizonyos hőmérséklet túllépése esetén.
A szerkezet hőhatásokkal szembeni ellenállásának mértéke a szerkezet tűzállósági határától függ, amelyet azzal jellemez, hogy mennyi idő után veszít el a teherbíró képessége. Az anyagok szilárdsága az úgynevezett kritikus hevítési hőmérséklettel jellemezhető, amely acélgerendák, rácsos és fesztávolságok esetén 470...500°C, fémhegesztett és mereven szorított szerkezeteknél - 300...350°C.
Épületek, építmények tervezésekor vasbeton szerkezeteket használnak, amelyek tűzállósági határa lényegesen magasabb, mint a fémeké. Így a 20x20 cm keresztmetszetű vasbeton oszlopok tűzállósági határa 2 óra, 30x50 cm keresztmetszetű pedig 3,5 óra.
Teherbírásvesztés hajlító, szabadon alátámasztott födémelemek, gerendák stb. a feszített vasalás 470...500 °C kritikus hőmérsékletre való melegítése miatt következik be. Az előfeszített vasbeton tűzállósági határa megegyezik a nem feszített vasalású szerkezetekkel. A feszített szerkezetek sajátossága, hogy 250 °C-ra hevítve visszafordíthatatlan alakváltozások alakulnak ki, amelyek után a normál működésük lehetetlen.
Az alábbiakban néhány építőanyag kritikus fűtési hőmérsékletének értékei láthatók, °C:
Polimer anyagok................................150
Üveg............................,.................... ..............200
Alumínium................................................. .......250
Acél................................................. ................500
Barikus hatások az emberekre, épületekre és építményekre
Robbanás esetén atombomba, technológiai telepítés, tározó, gőz-gáz-levegő felhő, robbanásveszélyes, lökéshullám képződik, jellemző LR f, kPa túlnyomás, és kompressziós fázis impulzus / +, kPa s, amely negatívan hat az emberekre, épületekre, építményekre stb.
Adjunk Általános jellemzők robbanás nyomáshatása személyre, kPa:
Biztonságos az emberek számára.................................................. ......................<10
Enyhe károsodások (zúzódások, elmozdulások, átmeneti
halláskárosodás, általános zúzódás)................................................ ....... 20 ...40
Mérsékelt károsodás (agyi zúzódás, halláskárosodás, dobhártya-szakadás)
membránok, orr- és fülvérzés)...................40...60
Súlyos károsodás (az egész test súlyos zúzódása, eszméletvesztés, törések
végtagok, belső szervek károsodása)............60... 100
A halálos küszöb 100
Az esetek 50%-ában halálos kimenetelű...................................250... 300
Feltétel nélküli halálos vereség...................................> 300
A személyre gyakorolt nyomás hatására bekövetkező valamilyen fokú sérülés valószínűsége a (2.2) képlettel határozható meg az alábbiakban megadott megfelelő képletekkel:
A károsodás mértéke Probit függvény
Dobhártya szakadás......Pr = -7,6 + 1,524ln ∆Р f
Zúzódás........................................р g = -5 .74ln(4.2 /(1 +∆Р f /Р 0) + 1,3/},
Ahol T- testtömeg, kg
Halálos kimenetelű........................Pr = -2,44ln
Jegyzet. ∆Р f, Pa; I + , Pa s.
Értékeléskor bárikus hatások az épületekre és építményekre fogadja el a pusztulás négy fokát:
gyenge sérülés - tetők, ablak- és ajtónyílások sérülése vagy megsemmisülése. Kár - az épület költségének 10... 15%-a;
közepes pusztulás - tetők, ablakok, válaszfalak, tetőtér, felső emeletek megsemmisítése. Kár - 30...40%;
súlyos pusztulás - teherhordó szerkezetek és födémek megsemmisülése. Kár - 50%. A javítás nem praktikus;
teljes pusztulás- épületek és építmények összeomlása.
A roncsolás mértékének a lökéshullámfronton kialakuló túlnyomás nagyságától való függését a táblázat mutatja be. 2.2.
2.2. táblázat
Túlnyomás (∆Р f, kPa), amely megfelel a roncsolás mértékének
| Egy tárgy | Megsemmisítés | |||
| teljes | erős | átlagos | gyenge | |
| Lakóépületek: | ||||
| tégla többszintes | 30...40 | 20...30 | 10...20 | 8...10 |
| tégla alacsony | 35...45 | 25...35 | 15...25 | 8...15 |
| fa | 20...30 | 12...20 | 8...12 | 6...8 |
| Ipari épületek: | ||||
| nehézfémmel | 60... 100 | 50...60 | 40...50 | 20...40 |
| vagy vasbeton | ||||
| keret | ||||
| könnyű metálozással | 60...80 | 40...50 | 30...40 | 20...30 |
| keretezett vagy keret nélküli | ||||
| Ipari létesítmények: | ||||
| TPP | 25...40 | 20...25 | 15...20 | 10...15 |
| kazánházak | 35...45 | 25...35 | 15...25 | 10...15 |
| föld feletti csővezetékek | - | |||
| csővezetékek egy felüljárón | 40-50 | 30...40 | 20-30 | - |
| transzformátor alállomások | 40...60 | 20...40 | 10...20 | |
| Távvezetékek | 120...200 | 80... 120 | 50...70 | 20...40 |
| víztornyok | 40...60 | 20...40 | 10...20 | |
| Víztározók: | ||||
| acél köszörülés | ||||
| gáztartályok és üzemanyagtartályok | ||||
| És vegyi anyagok | ||||
| részére részben eltemették | ||||
| kőolajtermékek | ||||
| föld alatt | ||||
| Fém és vasbeton | 250...300 | 200... 250 | 150...200 | 100...150 |
| tonnás hidak | ||||
| Vasutak | ||||
| Dízelmozdonyok 50 tonnáig | ||||
| Tankok | ||||
| Teljesen fém autók | ||||
| Fa tehervagonok | ||||
| Teherautók |
Az épületek és építmények különböző mértékű pusztulásának valószínűsége a (2.2) képlettel határozható meg az alább bemutatott probit függvény képletekkel:
A Probit-függvény megsemmisítése
Gyenge................................................Pr = -0,26ln[(4, 6 /∆Р f) 3 "9 + (0,11/G) 5,0 ]
Átlag.........................Pr = -0,26ln
Erős................................Pr = -0,22ln[(40/P f) 7 - 4 + (0,46/I +) 11,3 ]
Jegyzet. DR F, kPa; / + , kPa-s.
Bármely vezetőn áthaladva bizonyos mennyiségű energiát ad át neki. Ennek eredményeként a vezető felmelegszik. Az energiaátadás molekuláris szinten megy végbe, azaz az elektronok kölcsönhatásba lépnek a vezető atomjaival vagy ionjaival, és feladják energiájuk egy részét.
Ennek hatására a vezető ionjai és atomjai gyorsabban kezdenek mozogni, ennek megfelelően azt mondhatjuk, hogy a belső energia növekszik és hőenergiává alakul.
Ezt a jelenséget különféle kísérletek igazolják, amelyek azt mutatják, hogy az áram által végzett összes munka bekerül belső energia karmester, az viszont növekszik. Ezt követően a vezető elkezdi átadni azt a környező testeknek hő formájában. Itt a hőátadási folyamat lép működésbe, de maga a vezető felmelegszik.
Ezt a folyamatot a következő képlettel számítjuk ki: A=U·I·t
A az áram által végzett munka, amikor átfolyik a vezetőn. Ebben az esetben is kiszámíthatja a felszabaduló hőmennyiséget, mert ez az érték megegyezik az áram munkájával. Igaz, ez csak az álló fémvezetőkre vonatkozik, azonban az ilyen vezetők a leggyakoribbak. Így a hőmennyiséget is ugyanabban a formában számítják ki: Q=U I t.
A jelenség felfedezésének története
Egy időben sok tudós tanulmányozta annak a vezetőnek a tulajdonságait, amelyen keresztül elektromos áram folyik. Közülük különösen figyelemre méltó volt az angol James Joule és az orosz tudós, Emilius Christianovich Lenz. Mindegyik elköltötte a sajátját saját tapasztalatok, és egymástól függetlenül tudtak következtetést levonni.
Kutatásaik alapján olyan törvényt tudtak levezetni, amely lehetővé teszi számszerűsítése az expozíció eredményeként keletkező hő elektromos áram a karmesternek. Ezt a törvényt „Joule-Lenz törvénynek” nevezik. James Joule alapította 1842-ben, majd egy évvel később Emil Lenz is ugyanerre a következtetésre jutott, miközben kutatásaik és kísérleteik semmiképpen nem függtek össze egymással.
Az áram termikus hatása tulajdonságainak alkalmazása
Az áram hőhatásainak tanulmányozása és a Joule-Lenz törvény felfedezése lehetővé tette olyan következtetések levonását, amelyek előremozdították az elektrotechnika fejlődését és kiterjesztették a villamos energia felhasználási lehetőségeit. E tulajdonságok használatának legegyszerűbb példája egy egyszerű izzólámpa.
Kialakítása az, hogy normál, volfrámhuzalból készült izzószálat használ. Ezt a fémet nem véletlenül választották: tűzálló és meglehetősen nagy ellenállással rendelkezik. Az elektromos áram áthalad ezen a vezetéken és felmelegíti, azaz energiáját átadja neki.
A vezető energiája hőenergiává kezd átalakulni, és a spirál olyan hőmérsékletre melegszik fel, hogy izzani kezd. Ennek a kialakításnak természetesen a fő hátránya, hogy nagy energiaveszteség lép fel, mert az energiának csak egy kis része alakul fénnyé, a többi hővé.
Ebből a célból egy ilyen koncepciót vezetnek be a technológiába, mint hatékonyságot, amely a működés és az elektromos energia átalakítás hatékonyságát mutatja. Az olyan fogalmakat, mint az áram hatékonysága és termikus hatása, mindenütt használják, mivel létezik nagy mennyiség hasonló elven működő eszközök. Ez elsősorban a fűtőberendezésekre vonatkozik: kazánok, fűtőtestek, elektromos tűzhelyek stb.
Általában a felsorolt eszközök kialakításában van egy bizonyos fémspirál, amely fűtést termel. A vízmelegítésre szolgáló eszközökben el vannak szigetelve a hálózatból fogyasztott energia (elektromos áram formájában) és a környezettel való hőcsere között.
Ezzel kapcsolatban a tudósok az energiaveszteségek csökkentésének nehéz feladatával szembesülnek a fő cél a legoptimálisabb és hatékony rendszer. BAN BEN ebben az esetben Az áram termikus hatása még nem kívánatos, mivel éppen ez vezet energiaveszteséghez. A legtöbb egyszerű lehetőség az energiaátvitel során a feszültség növekedése. Ez csökkenti az áramáramlást, de csökkenti az elektromos vezetékek biztonságát.
A kutatás másik területe a vezetékek kiválasztása, mivel a hőveszteségek és egyéb mutatók a vezető tulajdonságaitól függenek. Másrészt a különféle fűtőberendezések nagy energiafelszabadítást igényelnek egy bizonyos területen. Ebből a célból a spirálokat speciális ötvözetekből készítik.
Az elektromos áramkörök védelmének és biztonságának növelése érdekében speciális biztosítékokat használnak. Túlzott áramnövekedés esetén a biztosítékban lévő vezető keresztmetszete nem bírja el, és megolvad, kinyitja az áramkört, így megvédi az áram túlterhelésétől.
Források. A modern ipari termelés a technológiai folyamatok intenzívebbé tételéhez és a nagy hőteljesítményű egységek bevezetéséhez kapcsolódik. Az egységkapacitás növekedése és a termelés bővülése a melegüzletek többlethőtermelésének jelentős növekedéséhez vezet.
Gyártási körülmények között az olvadt vagy felforrósodott fém, lángok, forró felületek stb. közelében tartózkodó szervizszemélyzet ezekből a forrásokból származó hősugárzásnak van kitéve. Főleg a fűtött testek (500 o C-ig) a források infravörös sugárzás. A hőmérséklet emelkedésével látható sugarak jelennek meg a sugárzási spektrumban. Az infravörös sugárzás (IR sugárzás) az elektromágneses spektrum λ = 0,78 – 1000 μm hullámhosszú része, amelynek energiája anyagban elnyelve termikus hatást vált ki.
Emberre gyakorolt hatás. Befolyása alatt magas hőmérsékletekés a dolgozók termikus besugárzása, a test hőegyensúlyának éles felborulása, biokémiai változások, szív- és érrendszeri, ill. idegrendszerek, fokozódik az izzadás, a szervezet számára szükséges sók elvesztése következik be, és látásromlás lép fel.
Mindezek a változások betegségek formájában nyilvánulhatnak meg:
- görcsös betegség jogsértés okozta víz-só egyensúly, amelyet éles görcsök megjelenése jellemez, főleg a végtagokban;
- túlmelegedés(termikus hipertermia) akkor fordul elő, ha a testben felhalmozódik a felesleges hő; a fő tünet a testhőmérséklet éles emelkedése;
- hőguta különösen fordul elő kedvezőtlen körülmények:
teljesítő nehéz fizikai munka magas levegőhőmérséklet és magas páratartalom mellett. A hőguta a rövidhullámú (legfeljebb 1,5 mikron) infravörös sugárzásnak a fejbőrön keresztül történő behatolása következtében alakul ki. puha szövetek agy;
- szürkehályog(kristályok elhomályosodása) – Foglalkozási betegség szem, ami akkor fordul elő, amikor hosszú távú expozíció infravörös sugarak λ = 0,78-1,8 µm. NAK NEK akut rendellenességek a látószervek közé tartoznak az égési sérülések, a kötőhártya-gyulladás, a szaruhártya elhomályosodása és égési sérülései, valamint a szem elülső kamrájának szöveteinek égési sérülései.
Ezenkívül az infravörös sugárzás befolyásolja anyagcsere folyamatok a szívizomban, a víz-elektrolit egyensúly a szervezetben, a felső állapota légutak(krónikus gégegyulladás, arcüreggyulladás kialakulása), a hősugárzás mutagén hatása nem zárható ki.
A hőenergia áramlása a dolgozókra gyakorolt közvetlen hatáson túlmenően felmelegíti a padlót, a falakat, a mennyezetet, a berendezéseket, aminek következtében a helyiségben megnő a levegő hőmérséklete, ami a munkakörülményeket is rontja.
A hősugárzás szabványosítása és az ellene való védekezés módjai
A levegő mikroklíma paramétereinek szabványosítása a vállalkozások ipari helyiségeinek munkaterületén nemzetgazdaság a GOST SSBT 12.1.005-88.
A mikroklíma káros hatásainak megelőzése érdekében védőintézkedéseket kell alkalmazni (például helyi klímaberendezések; légzuhany; az egyik mikroklíma-paraméter káros hatásának kompenzálása egy másik megváltoztatásával; védőruházat és egyéb egyéni védőeszközök a GOST SSBT 12.4.045-87-tel rekreációs helyiségek és a munkaidő szabályozása: munkaszünetek, munkaidő csökkentése, szabadság időtartamának növelése, munkatapasztalat csökkentése stb.;
A munkavállalók hősugárzással szembeni védelmének egyik hatékony kollektív eszköze egy bizonyos hőellenállás létrehozása a hőáramlás útja mentén, különböző kialakítású - átlátszó, áttetsző és átlátszatlan - képernyők formájában. A működési elv szerint a képernyőket hőelnyelőre, hőelvezetőre és hővisszaverőre osztják.
Hőelnyelő képernyők– nagy hőállóságú termékek, például tűzálló tégla.
Hővédő pajzsok– hegesztett vagy öntött oszlopok, amelyekben a legtöbb esetben víz kering. Az ilyen képernyők hőmérsékletet biztosítanak külső felület 30 – 35o C. Hatékonyabb a párolgásos hűtéssel rendelkező hőleadó szűrők használata, amelyek több tízszeresére csökkentik a vízfogyasztást.
A hővisszaverő képernyők közé tartoznak a hősugárzást jól visszaverő anyagokból készült képernyők. Ezek alumíniumlemezek, bádoglemezek, polírozott titán stb. Az ilyen képernyők a hosszúhullámú sugárzás 95%-át visszaverik. Az ilyen típusú képernyők folyamatos vízzel történő nedvesítése lehetővé teszi a sugárzás szinte teljes blokkolását.
Ha biztosítani kell egy technológiai folyamat előrehaladásának nyomon követésének lehetőségét hősugárzás jelenlétében, akkor ebben az esetben széles körben alkalmazzák a láncfüggönyöket, amelyek a sugárforrás elé felfüggesztett fémlánc-készletek (hatékonyság max. 60-70%), és átlátszó vízfüggönyök folyamatos vékony vízréteg formájában. Egy 1 mm vastag vízréteg teljesen elnyeli a spektrum egy részét λ = 3 μm mellett, és egy 10 mm vastag vízréteg - λ = 1,5 mm hullámhosszal.
Energiatakarékosság kazánházakban. Alapvető energiatakarékossági intézkedések ipari kazántelepek számára a füstgázok hőveszteségének csökkentése érdekében. A gőzkazánok melegvíz üzemmódra átalakításának előnyei. Gőz- és melegvizes kazánok CPL-jének meghatározása.
A kazánházak tüzelőanyag-fogyasztását növelő tényezők között szerepel: a kazánházak fizikai és erkölcsi elhasználódása; az automatizálási rendszer hiánya vagy gyenge teljesítménye; a gázégő készülékek tökéletlensége; a kazán hőszabályozásának idő előtti beállítása; lerakódások kialakulása a fűtőfelületeken; rossz hőszigetelés; szuboptimális termikus tervezés; gazdaságos fűtések hiánya; gázcsatornák szivárgása.
A kazántelep típusától függően az egyenértékű tüzelőanyag fogyasztás 1 Gcal betáplált hőenergiára 0,159-0,180 tce, ami 80-87%-os kazán hatásfoknak (bruttó) felel meg. Közepes és kis teljesítményű gázüzemű kazánüzemek esetén a hatásfok (bruttó) 85-92%-ra növelhető.
A 10 Gcal/h-nál kisebb teljesítményű melegvizes kazánok névleges hatásfoka (bruttó), beleértve a települési hőenergiát is, gázzal üzemelve 89,8-94,0%, fűtőolajjal 86,7-91 , 1 %.
A kazánok energiamegtakarításának fő irányai a hőmérlegek mérlegelésekor válnak nyilvánvalóvá.
A meglévő gőz- és melegvizes kazánok hőmérlegének elemzése azt mutatja, hogy a legnagyobb hőveszteség (10-25%) a kipufogó füstgázokkal történik:
A füstgázveszteségek csökkentését elősegítik:
· a kazánkemencében a légtöbblet optimális együtthatójának fenntartása (6.10. ábra) és a légszívás csökkentése az út mentén.
· a külső és belső fűtőfelületek tisztaságának fenntartása, amely lehetővé teszi a füstgázok és a víz közötti hőátbocsátási tényező növelését; a farokfűtési felületek területeinek növelése; névleges nyomás fenntartása a gőzkazán dobjában, biztosítva a gázok számított hűtési fokát a hátsó fűtőfelületekben;
· a betáplált víz tervezési hőmérsékletének fenntartása, amely meghatározza az economizerből kilépő füstgázok hőmérsékletét;
· kazánok átalakítása szilárd vagy folyékony tüzelőanyagról földgázra stb.
Nyilvánvaló, hogy a füstgáz hőmérsékletének 20 °C-os változása a vizsgált körülmények között a kazán hatásfokának 1%-os változását eredményezi (6.11. ábra).
A füstgázokból származó hő mélyhasznosításának jellemzőit (a bennük lévő vízgőz lecsapódásával) az alábbiakban tárgyaljuk (lásd a 8. fejezetet). kapcsolódnak az áramkörváltásokhoz és az üzemmódokhoz.
Számos esetben célszerű a gőzkazánokat melegvíz üzemmódba kapcsolni, ami jelentősen növelheti a DKVr, DE stb. típusú gőzkazánok tényleges hatásfokát.
A gőzkazánok alacsony (kb. 0,1-0,3 MPa) nyomáson történő működése negatívan befolyásolja a keringés stabilitását a telítési hőmérséklet csökkenése és a szitacsövekben a gőzképződés arányának növekedése miatt, intenzív vízkőképződés figyelhető meg, ill. nő a csőkiégés valószínűsége. Ezen túlmenően, ha a kazán beépítésében öntöttvas víztakarékosságot használnak, akkor amikor a kazán az alacsony telítési hőmérséklet miatt 0,1 - 0,3 MPa nyomáson üzemel, azt ki kell kapcsolni, mert elfogadhatatlan gőzképződés figyelhető meg. benne. Ezek és más jellemzők ahhoz vezetnek, hogy ezeknek a gőzkazánoknak a hatásfoka nem haladja meg a 82%-ot, és bizonyos esetekben, amikor a csövek erősen szennyezettek, a kazán hatásfoka 70-75%-ra csökken.
A gőz-gőzfejlesztők melegvíz üzemmódba kapcsoltak A működő kazánok nem rosszabbak a speciális melegvíz-kazánoknál, és számos mutatóban és képességben felülmúlják őket, például a következők tekintetében:
· hozzáférhetőség belső ellenőrzéshez, ellenőrzéshez, javításhoz, iszapgyűjtéshez és tisztításhoz, a dobok jelenlétének köszönhetően;
· lehetőség a fűtési teljesítmény rugalmasabb szabályozására megengedett határértékeket(minőségileg a hálózati víz hőmérséklete és mennyiségi áramlása alapján);
· a hatásfok növelése melegvíz üzemmódra váltáskor 1,5 -12,0%-kal.
A melegvíz üzemmódra való átkapcsolás a kazán kialakítását igényli.
Kazánok átalakítása szilárd vagy folyékony tüzelőanyagról földgázra a tűztérben lévő felesleges levegő csökkenéséhez és a hőátadó felületek külső szennyezettségének csökkenéséhez vezet. Csökkennek az üzemanyag-előkészítés energiaköltségei. A fűtőolajjal működő kazánok gázzá alakításakor nincs szükség hőráfordításra az utóbbi gőzfúvókák segítségével történő permetezésére. A szilárd tüzelőanyag gázzal történő cseréjekor elkerülhetők a mechanikai alulégésből és salakhőből származó veszteségek.
Ezt az intézkedést akkor alkalmazzák, ha az a gazdasági és környezeti mutatók alapján megvalósítható.
Hozzájárul az energiamegtakarításhoz működés közben racionális terheléselosztás több egyidejűleg működő kazán között.
Egy kazánberendezés általában több kazánból áll, amelyek jellemzőikben, élettartamukban és fizikai állapotukban eltérőek lehetnek.
Ahogy a terhelés a névleges érték alá csökken, a füstgázok hőmérséklete csökken, ami azt jelenti, hogy csökkennek a füstgázok hőveszteségei. Alacsony terhelésnél a gáz és a levegő áramlási sebessége csökken, keveredésük romlik, vegyi tökéletlen égésnél veszteségek léphetnek fel. Az abszolút hőveszteség a bélésen keresztül gyakorlatilag változatlan marad, de a relatív (az üzemanyag-fogyasztás egységére vetítve) természetesen nő. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy vannak olyan üzemmódok, amelyek megfelelnek a maximális hatékonysági értéknek.
Mivel a kazán hatásfokának és az egyenértékű tüzelőanyag-fogyasztásnak a termelékenységtől való függése egyéni különféle típusok, kazán kialakítások, azok élettartama, akkor a terhelés racionális elosztása két vagy több kazán között befolyásolhatja a kazánház teljes energiafogyasztását.
Melegvizes kazánháznál a Q óránkénti fűtőteljesítményt, gőzkazánháznál a D óránkénti gőztermelést veszik figyelembe.
Köztudott, hogy a hőmérséklet-változások igen jelentős hatással lehetnek az anyagok mechanikai tulajdonságaira. Ezért a hőmérsékleti gradiens jelenlétében fellépő termomechanikai problémáknál figyelembe kell venni a hőmérsékleti inhomogenitást. Esetenként akár több fokos eltérés is a mechanikai jellemzők jelentős változásához vezet (fagyott talaj, egyes polimerek). Ugyanakkor vannak olyan anyagok, amelyek tulajdonságaiban észrevehető változás következik be több száz fokos hőmérsékleti gradiens jelenlétében (kőzetek, fémek stb.). A munka néhány kísérleti adatot mutat be a hőmérséklet hatásáról a fémek és ötvözetek mechanikai tulajdonságaira. Az alábbiakban példákat mutatunk be a fémek, kőzetek és betonok mechanikai jellemzőinek hőmérséklet-függésére, valamint ezek közelítésének módszereit.
Fémek és ötvözetek. ábrán. Az 1.2. táblázat egy alumíniumötvözet rugalmassági modulusának, folyáshatárának és szakítószilárdságának hőmérséklettől való függését mutatja be. 11a ábra. Az 1.3 ábra a határszilárdság hőmérséklettől való függését mutatja be különböző szerkezeti acéloknál.
Rizs. 1.2. A hőmérséklet hatása a rugalmassági modulusra E, folyáshatár st g és szakítószilárdság és be alumínium ötvözet 2024-TZ
Rizs. 1.3.
ábrán látható grafikonok. Az 1.2 és 1.3 ábrák azt mutatják, hogy a szobahőmérséklet és a körülbelül 200-300 ° C közötti hőmérséklet között minden mechanikai jellemző viszonylag kis mértékben változik, és néha a szakítószilárdság ebben az intervallumban nő. Körülbelül 200-300°C-ról a fémek szilárdsági és alakváltozási tulajdonságai egyaránt jelentősen csökkennek. A hőmérséklet csökkenése sok acél esetében a folyáshatár és a szakítószilárdság növekedéséhez vezet. Amikor a hőmérséklet megközelítőleg -200°C-ra csökken, az acélok szakítószilárdsága majdnem megduplázódik, a folyáshatár pedig több mint háromszorosára nő, megközelítve a végső szilárdságot. Sok esetben mikor alacsony hőmérsékletek rideg törés figyelhető meg.
Talajok és sziklák. Számos tanulmányt végeztek a hőmérséklet talajok és kőzetek mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatásának vizsgálatára.
Young-modulus változás természetének vizsgálata talajokban (agyagban) egytengelyű feszültségállapot esetén különböző hőmérsékletek[211] kimutatta, hogy a hőmérséklet emelkedésével csökken ez a talajokra jellemző fő deformáció. A megfelelő kísérletek eredményeit az ábra mutatja. 1.4.
Hasonló vizsgálatokat végeztek kőzeteknél, de háromtengelyű összenyomódásnál és jóval magasabb hőmérsékleten, mivel viszonylag alacsony hőmérsékleten a kőzetek (például bazalt) gyakorlatilag nem változtatják meg rugalmas tulajdonságaikat. A megfelelő függőségek az ábrán láthatók. 1.5. Itt, mint az előző esetben, a hőmérséklet növekedésével a rugalmassági modulus nagyon jelentős csökkenést mutat. Például a gránitban a Young-modulus szobahőmérsékleten majdnem háromszor nagyobb, mint 800 °C-on. A bazalt esetében ez a különbség még nagyobb. A kapott kísérleti vizsgálatok eredményei egy egyszerű függőséggel kellő pontossággal közelíthetők
Ahol E 0- fűtetlen anyag rugalmassági modulusa; 5 - tapasztalati együttható. ábrán. Az 1,4 és az 1,5 (gránit esetében) közelítő függőségeket mutat (1,22). Látható, hogy elég jó az egyezés a kísérleti adatokkal. A szuperkemény kőzetek, például a bazalt esetében az (1.22) összefüggés némileg finomítható:
Rizs. 1.4.
Rizs. 1.5.
Mivel a talajok és kőzetek rugalmassági modulusának hőmérséklet-függésének jellege sok tekintetben hasonló a fémek és ötvözetek mechanikai jellemzőinek 2. ábrán látható függéséhez. 1.2, 1.3, akkor az (1.22) és (1.23) relációk is használhatók az utóbbi közelítésére.
Konkrét. A munka tartalmazza a különféle összetételű beton mechanikai és termofizikai jellemzőit, amelyeket magas és magas hőmérsékletnek való kitettség körülményei között üzemeltetnek. 11a ábra. Az 1.6. táblázat a hőálló beton rugalmassági modulusának a hőmérséklettől való függését mutatja 50-1000°C tartományban, a munkában megadott táblázatos adatok alapján. Látható, hogy a hőmérséklet növekedésével a rugalmassági modulus általában csökken, és 1000 °C-hoz közelítő hőmérsékleten egyes betonösszetételeknél a rugalmassági modulus tízszeresére vagy még többre is csökken (2. és 3. görbe). Egyes betonoknál a 70-300°C hőmérséklet-tartományban a rugalmassági modulus enyhe növekedése figyelhető meg (3. és 4. görbe).
Rizs. 1.6. Különféle összetételű betonok rugalmassági modulusának hőmérsékletfüggései (E 0- kezdeti rugalmassági modulus)
Tekintettel arra, hogy a rugalmassági modulus változása a hőmérséklet függvényében különböző betonok esetén meglehetősen összetett és eltérő természetű, nehéz a vizsgált függéseket egyetlen, viszonylag egyszerű képlettel közelíteni. Az ilyen függőségek közelítésének egyik módja egy polinomiális függvény
Az (1.24) kifejezésnek két előnye van. Az első a kívánt pontosság alacsony fokú polinom melletti elérésének lehetősége (N= 2, 3), másodszor, vannak szabványos alprogramok a közelítő polinom együtthatóinak meghatározására a legkisebb négyzetek módszerével, ami megkönnyíti az eljárás automatizálását.
Hőmérsékletmezőkkel kapcsolatos feladatok megoldása során az (1.12), (1.13) fizikai összefüggésekbe foglalt kényszerű (hőmérsékleti) alakváltozásokat a képlet segítségével számítjuk ki.
Ahol és t - lineáris hőtágulási együttható, általában a hőmérséklettől függ.
ábrán. 1.7 függőségeket mutat a ,(T) egyes betonkompozíciókhoz. A különböző görbékhez tartozó különböző hőmérsékleti tartományokat az adott beton alkalmazhatósági határai határozzák meg. Figyelmet kell fordítani arra, hogy a lineáris hőtágulási együttható jelentős mértékben függ a hőmérséklettől. Sőt, rövid távú, növekvő hőmérsékletű fűtés esetén az együttható nál nél monoton csökken, és amikor a hőmérséklet eléri az 1000°C-ot, értéke többszöröse, mint at normál hőmérséklet. Ha hosszú ideig melegítjük nál nél a hőmérséklet növekedésével először növekszik, majd monoton csökken. Nyilvánvaló, hogy nagy hőmérsékleti gradienseknél figyelembe kell venni ennek az együtthatónak a hőmérséklettől való függését.
Rizs. 1.7. Függőség nál nél beton hőmérsékleten: folytonos vonal - rövid távú fűtés során; pontozott vonal - hosszan tartó melegítéssel
Az a, (7) függvények monoton változása esetén az (1.22) vagy az (1.23) függőségek közelítésére használhatók, valamint a szaggatott vonallal jelölt függvényekhez az ábrán. 1.7, használhatunk egy (1.24) típusú polinomot.
Ahogy fentebb megjegyeztük, ha egy testben a hőmérséklet-eloszlás nem egyenletes, akkor a megfelelő hőmérsékleti tartományban a test mechanikai tulajdonságai a koordináták függvényei, azaz. a test rugalmas és képlékeny tulajdonságaiban heterogénné válik.
Ennek a heterogenitásnak a meghatározásához, amelyet közvetettnek nevezünk, először meg kell oldanunk határérték probléma a hőegyenlethez
Ahol X- hővezetési együttható; Val vel - fajlagos hő; p - sűrűség; W- a hőforrások térfogategységenkénti intenzitása. Így a heterogenitási függvényeket a képlet határozza meg
hol alatt F az anyag bármely mechanikai jellemzője értendő. Azt is meg kell jegyezni, hogy bizonyos esetekben figyelembe kell venni a termikus inhomogenitást, például a CG-függést). ábrán. Az 1.8 a munka szerint a megfelelő grafikonokat mutatja különböző összetételű betonokhoz. Megjegyzendő, hogy a legtöbb betonminőségnél a hővezetési tényező közel áll egy állandó értékhez, vagy gyengén növekvő függvény (2-4. görbék). Ez az együttható azonban bizonyos esetekben jelentősen csökkenhet a hőmérséklet emelkedésével (1. görbe).
Rizs. 1.8.
Egy ilyen függés közelítésére nyilvánvalóan egy olyan függvény használható, mint az (1.22).
Amint azt a munkában megjegyeztük, a hőmérsékleti mező hatása kétféle heterogenitást okozhat: a) a hőmérséklet hatására fennáll; b) a hőmérséklet eltávolítása után megmaradt, ha az utóbbi olyan nagy volt, hogy az oda vezetett szerkezeti változások anyag.
