Признаки конвекции: Формирование очаговых признаков за счет конвекции.

Содержание

Формирование очаговых признаков за счет конвекции.

Производство Формирование очаговых признаков за счет конвекции.

просмотров — 304

Конвекция, лучистый теплообмен, кондукция и их вклад в формирование очаговых признаков

Известно, что передача тепла на пожаре осуществляется путем конвекции, кондукции (теплопроводности), излучения.

На той или иной фазе развития пожара или на отдельных его участках может преобладать один из видов теплообмена.

Все эти три физических процесса вносят свой вклад в формирование признаков очага пожара. Рассмотрим, как это происходит.

Конвективный теплообмен протекает между газом (жидкостью) и твердым телом при массопереносœе. Конвекция имеет место на всœех стадиях пожара, но особенно велика ее роль в начале горения, когда уровень теплового излучения еще недостаточно высок. Конвекция возникает сразу, как только начинается горение и в очаговой зоне повышается температура. Причиной возникновения естественной конвекции является взаимное перемещение нагретых и холодных частиц газа, происходящее вследствие разницы их плотностей.

За счет конвекции осуществляется подсос воздуха в зону горения, что способствует развитию начинающегося пожара.

Конвективные потоки, имеющие высокую температуру, нагревают на путях своего распространения конструкции, предметы и материалы, что может вызвать воспламенение горючих веществ, а также деформацию и разрушение негорючих элементов и частей здания. Из-за этого на пути распространения от очага пожара конвективной струи образуются термические поражения материалов и конструкций. Форма этой зоны весьма специфична. В спокойной атмосфере конвективный поток направлен вверх и локальные термические поражения образуются над очагом, на потолке и на боковых ограждающих конструкциях (стенах). На потолке эти термические поражения имеют в идеальном случае форму круга, а на боковых поверхностях форму конуса, вершина которого обращена вниз, в сторону очага. Такой формы термические поражения принято называть «очаговым конусом» (часто с добавлением термина «конвективный»).

Необходимо отметить, что очаговый конус классической формы формируется далеко не на каждом пожаре и тем более, не всœегда сохраняется, а причины этого бывают следующие:

1) элементы конуса часто отклоняются от вертикали под влиянием воздушных потоков в помещении;

2) в низких помещениях конус выражен хуже, так как разность температур при небольшом перепаде высоты незначительна. Вместе с тем, конвективный поток быстро «упирается» в потолок и «размывается» вширь.

Лучше всœего конвективная струя формируется в высоких помещениях, высотой более 8-10м. Соответственно, здесь лучше выражены очаговые признаки (следы конуса).

Формируется очаговый конус и на наклонных конструкциях, к примеру, по мере прогара рубероидной крыши.

По мере развития пожара коэффициент теплообмена конвекцией сначала увеличивается, а затем уменьшается. На стадии развившегося пожара преобладающее значение приобретает теплообмен излучением.


Читайте также


  • — Формирование очаговых признаков за счет конвекции.

    Конвекция, лучистый теплообмен, кондукция и их вклад в формирование очаговых признаков Известно, что передача тепла на пожаре осуществляется путем конвекции, кондукции (теплопроводности), излучения. На той или иной фазе развития пожара или на отдельных его участках… [читать подробенее]


  • Формирование признаков очага пожара

    Как известно, передача тепла при пожаре осуществляется конвекцией, теплопроводностью (кондукцией) и излучением. В зависимости от конкретных местных условий может преобладать тот или иной способ теплопередачи.

    За счет теплопередачи происходит формирование признаков очага пожара. Давайте рассмотрим каждый из видов теплопередачи в отдельности.

    1. Формирование очаговых признаков за счет конвекции.

    Конвективная теплопередача – это процесс передачи тепла в жидкости или газе с неоднородным распределением температуры посредством частиц среды при перемешивании.

    Конвективный теплообмен характерен для любой стадии развития пожара, но особенно важна роль конвекции в начальной стадии, когда мощность излучения от очага горения не слишком велика. Вследствие разности плотностей нагретых продуктов горения и окружающего воздуха возникает подъемная сила, которая выталкивает продукты горения вверх. За счет движения восходящей струи продуктов горения формируется конвективная колонка. При этом воздух вовлекается как в очаг пожара, что приводит к интенсификации горения и в конвективную колонку, что приводит к увеличению объема дыма. Протекание данных процессовсильно зависят от мощности, выделяемой при горении.

    При движении нагретых продуктов горения происходит их взаимодействие с окружающей вещественной обстановкой, нагрев строительных и других материалов. Происходит нагрев окружающих материалов, их термическая деструкция. Различные материалы по-разному ведут себя при нагреве. Например, для древесины достаточно 150-200°С, а для металлоконструкций 300-700°С, чтобы на них остались следы термического воздействия. Струя продуктов горения, движущаяся вверх от очага пожара, постепенно расширяется. При этом, на окружающих предметах обстановки, расположенных в стороне от очага пожара воздействиюформируется «очаговый конус».

    Конус правильной формы формируется в неподвижном воздухе.

    Как правило, «очаговый конус» имеет неправильную форму, искаженную существующими воздушными потоками в здании. Над очагом пожара в неподвижной атмосфере формируется зона термических повреждений округлой формы, которая затем в процессе развития пожара может быть нивелирована.

    Наиболее четко формирование признаков очага пожара происходит в помещениях большой высоты при непродолжительном горении. В помещениях небольшого объема после общей вспышки и длительном горении «очаговый конус» визуально, как правило, не наблюдается.

    В этом случае зону наибольших термических повреждений можно выявить с применением инструментальных методов исследования. Как показывает практика исследования пожаров, в результате применения полевых инструментальных методов исследования, форма выявленной зоны максимальных термических повреждений также напоминает форму конуса.

    2. Формирование очаговых признаков за счет теплопроводности (кондукции).

    Теплопроводность – передача тепла между непосредственно касающимися объектами, имеющими разную температуру. При теплопроводности перенос вещества в отличие от конвекции уже не происходит.

    Кондукция имеет значительную роль в процессе горения материалов. Любой горючий материал, для его устойчивого горения необходимо прогреть на некоторую толщину (так называемая термическая толщина). Наиболее теплопроводными материалами, встречающимися на пожаре являются металлы.

    В практике исследования пожаров известно много случаев, когда при сварочных работах загорались строительные конструкции, вплотную касающиеся свариваемых деталей. Расплавленные частицы металлов, особенно легкоплавких, могут попадать на горючие материалы, вызывая их возгорание.

    За счет теплопроводности формируются термические повреждения на окрашенных металлоконструкциях, например, на кузове автомобиля. При возникновении пожара в моторном отсеке автомобиля на внешней поверхности кузова довольно часто можно выявить очаговые признаки в виде обугливания, отслоения и выгорания лакокрасочного покрытия.

    3. Формирование очаговых признаков за счет излучения.

    По мере роста размеров очага и его мощности роль излучения в передаче тепловой энергии возрастает. Теплопередача осуществляется без переноса вещества, поэтому действие излучения возможно на значительном удалении от места горения. Термические повреждения на окружающих предметах формируются только в тех местах, которые непосредственно облучаются пламенем. За непрозрачными предметами обстановки термические повреждения могут отсутствовать либо носить не столь значительный характер. Данный эффект условно можно назвать «эффектом экранирования» и он несет в себе довольно значительную информацию о месте возникновения первоначального горения и путях распространения пожара. Излучающая способность пламени напрямую зависит от мощности очага горения, который в свою очередь зависит от свойств веществ и материалов, входящих в пожарную нагрузку.

    Излучение может происходить не только от пламени, но и от нагретых до высокой температуры продуктов горения, образующих дымовой слой. Например, в помещениях с относительно низким  потолком излучение от дымового слоя на горючие материалы, расположенные под ним, имеет довольно высокое влияние на быстроту возникновения «общей вспышки».

    Известно также, что скорость выгорания горючей нагрузки также регулируется излучением от пламени, образующимся над горящими материалами. За счет тепловой радиации, действующей на горящий материал, увеличивается скорость газификации, что в свою очередь приводит к увеличению мощности очага пожара и увеличению излучения. Образуется некая положительная тепловая связь, за счет которой огонь постепенно разгорается все сильнее.

    Распространение пожара за счет излучения возможно на значительные расстояния, особенно при горении проливов нефтепродуктов и факельном горении газов при разрыве газопроводов. Основным фактором, влияющим на распространение горения от одного горящего автомобиля к другому на открытых и закрытых автостоянках также является излучение.

    Подводя итог, хочу отметить, что формирование признаков очага пожара может происходить как всеми тремя способами теплопередачи, так и каждым в отдельности. Правильное понимание механизмов теплопередачи позволит на качественно высоком уровне определить место первоначального возникновения горения.

    Электрическая конвекция — это… Что такое Электрическая конвекция?

    Этим именем вообще можно назвать все явления, связанные с движением в пространстве наэлектризованного тела. Обыкновенно, однако, его употребляют в более ограниченном смысле. Вопросом о существовании Э. конвекции или конвекционного Э. тока считают вопрос о возникновении магнитного поля при движении наэлектризованного тела. Этот вопрос имеет огромное значение в физике, так как отрицательный ответ на него заставил бы отвергнуть все существующие теории Э. тока. Отличительным признаком явления Э. тока считается возникновение магнитных силовых линий вокруг пути тока (проводника, несущего ток). Целый ряд явлений, начиная с явления возникновения тока при заряде и разряде статического электричества, внедряют мысль о том, что Э. ток можно рассматривать как движение в пространстве того, что мы называем электричеством или Э. зарядом. Для окончательного утверждения этого положения необходимо было произвести такой опыт: привести в движение наэлектризованное тело и исследовать долженствующие при этом возникнуть магнитные действия. Этот опыт, простой по своей идее, представляет большие затруднения при его практическом выполнении. Если взять два одноименно наэлектризованных тела, то они должны отталкиваться одно от другого. Если их привести в движение по направлениям параллельным, то в силу возникновения магнитных линий между ними должно возникнуть притяжение, уменьшающее отталкивание, но это притяжение будет весьма мало. Теоретический расчет показывает, что для равенства этих действий (притяжения и отталкивания) необходимо довести скорость движения этих зарядов до скорости распространения света, равной 3 x 1010 см в секунду. Следовательно, чтобы наблюдать магнитное действие движущегося Э. заряда, сравнимое с подобным же действием Э. тока, необходимо или сообщать телу очень большую скорость, что встречает непреодолимые механические затруднения, или оперировать с большими зарядами электричества, что встречает затруднение в трудности изолирования этих зарядов по причине высоких потенциалов, которые они должны иметь вследствие малой емкости проводников. Первым произвел подобный опыт в 1876 г. известный американский физик Роуланд. Он получил утвердительный ответ: опыт Роуланда был повторен как им самим вместе с Гетчинсоном, так и Химстетом, и вновь были получены положительные результаты. Опыты Роуланда и его последователей производились по следующей схеме. Один из дисков заряженного плоского с круглыми пластинами конденсатора приводился в быстрое вращение. Около края этого вращающегося диска параллельно элементу его окружности помещалась чувствительная (астатическая) магнитная система. При вращении диска эта система отклонялась согласно правилу Ампера, определяющему отклонение магнита, находящегося вблизи Э. тока, если считать за направление тока направление движения положительного электричества. Направление отклонения менялось при изменении скорости вращения и при изменении заряда диска. В последнее время вопрос о существовании магнитного действия Э. конвекции приобрел особенно жгучий интерес ввиду появления теории строения катодных лучей и электронной теории Э. тока, которые не только схематически предполагают перемещения электричества, но и приурочивают это движение электричества к вполне определенным материальным индивидам. По предложению известного французского ученого Пуанкаре молодой ученый Кремье предпринял в 1900 г. повторение опытов Роуланда и притом в несколько измененном виде. Вместо действия на магнитную стрелку он изучал индукционные действия (возбуждение Э. тока) в близ находящемся проводнике при возникновении и исчезновении конвекционного тока. Кремье получил отрицательный результат.[До Кремье подобный же результат получил Лехер. Но его работа полностью не была опубликована.]. Тогда он повторил первоначальный опыт Роуланда и тоже с отрицательным результатом. Вопрос является слишком важным, чтобы на него не отозвался тогда еще бывший в живых Роуланд. Он предложил одному из своих учеников, Пендеру, повторить как опыты Кремье, так и опыты свои: Пендер пришел к результату, обратному с результатом Кремье. Другие ученые: Адамс, Вуд, русский ученый Эйхенвальд и Химстер также подтвердили результаты Роуланда. Особенно ценными являются опыты Пендера, Химстера и Эйхенвальда. Эти опыты были столь тщательно поставлены и дали столь согласные между собой и с предсказаниями теории результаты, что могут служить не только для решения вопроса о существовании Э. конвекции, но и для экспериментального определения отношения электромагнитных единиц к электростатическим, равного скорости света 3 x 1010. Так как нельзя было указать какой-нибудь ошибки в опытах Кремье, то по предложению маститого физика лорда Кельвина Пендер и Кремье соединились и стали проверять друг друга. Общая их работа производилась в лаборатории французского физика Бути в Париже. Окончательный результат, добытый ими, который они только что опубликовали, вполне подтверждает вывод Роуланда. Итак, теперь факт магнитного действия движущегося Э. заряда следует считать прочно установленным. Неудача опытов Кремье, по его мнению, зависела от того, что он для уменьшения потери заряда электричества покрывал вращающийся и неподвижный диски своего прибора изолирующими веществами, которые и вносили какое-то, пока еще автором вполне не выясненное, нарушение предполагаемого хода явления. Неразрывно с вопросом о существовании Э. конвекции связан вопрос о существовании токов смещения. Если мы предположим, что в разомкнутом проводнике происходит перемещение Э. масс, то это перемещение вызовет магнитное поле вокруг проводника, которое и будет указателем существования Э. тока в проводнике. В то же время непрерывно будет изменяться и величина Э. силы в различных точках, лежащих за концами проводника, в окружающем проводник диэлектрике (изоляторе). Такое изменение диэлектрической поляризации должно быть равносильно току и поэтому должно создавать магнитное поле. Подобный ток называется током смещения. Сумма всех токов смещения в диэлектрике, окружающем данный проводник, должна равняться силе тока в проводнике. Таким образом, не только токи в замкнутых, но и токи в разомкнутых проводниках должно считать замкнутыми. Первым показавшим существование токов смещения был Рентген. Однако Кремье и здесь пришел к отрицательному выводу. Эйхенвальд повторил опыты Рентгена и пришел к такому же выводу. Опыт Эйхенвальда был поставлен следующим образом: эбонитовый вертикальный диск вращался на горизонтальной оси между двумя проводящими плоскими кольцами. Каждое из колец было разрезано по диаметру. Разрезы колец приходились один против другого. Каждая из половин кольца заряжалась противоположно соответственной половине другого кольца и второй половине того же кольца. При вращении эбонитового круга в точках его, проходивших против разрезов, возбуждался ток, направление которого было от разреза одного кольца к разрезу другого перпендикулярно к плоскости кольца. Этот ток смещения мог быть обнаружен и измерен помощью магнитной стрелки, повешенной над одной парой разрезов и имевшей направление, перпендикулярное к плоскости кольца. Направление отклонения стрелки изменялось с изменением направления вращения круга и с перезарядкой металлических колец. Таким образом, существование токов смещения доказано на опыте.

    А. Афанасьев.

    РАССЛЕДОВАНИЕ И ЭКСПЕРТИЗА ПОЖАРОВ Тема 3 1

    РАССЛЕДОВАНИЕ И ЭКСПЕРТИЗА ПОЖАРОВ Тема № 3. 1. Возникновение и развитие горения. Физические закономерности формирования очаговых признаков пожара.

    Литература • Расследование пожаров: Учебник / В. С. Артамонов, В. П. Белобратова, Ю. Н. Бельшина и др. Под ред. Г. Н. Кирилова, М. А. Галишева, С. А. Кондратьева. СПб. : СПб Университет ГПС МЧС России, 2007. 544 с. • Расследование пожаров. Методические рекомендации по изучению дисциплины. /Под ред. В. С. Артамонова. СПб. : СПб институт ГПС МЧС России, 2004. 140 с. • Чешко И. Д. Технические основы расследования пожаров: методическое пособие. –М. : ВНИИПО 2002. -330 с.

    Учебные вопросы: 1. Понятие очага пожара. Классификация очаговых признаков пожара. 2. Конвекция, лучистый теплообмен, кондукция, их вклад в формирование очаговых признаков. 3. Формирование признаков направленности тепловых потоков и распространения горения.

    очаг пожара (первичный очаг) — это место первоначального возникновения горения на пожаре очаги горения (вторичные очаги) возникают уже на стадии развившегося пожара, то есть всегда обусловлены влиянием развивающегося пожара. очаговые признаки – это характерные зоны термических поражений конструкций и предметов, образовавшиеся в результате специфических для очага особенностей процесса горения

    Классификация очаговых признаков (по Борису Васильевичу Мегорскому) ПРИЗНАКИ В ОЧАГОВОЙ ЗОНЕ 1. В очаге пожара (при недостаточном газообмене и при благоприятных условиях для горения) 2. Над местом возникновения пожара 3. «Очаговый конус» ПРИЗНАКИ НАПРАВЛЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГОРЕНИЯ ИЛИ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА ИЗЛУЧЕНИЕМ, КОНВЕКЦИЕЙ, КОНДУКЦИЕЙ 1. Последовательно затухающие (нарастающие) термические поражения 2. Произвольно расположенные поражения и следы

    Виды передачи тепла на пожаре : Конвекция Кондукция (теплопроводность) Излучение Роль конвекции особенно велика на начальной стадии пожара Кондукция определяет интенсивность тепловых потоков в твердых материалах с высоким коэффициентом теплопроводности Излучение становится господствующим видом теплопередачи, на развившемся пожаре

    Формирование очаговых признаков за счет конвекции • Причина конвекции на пожаре — взаимное перемещение нагретых продуктов горения, поднимающихся вверх и холодных частиц воздуха, опускающихся вниз. • На пути распространения от очага пожара конвективной струи образуются термические поражения материалов и конструкций. • На боковых поверхностях эти термические поражения часто имеют форму конуса, вершина которого обращена вниз, в сторону очага. Они носят название конвективного очагового конуса.

    Образование конвективного конуса в очаге пожара

    Очаговый (конвективный) конус – это зона термических поражений, сформированная за счет восходящих конвективных потоков. • Очаговый конус может отклоняться от вертикали под влиянием воздушных потоков в помещении и иметь форму цилиндра и даже конуса с вершиной, направленной вверх. • Очаговый конус формируется не только на вертикальных, но и на наклонных поверхностях.

    В низких помещениях конус выражен хуже, конвективный поток быстро «упирается» в потолок и «размывается» вширь.

    Формирование очаговых признаков за счет излучения • Под действием лучистой энергии может происходить заметный односторонний (со стороны очага) нагрев и разрушение конструкций. • У сгораемых материалов это проявляется в более глубоком обугливании со стороны более интенсивного теплового воздействия. У металлоконструкций деформация происходит преимущественно в сторону источника тепла.

    За счет излучения может произойти общая вспышка – момент полного охвата пламенем всего помещения. Она возникает когда интенсивность лучистого теплового потока от нагретого припотолочного слоя достигает 20 к. Вт/м 2

    Общая вспышка обычно наступает, когда пламенем оказывается охваченным около 30% помещения.

    Формирование очаговых признаков за счет кондукции • Кондукция может играть существенную роль в возникновении и развитии пожара, в результате прогрева металлоконструкций, например, от электро- или газосварки. • Кондукция формирует очаговые признаки на внешних поверхностях металлических корпусов, внутри которых происходит горение (например, кузов автомобиля, корпус холодильника и т. д. )

    Влияние на формирование очаговых признаков условий воздухообмена • Достаточно быстрое распространение горения из очага в результате хорошего воздухообмена не способствует формированию очаговых признаков. • В условиях ограниченного воздухообмена очаговые признаки, как правило, образуются очень явственно и могут не зависеть даже от мощности источника зажигания. В таком случае сосредоточенные и схожие между собой прогары могут образоваться как при горении, возникшем от такого маломощного источника зажигания, как тлеющее табачное изделие, так и в результате поджога с применением ЛВЖ.

    Признаки направленности распространения пожара по горизонтали признаки распространения горения и влияния тепловых потоков с удалением от очага пожара по горизонтали уменьшаются Визуально это выражается в затухании выгорания деревянных перегородок, стоек, последовательном уменьшении глубины обугливания по длине деревянной конструкции, уменьшении деформации металлических элементов и т. д.

    Термические поражения на одинаковых, повторяющихся в конструкции здания элементах — балках, лагах, стропилах, стойках это периодически повторяющиеся поражения возрастающие убывающие

    Последовательно изменяющиеся термические поражения какого-либо одного конструкционного элемента — бревна, деревянной стенки по длине — это сплошные поражения убывающие возрастающие

    Признаки направленности распространения пожара по вертикали. • решающее значение в формировании очаговых признаков приобретает конвекция, за счет которой наблюдается зонирование температуры газовой фазы по высоте, термические поражения нарастают снизу вверх • признаки очага и характерные термические поражения конструкций, а также вещественные доказательства лучше сохраняются в нижней зоне, на уровне пола.

    Верховые пожары • Если горение началось в смежных помещениях и проникло в помещение поверху, то в таком помещении, обычно, сохраняются полы, мебель, сгораемая отделка стен в нижней их части. Формируются равномерные термические поражения в припотолочной части помещения. • Такое явление называют верховым пожаром. В этом случае очаг пожара следует искать в соседнем помещении.

    Пожар в садоводстве «Радофинниково» Ленинградской области.

    Угол русской печи, обращенный к двери, с конусообразным выгоранием копоти

    Дощатая стена пристройки к домику и остатки деревянной бочки рядом с ней

    Конвекция между стенкой и жидкостью

        Точно так же явления передачи тепла теплопроводностью (кон-дукцией) через металлическую стенку, стенку здания, слой неподвижной жидкости отличаются друг от друга своими индивидуальными особенностями, но принадлежат к одному и тому же классу явлений. Так как их объединяет некоторый общий признак (механизм теплообмена — кондукция), то они образуют одну и ту же группу явлений, и результаты опытов по теплообмену могут быть обобщены для всей группы. Другую группу тепловых явлений образует теплообмен конвекцией между стенкой и жидкостью результаты единичного опыта в этом случае также могут быть распространены на все явления данной группы. [c.9]
        В предыдущих рассуждениях принималось, что поверхность нагреваемого или охлаждаемого тела имеет постоянную температуру в течение всего процесса. Это равносильно предположению, что коэффициент конвекции между стенками и окружающей жидкостью является очень большим. Если же этот коэффициент мал, то температура поверхности будет изменяться, что очень усложняет вопрос. [c.359]

        Уравнение, данное в виде функции критериев подобия, может быть приведено к расчетному виду, что дает возможность непосредственна определять коэффициенты теплоотдачи путем конвекции между стенкой и жидкостью. Чаще всего применяется уравнение (8-35), которое после подстановки в него выражений критериев подобия (8-7), (8-8), (8-9) и преобразования дает [c.402]

        Для размещения 10 м катализатора требовалось 2000 труб длиной 4,5 м. При этом вес реактора был весьма значительным сильно повышалась стоимость аппарата. Несмотря на малую толщину слоя катализатора, поперечный температурный градиент был велик и разность температур между стенкой и серединой слоя достигала 8—12 °С. При охлаждении обычной кипящей жидкостью температура хладоагента постоянна, и реакция протекает в основном в верхних слоя катализатора. Небольшое возрастание скорости газового потока вызывает увеличение тепловыделения и порчу катализатора вследствие перегрева. При нормальных условиях количество перерабатываемого газа не превышало 100 м ч на 1 м катализатора, причем скорость потока, отнесенная к пустому сечению, составляла 5—10 см сек. Производительность реактора, работавшего на 10 м катализатора, составляла 2 г углеводородов в сутки. Для повышения производительности были созданы условия, при которых теплоперенос осуществлялся не только при помощи теплопроводности через слой катализатора, но и путем конвекции. [c.346]

        В качестве метода разделения и исследования нефтей и нефтяных фракций применяют метод термической диффузии. Процесс термодиффузии идет в кольцевом пространстве между стенками двух коаксиальных цилиндров, куда помещается исследуемая жидкость или газ. Температура стенок поддерживается различная. В результате конвекции жидкость или газ начинают циркулировать, при этом более тяжелые компоненты двигаются по направлению к более холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие — по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Метод применяется для разделения углеводородов смазочных масел, причем разделение происходит в соответствии с числом колец. В нижней части колонки концентрируются компоненты с наибольшим числом колец. В некоторых случаях термическую диффузию используют для разделения газов и паров. [c.231]


        Газы, так же как и твердые или жидкие тела, излучают и поглощают лучистую энергию. При расчете теплообмена между стенкой и жидкостью ввиду сравнительно малой разности температур доля теплового излучения по сравнению с теплоотдачей за счет конвекции и теплопроводности весьма незначительна и ею пренебрегают. В случае же газов разница температур между стенкой и газами иногда бывает значительной (например, при обогреве труб дымовыми газами) и тепловое излучение играет существенную роль. [c.460]

        Менее интенсивная теплопередача в каскадных батареях с уменьшенным заполнением (в сравнении с затопленными) объясняется тем, что в верхней части поверхности труб, омываемой паром, интенсивность теплообмена между стенкой и аммиаком значительно меньше, чем для участка трубы, омываемой жидкостью. Это приводит к повышению температуры стенки трубы и соответствующему снижению температурного перепада между воздухом и внешней тепло передающей поверхностью батарей. Ребристые батареи при естественной конвекции воздуха и при каскадном режиме следует заполнять жидким аммиаком на 20—25%. Уровень заполнения труб зависит от количества подаваемой жидкости и скорости ее течения, а также от длины шлангов батарей на горизонтальных участках. [c.40]

        Теплообмен между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкостью осуществляется в основном благодаря теплопроводности, конвекции и излучению. Установлено, что в интервале умеренных температур (впервые открыто Ньютоном) интенсивность охлаждения твердой поверхности приблизительно пропорциональна перепаду температуры между стенкой и жидкостью при условии, что разность температуры не слишком велика. Тогда выражение для количества тепла, [c.22]

        При естественной конвекции движущая сила, обусловливающая движение жидкости, возникает вследствие различия ее плотности из-за изменения температуры в пространстве. При естественной конвекции вблизи нагретой стенки жидкость движется вверх, а около холодной — вниз. Температура изменяется как по сечению, так и по высоте. Чтобы найти профиль скоростей движения жидкости между двумя параллельными вертикальными стенками, рассмотрим сечение находящееся на высоте, достаточно удаленной от входа (рис. IV. 8). [c.305]

        При разности температуры стенки и жидкости в последней возникают конвективные потоки, интенсивность которых зависит от числа Ra. По литературным данным эти потоки возникают тогда, когда Ra превышает предельное значение Rai. В нмежду параллельными пластинами возникает при Ra> 1600. Конвективные течения в неограниченной среде появляются, по-видимому, при малых Ra. Можно считать, если / а>1600, то в жидкости имеются конвективные потоки. Но Ra существенно зависит от модуля конвекции Ь, который является показателем легкости возникновения конвективных потоков в среде и зависит от природы последней. Ниже приведены значения Ь для некоторых исследованных жидкостей  [c.143]

        Высказывалось предположение, что разность температуры Ад стенки и жидкости является одной из важных причин, вызывающих интенсивное движение в гомотермическом слое [8]. Действительно, при горении всех исследованных нефтепродуктов наблюдается значительный перепад температуры между стенкой и жидкостью. На превышает первое, а в некоторых случаях и второе критическое значение, следовательно, в горящей жидкости имеются конвективные потоки, носящие при надлежащих условиях турбулентный характер. Такие движения есть не только в бензине и нефти, но и в керосине, в котором гомотермический слой не возникает. Следовательно, конвекция, вызванная разностью температуры стенки резервуара и жидкости, не имела решающего значения для образования нагретого гомотермического слоя. [c.146]

        В испарителях, перегонных кубах, холодильниках, реакторах, снабженных змеевиками или нагревательными рубашками, в подогревателях и теплообменниках передача тепла происходит путем конвекции и теплопроводности (через стенку). При простом теплообмене, например. между двумя жидкостями через плоскую стенку, процесс передачи тепла распадается на три части  [c.365]

        В условиях естественной конвекции причиной, вызывающей движение жидкостей, является разность плотностей холодной и нагретой жидкости (воздуха). Разность плотностей обусловливается температурным напором между температурой жидкости, находящейся у поверхности нагретого тела (температурой стенки), и температурой окружающей среды на большом удалении от нагретого тела. Аналитическое решение задач о теплообмене при свободном движении жидкости носит приближенный характер, так как оно возможно только при целом ряде упрощающих предпосылок, очень часто не отвечающих действительным условиям протекания процесса.[c.84]

        Установлено, что качественное распределение конверсии во всех случаях имеет одинаковый характер (рис. 4.50). При этом профили конверсии имеют максимум, расположенный между стенкой и центром полости. Это связано с тем, что жидкость движется около стенки медленнее, чем в центре, поэтому время пребывания в пристеночных слоях больше и конверсия выше. Жидкость на стенке имеет нулевую скорость, но температура ее равна температуре стенки Тф, которая в рассматриваемом случае ниже, чем температура в месте локализации максимума конверсии, поэтому реакция на стенке протекает медленнее. Пунктирная линия на рисунке соответствует варианту расчета, при котором не учитывалось влияние фронтальных явлений. При этом пренебрегают поперечной и продольной конвекцией во фронте и в результате получается слишком низкая конверсия у стенки и слишком высокая в центре полости. [c.170]


        В случае конденсации технического хлоргаза из-за присутствия в нем инертных примесей температура насыщения вдоль поверхности конденсации непрерывно изменяется по мере сжижения хлора п соответственно по мере уменьшения его парциального давления в газовой фазе. При данной конструкции конденсатора, тепловой нагрузке поверхности конденсации, скорости потока и других условиях процесса градиент снижения температуры насыщения по длине конденсатора зависит от начальной концентрации хлора, заданного коэффициента сжижения и давления, при котором ведется процесс. Как известно из теории конденсации, ее скорость и коэффициент теплопередачи уменьшаются вследствие затруднения доступа конденсирующегося пара к поверхности раздела фаз. Между стенкой охлаждаемой трубки конденсатора и паро-газовой смесью создается зона, в которой концентрация инертных примесей у поверхности раздела фаз больше, чем в основной массе паро-газовой смеси, и потому перенос пара к поверхности конденсации происходит путем диффузии и конвекции. Средняя разность температур и величина коэффициента теплоотдачи к вследствие этого определяются интенсивностью данных взаимосвязанных процессов, имеющих различную физическую сущность. Величины Д ср и к находятся в сложной зависимости от параметров и условий движения паро-газовой смеси и жидкости Значения коэффициента теплоотдачи к в данном случае всегда меньше, чем при конденсации чистого пара, причем к уменьшается тем значительнее, чем больше содержание инертных примесей в паро-газовой смеси и меньше ее скорость (критерий Рейнольдса).[c.65]

        Некоторые переменные влияют на а только в одном направлении, кчк, например, X или О, другие же (их, впрочем, меньше) влияют различно, в зависимости от условий. Так. например, большой температурный перепад между стенкой и жидкостью выгоден для естественной конвекции и выпаривания (до известного предела) и, наоборот, снижает значение а при конденсации. [c.305]

        При вынужденной конвекции перенос частиц жидкости и газа и связанный с этим перенос всех видов энергии в потоке зависит от режима течения жидкости или газа, условий возникновения движения, физических свойств веществ, геометрических условий, в которых протекает процесс, и др. Тепловое взаимодействие между поверхностью твердого тела (стенкой) и жидкостью или газом, называемое теплоотдачей, и механическое взаимодействие, вызывающее необратимое падение статического давления в потоке жидкости или газа, в значительной мере определяются характером движения среды. [c.262]

        Можно вычислить также средний критерий Нуссельта для исследуемого отрезка. Поверхность трубы равна я01. Сообразно с основным уравнением конвекции (8-1) теплоотдача между стенкой и жидкостью-составляет а ( с —О ср где ( о — 0 р обозначает среднюю разность [c.403]

        Возрастание сопротивления при течении в нагреваемых трубах обусловлено возникновением вторичного течеиия, при котором прилегающие к стенкам трубы нагретые слои жидкости поднимаются вверх, а вблизи вертикальной плоскости симметрии формируется нисходящий поток. Поэтому линии тока имеют форму спиралей в каждой из двух примыкающих друг к другу ячеек. Такое вторичное течение весьма напоминает течение в искривленных трубах (см. п. D). В действительности между эффектами кривизны и естественной конвекции существует более общая аналогия (см. 1127 в 2.2.1). [c.125]

        Определение Nu при нагреве за счет вязкой диссипации. Во многих промышленных процессах интенсивности нагрева за счет вязкой диссипации особенно велики вблизи стенки, как, например, при течениях, обусловленных перепадом давления, в каналах. Маленькие скорости (условие отсутствия скольжения) делают конвекцию в этой области второстепенным фактором, так что локальная температура определяется из баланса между вязкой диссипацией и теплопроводностью. Из-за низких коэффициентов теплопроводности возникают большие температурные градиенты, в результате чего распределение температур у стенки довольно слабо зависит от среднемассовой температуры жидкости. Поэтому использование коэ( )фициентов теплоотдачи [см. (31)] или числа Nu [см. (30)], отнесенного к среднемассовой температуре, может привести к физически ненадежным значениям этих величин. Ниже мы проиллюстрируем это утверждение на примере и затем повторно определим число Нуссельта, чтобы сделать его приемлемым для течений с суш,ественным нагревом из-за внутреннего трения. [c.336]

        На основе механизма кипения жидкости можно объяснить некоторые закономерности конвекции тепла. Основным параметром процесса является разность температуры Д/ между греющей стенкой /ст и температурой пара /п- [c. 330]

        Влияние естественной конвекции на течение в горизонтальных трубах. Выше рассматривались только изотермические течеиия в трубе. Ес, и же в результате вязкой диссипации илн теплообмена между стенками трубы и жидкостью формируется радиальный профиль температуры, то при малых числах Рейнольдса или больших перепадах температуры важную роль может играть естественная конвекция, развивающаяся на фоне основ1гого тече- [c.124]

        Уравнения (2. 35) и (2. 37) учитывают лшпь теплопроводность через пленку пара на границе между стенкой трубы и кипящим нронаном или бутаном. При определении коэффициента теплоотдачи от стенки труб к кипящему пропану или бутану можно пренебречь излучением и вынужденной конвекцией, так как температура стенки и скорость течения жидкости, омывающей трубы, нецел икм. [c.75]

        Следует указать, что при длительном ларении коэффициент к ияменяется, хотя и незначительно, что свидетельствует о медленном прогреве этих жидкостей. Изменение коэффициента к М0Ж1И0 объяснить тем, что в процессе переноса тепла наряду с молекулярной те-плолроводностью суш ественную роль играет также конвекция, возникающая в основном из-за разности температур между стенками резервуара и жидкостью. [c.23]

        В поточных аппаратах теплообмен между стенкой и потоком жидкости осуществляется в основном путем конвекции, т.е. тепло переносится от одной точки к другой вместе с массой жидкости. Конвек-тивнцй теплообмен неразрывно связан с гидродинамикой течения жидкости. Поэтому в работе приводятся новейшие данные по гидродинамике, полученные в носледяее время у нас в стране и за рубежом. [c.3]

        Кроме того, на конвекцию влияют характерный линейный размер данной поверхности I (высота вертикальной стенки, диаметр трубы), физиче- -—. — ские свойства жидкости (газа) — теплоемкость с, теплопроводность X, вязкость ц, коэффициент объ- Рис. 8-7. Схема дви-емного расширения р, разность температур между жения жидкости при [c. 425]

        Пример 2. Рассмотрим теплообмен еотественной конвекцией между награваемой (или охлаждаемой) изотермической стенкой выеттой L, температура которой tw> и окружающей холодной (или горячей) жидкостью с температурой t а Пусть вдали от стенки локальный коэффициент теплоотдачи Ахл-яа высоте х для упрощения отнесен к разности температур между пластиной и жидкостью, находящейся за пределами пограничного слоя dq [c.181]

        Если исследуемую жидкость поместить в кольцевое пространство между двумя коаксиальными цилиндрами, находящимися при различных температурах, то в результате конвекции она начинает циркулировать. При этом более тяжелые компоненты дви-н утся по направлению к холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие —по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Создается градиент концентрации по вертикали, зависящий от термической диффузии. [c.86]

        Полностью развитое кипение с недогревом. При возникновении кипения действует только ограниченное число центров парообразования, так что часть теплоты передается обычным процессом в однофазной жидкости между пузырями. Эта переходная область названа неразвитым кипением. Когда температура поверхтюсти увеличивается, число центров пузырей возрастает, а площадь, через которую теплота передается к однофазной жидкости, уменьшается. Наконец, вся поверхность покрывается пузырями, кипение становится полностью развитым и однофазная компонента теплоотдачи уменьшается до нуля. Скорость и недогрев, имеющие сильное влияние на теплоотдачу в однофазной жидкости, в области полностью развитого кипения оказывают небольшой эффект или вовсе не влияют на температуру поверхности. При кипении с недогревом температура поверхности зависит в основном от тепловой нагрузки п давления жидкости. Влияние условий на поверхности для кипения при вынужденной конвекции должно быть слабее, чем в большом объеме, потому что высокие тепловые нагрузки и перегревы стенки сдвигают диапазон активных центров парообразования в сторону меньших размеров, которые в действительности имеются на большей части поверхностей. Однако прямых экспериментальных данных, подкрепляющих это утверждение, немного. [c.382]

        Расчет теплообмена для неподвижного слоя жидкости, заключенного между двумя стенками, может проводиться по формулам (VI. 8) и (VI. 12) при условии замены коэффициента теплопроводности Я эквивалентным коэффициентом теплопроводности Яэкв, учитывающим перенос тепла как за счет теплопроводности, так и конвекции. [c.136]

        Если неподвижная жидкость 11агревается в аппарате без принудительного перемешивания (рис. VII 9), то для любых двух частиц, находящихся на различном расстоянии от стенки, через которую передается тепло / > и рзависимость между движущей силой естественной конвекции, определяемой разностью плотностей Др, и ее выражением через разность температур имеет вид [c.282]

        Величина Яэка = где б — толщина прослойки жидкости (газа), заключенной между двумя стенками К — коэффициент теплопередачи через стенки и прослойку между ними. Отношение к обычному коэффициенту теплопроводности А, отражает влияние конвекции на теплообмен и носит название коэффициента конвекции вц. Таким образом, причем при Ог- Рг  [c.287]

        Для жидкой фазы система уравнений должна быть аналогична (2.2.12) — (2.2.15). В уравнении движения вместо члена, характеризующего влияние естественной конвекции, записывается такое же по форме выражение для силы тяжести в пленке за вычетом архимедовых сил. Если конденсат рассматривается как однокомпонентное вещество, то уравнения (2.2.15) исключаются, а в учитывается перенос только за счет теплопроводности. Система дифференциальных уравнений для обеих фаз дополняется уравнениями связи между концентрациями компонентов на границе раздела и граничными условиями. На поверхности жидкость — твердая стенка (у = 0) за- [c.34]


    (PDF) Зимняя конвекция в море Ирмингера в 2004–2014 гг.

    354

    ОКЕАНОЛОГИЯ том 56 № 3 2016

    ГЛАДЫШЕВ и др.

    копериодной (межсуточной) изменчивостью мощ-

    ности перемешанного слоя в ячейках конвекции

    вследствие краткосрочного интенсивного воз-

    действия западных ветров, называемых в англо-

    язычной литературе Greenland Tip Jet [5, 6, 9, 18],

    и (3) быстрой рестратификацией вод после окон-

    чания конвекции.

    Установлено, что продолжительность воздей-

    ствия аномально сильных гренландских западных

    ветров, определяющих интенсивное развитие

    зимней конвекции в море Ирмингера, обычно не

    превышает суток (значительно реже – несколь-

    ких суток). Эти холодные ветра развиваются в ты-

    ловой части атмосферных циклонов, перемеща-

    ющихся в восточном направлении из моря Лабра-

    дор по направлению к Исландии. Достигая

    наибольшей интенсивности при обтекании юж-

    ной оконечности Гренландии, эти ветра перено-

    сят сухой и сильно охлажденный над Северо-

    Американским континентом (реже над ледяным

    щитом Гренландии) воздух на морскую поверх-

    ность [6, 9, 18]. В кратковременные периоды ин-

    тенсификации западных ветров их скорость уве-

    личивается до 30 м/с, а турбулентный поток тепла

    между океаном и атмосферой в южной части мо-

    ря Ирмингера превышает 600 Вт/м2 [18]. Сорока-

    летний ряд атмосферного реанализа (1957–2002 гг. )

    показывает, что между ноябрем и апрелем проис-

    ходит в среднем 13 ± 5 такого рода событий [18].

    Установлено, что частота сильных западных вет-

    ров в районе южной оконечности Гренландии за-

    висит от значения зимнего индекса Северо-Ат-

    лантического колебания и положения Исланд-

    ского минимума. Показано, что максимальная

    глубина зимней конвекции и плотность форми-

    рующихся вод в море Ирмингера в значительной

    степени определяются интегральном воздействи-

    ем сильных западных ветров в течение всего зим-

    него периода [18].

    Согласно опубликованным данным зимних

    наблюдений, максимальная глубина конвекции в

    море Ирмингера подвержена сильным межгодо-

    вым колебаниям и не превышает 1000 м [3, 5, 19].

    Используя градации из работы [5], к годам с ин-

    тенсивной локальной зимней конвекцией (мак-

    симальная глубина более 700 м) следует отнести

    1993 и 1994, 1997 [3, 7], 2008 и 2009 гг. [5, 15, 17,

    22]. В 2000-е годы зимняя конвекция в море Ир-

    мингера проникала, как правило, до глубин 400–

    600 м [5], а в отдельные зимы (2004, 2006, 2010 гг.)

    не достигала глубины 400 м.

    На протяжении десятилетия – с конца 1990-х

    до конца 2000-х годов – в море Ирмингера на-

    блюдалось два ядра ЛПВ с существенно отличаю-

    щейся плотностью; нижнее ядро с плотностью

    27.74–27.80 кг/м3, сформированное в период ано-

    мально интенсивной конвекции в середине

    1990-х гг., и верхнее ядро с плотностью 27.7–

    27.73 кг/м3 более позднего происхождения [5, 7,

    23]. В условиях отсутствия глубокой конвекции в

    субарктических морях вплоть до 2008 г., в море

    Ирмингера наблюдалось постепенное разруше-

    ние более плотного и старого ядра ЛПВ на глуби-

    нах более 1000 м [8]. Наряду с этим в море Ирмин-

    гера на глубинах 500–1000 м происходило поступ-

    ление ЛПВ, сформированной в море Лабрадор в

    2000 г. [22]. Совокупность процессов адвекции из

    моря Лабрадор и локальной конвекции вне этого

    моря приводит к тому, что ЛПВ в море Ирминге-

    ра представляет собой комбинацию вод, сформи-

    ровавшихся в разные годы в двух (или более) оча-

    гах зимнего перемешивания.

    ЛПВ, сформированная в море Ирмингера, как

    правило, теплее и солонее ЛПВ моря Лабрадор

    из-за относительно высокой температуры и солено-

    сти СПМВ, участвующей в ее формировании [5, 7].

    Из-за того, что быстрая рестратификация СПМВ

    уничтожает следы зимней конвекции, восстано-

    вить истинные характеристики конвекции про-

    шедшей зимы (максимальную глубину и плот-

    ность сформированных вод) на основе летне-осен-

    них данных наблюдений затруднительно [19].

    Настоящая работа направлена на исследова-

    ние характеристик локальной зимней конвекции

    в море Ирмингера в 2004–2014 гг. на основе сов-

    местного использования данных трансатлантиче-

    ского разреза, выполняемого судами Института

    океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН)

    ежегодно в летне-осенний сезон вдоль 59.5° с.ш.,

    и зимних данных, полученных буями Арго в

    2012–2014 гг. Работа сфокусирована на проблеме

    определения глубины локальной конвекции в

    южной части моря Ирмингера и влияния этой

    конвекции на структуру и характеристики проме-

    жуточных вод в рассматриваемом регионе.

    Данные судовых CTD (Сonductivite/Tempera-

    ture/Depth) измерений, используемые в исследо-

    вании, были получены специалистами ИО РАН в

    рамках программы ежегодного мониторинга вод

    на океанографическом разрезе по 59.5° с.ш. от юж-

    ной оконечности Гренландии до шельфа Велико-

    британии (рис. 1). Были использованы данные

    11 разрезов, выполненных в летние месяцы 2004–

    2014 гг. на НИС “Академик Иоффе” и НИС “Ака-

    демик Сергей Вавилов”. Данные CTD-измерений

    соответствуют международным стандартам каче-

    ства: имеют вертикальное разрешение 1 дб, точ-

    ность измерения температуры 0.001°С и солености

    0.002 епс. Точность определения растворенного

    кислорода в пробах, отобранных батометрами, ав-

    томатическим титрованием по методу Винклера

    составляла менее 0.5 µмоль/кг. Данные о содержа-

    нии растворенного кислорода в воде, полученные в

    режиме вертикального зондирования датчиком

    SBE 43, после калибровки обладают точностью 2–

    3 мкмоль/кг. В статье анализируются потенциаль-

    ТЭН конвекции для электрической плиты Zanussi

    ТЭН (трубчатые электронагреватели) в наличии

    Описание

    Совместимость

    Как заменить ТЭН духовки (видео)