5. Определение теоретического расхода воды на тушение газового фонтана

производится по формуле :

n_в = (12)

Коэффициент излучения _л был рассчитан ранее по формуле .

Коэффициент _т в свою очередь рассчитывается из соотношения:

(13)

Для определения этого коэффициента необходимо рассчитать действительную температуру горения стехиометрической смеси горючих газов с воздухом (при =1) и температуру горения при концентрации горючей смеси, равной нижнему концентрационному пределу .

Согласно формуле:

,

По формуле находим Т_г^н:

(14)

Предварительно находим избыточный объём воздуха: ν_в = ( – 1)/0,02445

Для этого рассчитываем теоретический объём воздуха, необходимый для сгорания газовоздушной смеси заданного состава:

₍₁₅₎

где - сумма произведений стехиометрических коэффициентов реакций горения каждого компонента горючей смеси ( ) на процентное содержание этого компонента (_i) в смеси;

– процентное содержание кислорода в газовой смеси.

Теоретический объём воздуха, необходимый для сгорания газовоздушной смеси составляет:

(15)

Нижний концентрационный предел для многокомпонентной газовой смеси рассчитывается по формуле Ле-Шателье:

. (16)

где _i – концентрация i – го горючего газа в смеси;

_iн – значение НКПР i – го компонента (табл. 7) методического указания:

(16)

Отсюда

Тогда V_в = 11,2*(1,83 − 1) = 9,296 м³/м³

или

Среднее значение теплоёмкости воздуха в интервале температур 298−2000 K составляет 32,3 Дж/ (моль K). Отсюда:

.(14)

Определим коэффициент _т:

(13)

Расход воды, требуемый для прекращения горения газового фонтана: 4570 кДж/кг.

Низшая теплота сгорания газовой смеси выражена в кДж/м³, поэтому количество тепла, которое вода отнимает из зоны горения, также выразим в кДж/м³.

При 298 K один килограмм воды занимает объём, приблизительно равный 1 л или 10⁻³ м³.

Тогда 4570 кДж/л или 4570000 кДж/м³

Подставив все известные значения в формулу (17), получим:

(19)

С учетом коэффициента использования воды, равного 0,1, ее расход составит: 72/0,1=720 л/с.

Вывод

1. В результате проведенных расчетов определены основные параметры горения газового фонтана: мощность фонтана (3,06 млн м³/сут), действительная температура его горения (2364,73⁰ С), интенсивность лучистого теплового потока от расстояния до устья скважины;

2. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, за пределами которой личный состав при выполнении боевых действий может находиться неопределенно долгое время (Е = 1,6 кВт/м²) расположена на расстоянии 118,33 м от устья скважины;

3. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой личный состав может работать без специального теплозащитного снаряжения не более 15 минут при условии защиты кожных покровов (Е = 4,2 кВт/м²), находится на расстоянии 71,69 м от устья скважины;

4. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой личный состав может вести боевую работу в специальном теплозащитном снаряжении под защитой распыленных водяных струй не более 5 минут (Е = 14 кВт/м²) находится на расстоянии 36,45 м от устья скважины;

5. Требуемый секундный расход с учетом коэффициента ее использования, обеспечивающий прекращение горения фонтана с дебитом 3,06 млн.м³/сут, составляет 720л/с.