Теплопроводность

Уравнения теплопроводности при стационарном температурном поле могут быть использованы для решения некоторых вопросов противопожарной безопасности.

1. Максимальная температура на теплоотдаюших поверхностях отопительных и других нагревательных приборов, а также на необогреваемых поверхностях стен, перегородок, перекрытий при длительных пожарах может быть определена по уравнениям стенки:

а) однослойная плоская стенка

t₂ = t₁ - q/

б) многослойная плоская стенка

2. Максимальная температура в произвольном сечении тел, например в местах закладки арматуры в железобетонных конструкциях, может быть определена, например, для плоской стенки по уравнению:

t_х = t₁ – (t₁ - t₂)x/

3. Размеры тепловой изоляции нагревательных приборов, трубо­проводов и технологических аппаратов, необходимые для обеспечения безопасной в пожарном отношении температуры на необогреваемых поверхностях, могут быть определены по уравнениям:

а) толщина однослойной плоской стенки:

 =(t₁ – t₂)/q

б) толщина слоя теплоизоляции многослойной плоской стенки:

где _т – коэффициент теплопроводности теплоизоляции; R_i – сумма термических сопротивлений всех слоев стенки, кроме теплоизоляционного.

Примеры на теплопроводность

Пример 1.1.

Определить температуру на необогреваемой поверхности бетонной плиты в условиях продолжительного пожара. Толщина плиты =220 мм. На обогреваемой поверхности установилась температура t_w1=550°С. Тепловой поток q=7960 кДж/м²ч. Коэффициент теплопроводности бетона =4,44 кДж/м ч град.

Решение. Температура на необогреваемой поверхности определится из вы­ражения закона Фурье:

t_w2 = t_w1 – q/ = 550 – 7960 0,22/4,44 = 155^oC

Пример 1.2.

Определить, как изменится температура на необогреваемой поверх­ности бетонной плиты, если она будет покрыта дощатым настилом толщиной 4 см. Коэффициент теплопроводности древесины поперек волокон ₂ = 0,629 кДж/м ч град. Температура на наружной поверхности настила t_w2= 75° С. Остальные условия те же, что и в предыдущем примере (кроме q).

Решение. 1. Термическое сопротивление бетонной плиты

R₁ = ₁/₁ = 0,22/4,44 = 0,0495 м² ч град/кДж;

термическое сопротивление настила

R₂ = ₂/₂ = 0,04/0,629 = 0,0636 м² ч град/кДж;

2. Температура необогреваемой поверхности плиты определим исходя из того, что поле стационарное, удельный тепловой поток в слоях постоянный и

, откуда и

При температуре воспламенения дерева 295^оС < 342^оС произойдет воспламенение, и пожар перекинется в соседнее помещение.

Ядерный взрыв и его световое излучение как источник пожаров. Светящаяся область.

Под световым излучением ядерного взрыва понимается электромагнит­ное излучение оптического диапазона в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются. Температу­ра нагрева зависит от многих факторов и может быть такой, что поверх­ность объекта обуглится, оплавится или воспламенится.

Источником све­тового излучения является светящаяся область взрыва. Эта область состоит из нагретых до высокой температуры паров конструкционных материалов боеприпаса и воздуха, а при наземных взры­вах - и испарившегося грунта.

Светящаяся область в своем развитии проходит три фазы - началь­ную, первую и вторую. Температура светящейся области за время ее существования изменяется от единиц до десятков тыс. град. К. Длительность свечения и размер светящейся области (табл.5.1) зависят от мощности ядерного взрыва.

Таблица 5.2. Характеристики светящейся области ЯВ к концу второй фазы свечения

Мощность ЯВ	Время свечения, сек	Диаметр, м
Сверх малая, до 1 Кт Малая , до 10 Кт Средняя , до 100 Кт Крупная , до 1 Мт Сверхкрупная, > 1 Мт	до 1 1-2 2-5 5-10 10-40	50-200 200-500 500-1000 1000-2000 2000-5000