ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сложный теплообмен на вертикальных строительных конструкциях при ламинарной естественной конвекции из "Термогазодинамика пожаров в помещениях " При анализе второго члена в уравнении (3.15), описывающего лучистую составляющую эффективного теплового потока, необходимо оценить оптическую толщину теплового пограничного слоя То. Трудности, возникающие при решении интегродифференциальных уравнений лучистого теплообмена, привели к появлению ряда приближенных методов решения уравнений переноса излучением [3]. В приближениях оптически тонкого и оптически толстого слоев (последнее называется диффузионным или приближением Росселан-да) используются упрощения, вытекающие из предельного значения оптической толщины среды. [c.64] Приближенные методы позволяют относительно простыми способами решать сложные задачи переноса излучением. Однако их применение ограничивается тем, что точность приближенного решения не может быть оценена без сравнения с точным решением или экспериментом. [c.64] Приближение оптически тонкого слоя основано на предположении, что оптическая толщина среды То мала (то 1) [3]. [c.64] Определение оптической толщины слоя газа в виде (3.16) по своей сути обозначает, что тепловой пограничный слой толщиной 61 с коэффициентом ослабления оказывает на перенос лучистой тепловой энергии такое же воздействие, как и вся система, состоящая из очага пожара и строительных конструкций с газовой средой, имеющей коэффициент ослабления к и определяющий размер /. [c.65] При горении в помещениях горючей нагрузки, состоящей из органических топлив, и при значениях средних температур порядка 1000 °С коэффициент ослабления среды может принимать значение /(=.1-3. [c.65] Примем, что законы касательных напряжений и тепловых потоков, а также распределения скорости и температуры в условиях сложного теплообмена остаются по виду записи такими же, как и в условиях конвективного теплообмена. [c.65] Влияние лучистой составляющей сложного теплообмена скажется на значении толщины пограничного слоя. Очевидно, что при допущениях диффузионного приближения учет радиационной составляющей теплового потока приведет к увеличению толщины теплового пограничного слоя (по сравнению с чистой конвективной теплоотдачей) к, следовательно, к уменьшению градиента температуры на поверхности. [c.65] Анализ роли излучения в формировании температурного поля показал, что излучение приводит к уменьшению градиента температуры на стенке по сравнению с чисто конвективным теплообменом при значениях температурного фактора 7 /Гоо 0,5. [c.66] Как показали экспериментальные исследования температурного режима пожара в помещениях (результаты приведены в гл. 5), при объемных пожарах величина температурного фактора может меняться в пределах 0,5—0,9. Следовательно, под влиянием излучения в условиях объемных пожаров следует ожидать уменьшения конвективной составляющей по сравнению с течением без излучения. Это полностью соответствует принятой модели сложного теплообмена и накладывает ограничения ее использования. Модель будет соответствовать излучаемому явлению при значении температурного фактора Г /7 сс 0,5, что для условий пожара соответствует его развитой стадии, и сам пожар можно описать его интегральными характеристиками. При значениях температурного фактора 7 тг/7 0,5 наличие излучения приводит к увеличению градиента температуры на стенке. Значения температурного фактора меньше 0,5 характерны для условий начальной стадии пожара и для локальных пожаров. Таким образом, рассмотренная ниже модель сложного теплообмена с соответствующими допущениями может быть применена для анализа теплового воздействия очага пожара на вертикальные строительные конструкции в условиях объемного пожара. [c.66] Учитывая динамику пожара, полученные ниже соотношения описывают законы сложного теплообмена во времени развития пожара /н.сл1 / . Нижней границей по времени является /н.с.п — время, характеризующее окончание начальной стадии пожара. Верхней границей является значение I — время на затухающей стадии пожара, когда значение температурного фактора становится равным 0,5. [c.66] Средний коэффициент теплоотдачи при данных условиях а= а . [c.69] С увеличением значения критерия Бугера оптическая плотность среды увеличивается, й при Ви- -оо среда становится непрозрачной для тепловых лучей. Это означает, что вся тепловая лучистая энергия полностью поглощается в пограничном слое, а приведенная длина свободного пробега фотонов =0 и уравнение (3.37) переходит в соотношение дл.ч определения безразмерного коэффициента теплоотдачи для ламинарной естественной конвекции. [c.70] В качестве примера на рис. 3.1 приведены результаты расчета удельного теплового потока в условиях сложного теплообмена на строительной конструкции высотой 0,4 м, размером в плане 1X1 м , температурой излучающей среды Г = 600 К и температурой поверхности Г =500 К. Приведенная степень черноты системы е=0,9, коэффициент взаимной облученности г()2-1 = 1. С увеличением значения безразмерной оптической характеристики газовой среды Ви увеличивается доля конвективной составляющей и уменьщается доля лучистой составляющей в суммарном значении удельного теплового потока при общем уменьшении его значения. В диапазоне изменения 1 Ви 10 преобладающее влияние на процесс сложного теплообмена оказывает лучистый перенос тепла. Причем для практически интересных с точки зрения пожара значений Ви=1—2 доля конвективной составляющей в сложном теплообмене составляет 6—15 %. При значениях Ви 20 влияние лучистого теплообмена практически не сказывается. [c.71] Вернуться к основной статье