- •Лесные пожары,
- •680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136
- •680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136
- •1. Регламент работы лесопожарных служб
- •1.1.Определение классов пожарной опасности по условиям погоды
- •Опасности
- •1.2. Определение классов пожарной опасности по лесорастительным условиям
- •1.3. Определение суточного числа пожаров
- •2. Расчет процессов горения лесных горючих материалов
- •2.1. Определение теплотворной способности лесных горючих материалов
- •2.2. Тепловой и газовый баланс горения лесных материалов
- •Способность в абсолютно сухом состоянии
- •2.3. Определение фактической теплотворной способности
- •Продуктов сгорания
- •Сгорания в зависимости от температуры газов
- •3. Определение периметра и площади низового пожара
- •4. Оценка ущерба от лесных пожаров
- •4.1. Порядок определения прямого ущерба от общего числа возникших пожаров
- •Категорий защитности и назначения
- •Библиографические ссылки
- •Видов и интенсивности
- •В разрезе субъекта рф (Дальневосточный федеральный округ), м3/га
- •Края в 1998 г.
2. Расчет процессов горения лесных горючих материалов
Расчет процессов горения лесных горючих материалов (ЛГМ) подразделяется на три подраздела. В первом подразделе определяется теплотворная способность ЛГМ, во втором – тепловой и газовый баланс горения ЛГМ, в третьем – определение фактической теплотворной способности ЛГМ.
2.1. Определение теплотворной способности лесных горючих материалов
Теплотворную способность Q лесных горючих материалов определяют для 1 кг вещества в абсолютно сухом состоянии по известным термохимическим уравнениям, параметры которых определены в результате многочисленных экспериментов по сжиганию различных видов топлива в калориметре [3, табл. 2.1].
Д. И. Менделеев предложил следующую формулу для определения высшей теплотворной способности:
Qв = 8100 · С+30 000 · Н + 2600 · S – 2000 · О ккал/кг,
где С, Н, О, S – соответственно углерод, водород, кислород и сера в долях кг. Содержание серы принято равным нулю.
Формула Д. И. Менделеева дает завышение значений Qв.
Позднее были предложены другие термохимические уравнения
QB = 8150 С + 34200(Н – )+ 2156S = 3871 + 513 = 4384 ккал/кг (2.1)
в килоджоулях:
QB = 34 200С + 143 400(Н – ) + 9050S кДж/кг (2.2)
Низшая теплотворная способность QН горючих материалов равна
QН = 8150C + 28 900(Н – ) + 2156S ккал/кг, (2.3)
в килоджоулях:
QН = 34 200С + 121 100(Н – ) + 9050S кДж/кг. (2.4)
Уравнения (2.1)–( 2.4) для лесных материалов также занижают теплотворную способность материалов. Точные значения они дают для бензина, каменного угля.
Соотношение между ккал и кДж: 1ккал = 4,19 кДж.
Академик И. А. Каблуков нашел более простую формулу для определения низшей теплотворной способности горючих материалов Qн: через кислородный коэффициент К и постоянное число а.
Постоянное число для каменного угля, нефтепродуктов равно:
ау = 4,19 · 3050 = 12 800; (2.5)
для клетчатки:
ак = 4,19 · 3250 = 13 630, (2.6)
где О2 – кислород.
Кислородный коэффициент К есть отношение массы кислорода (без его избытка) к массе горючего материала, при условии, что С и Н в процессе горения окисляются полностью до СО2 и Н2О:
, (2.7)
где С, Н и О выражены в долях кг (табл. 2.1).
Низшая теплотворная способность клетчатки (компоненты горения) равна
Qн = 13 630 · К = 18 891 кДж/кг
Для древесины К варьирует в пределах 1,30–1,42 кг, для керосина К = 3,3; бензина К = 3,5 кг. Но кислородный коэффициент рассчитывается по трем основным химическим элементам. Если его соотнести к чистому кислороду, получим требуемую массу воздуха. Для рассматриваемого варианта она равна
(2.8)
Общая масса продуктов горения окажется равной 0,919 + 6,06 = 6,979 ≈ 7 кг. В этом объеме основную массу составят газы: СО2; N2; Н2О; Аr (аргон). Зола останется в твердом состоянии, ее масса в продуктах сгорания не учтена.
Соотношение между горючим и воздухом для лесных материалов 1:6,0; бензин 1:15,3; керосин 1:14,8.
Задание:
1) по данным табл. 2.1 вычислить К для лесных горючих материалов (согласно вариантам);
2) по данным табл. 2.1 определить потребность в чистом кислороде и воздухе для обеспечения горения лесных материалов при коэффициенте избытка воздуха α = 1. Потребность в кислороде определяется по уравнению (2.7), в воздухе – (2.8).
3) Определить удельную теплотворную способность на всю массу компонентов (ЛГМ + воздух), участвующую в процессе горения.
Пример расчета удельной теплоемкости:
(2.9)
Низшая теплотворная способность клетчатки в абсолютно сухом состоянии равна 18891 всей массы, участвовавшей в процессе горения, – 2669 кДж/кг. Сравнивая отношение между массой горючих материалов и воздухом, необходимым для их горения, следует обратить внимание на то, что низшая удельная теплотворная способность всей массы газов будет в 7 раз меньше по сравнению со всей массой компонентов, участвующих в горении:
L = 18891/2699 = 7,
где L – отношение массы газов к массе продуктов горения.