У роботі представлена математична модель конвективного сушіння напірних пожежних рукавів, яка розроблена на основі фізичної моделі даного процесу. Відповідно до фізичної моделлю процес сушіння матеріалу пожежного рукава представлений у вигляді двох періодів: періоду постійної швидкості випаровування води з матеріалу і періоду падаючої швидкості випаровування води. Опис першого періоду процесу сушіння ґрунтується на рівності температур поверхні, що висушується і теплоносія. На стадії даного періоду відбувається випаровування вільної вологи з поверхні матеріалу і його прогрів, а закінченням даного періоду вважається момент досягнення критичного вологовмісту води в матеріалі. Етап падаючої швидкості сушки грунтується на тому, що при конвективному охолодженні поверхні рукава гарячим повітрям межа випаровування води відступає вглиб матеріалу, при цьому його шари прогріваються, а на рухому кордон тепло надходить за рахунок теплопровідності. Чисельним методом розраховано коефіцієнти теплоі массоотдачи. Отримані рівняння дозволяють розрахувати ефективність процесу сушіння при будь-яких параметрах сушильного агента.

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Покровський Аркадій Олексійович, Кисельов В'ячеслав Валерійович, Топоров Олексій Валерійович


MATHEMATICAL MODELING OF THE DRYING PROCESS OF PRESSURE FIRE HOSES

The paper presents a mathematical model of convective drying of pressure fire hoses, which was developed on the basis of the physical model of this process. In accordance with the physical model, the process of drying the material of the fire hose is presented in the form of two periods: the period of a constant rate of evaporation of water from the material and the period of the dropping rate of evaporation of water. The description of the first period of the drying process is based on the equality of the temperatures of the surface of the material being dried and that of the coolant. At the stage of this period, evaporation of free moisture from the surface of the material and its heating takes place, and the end of this period is considered to be the moment of reaching the critical moisture content of water in the material. The stage of the falling drying speed is based on the fact that during convective blowing of the sleeve surface with hot air, the water evaporation boundary retreats deep into the material, while its layers warm up, and the heat is transferred to the moving boundary due to thermal conductivity. The heat and mass coefficients are calculated by a numerical method. The obtained equations allow us to calculate the efficiency of the drying process for any parameters of the drying agent.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Сучасні проблеми цивільного захисту

    Наукова стаття на тему 'МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ напірних пожежних рукавів'

    Текст наукової роботи на тему «МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ напірних пожежних рукавів»

    ?УДК 676.026.521.2

    МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ напірних пожежних рукавів

    А. А. Покровський, В. В. КИСЕЛЬОВ, А. В. сокирою

    ФГБОУ ВО Івановська пожежно-рятувальна академія ДПС МНС Росії, Російська Федерація, м Іваново E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    У роботі представлена ​​математична модель конвективного сушіння напірних пожежних рукавів, яка розроблена на основі фізичної моделі даного процесу. Відповідно до фізичної моделлю процес сушіння матеріалу пожежного рукава представлений у вигляді двох періодів: періоду постійної швидкості випаровування води з матеріалу і періоду падаючої швидкості випаровування води. Опис першого періоду процесу сушіння ґрунтується на рівності температур поверхні матеріалу, що висушується і теплоносія. На стадії даного періоду відбувається випаровування вільної вологи з поверхні матеріалу і його прогрів, а закінченням даного періоду вважається момент досягнення критичного вологовмісту води в матеріалі. Етап падаючої швидкості сушки грунтується на тому, що при конвективному охолодженні поверхні рукава гарячим повітрям межа випаровування води відступає вглиб матеріалу, при цьому його шари прогріваються, а на рухому кордон тепло надходить за рахунок теплопровідності. Чисельним методом розраховано коефіцієнти тепло- і массоотдачи. Отримані рівняння дозволяють розрахувати ефективність процесу сушіння при будь-яких параметрах сушильного агента.

    Ключові слова: напірний пожежний рукав, гаряче повітря, математична модель, випаровування, температура.

    MATHEMATICAL MODELING OF THE DRYING PROCESS OF PRESSURE FIRE HOSES

    A. A. POKROVSKY, V. V. KISELEV, A. V. TOPOROV

    Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

    Russian Federation, Ivanovo E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    The paper presents a mathematical model of convective drying of pressure fire hoses, which was developed on the basis of the physical model of this process. In accordance with the physical model, the process of drying the material of the fire hose is presented in the form of two periods: the period of a constant rate of evaporation of water from the material and the period of the dropping rate of evaporation of water . The description of the first period of the drying process is based on the equality of the temperatures of the surface of the material being dried and that of the coolant. At the stage of this period, evaporation of free moisture from the surface of the material and its heating takes place, and the end of this period is considered to be the moment of reaching the critical moisture content of water in the material. The stage of the falling drying speed is based on the fact that during convective blowing of the sleeve surface with hot air, the water evaporation boundary retreats deep into the material, while its layers warm up, and the heat is transferred to the moving boundary due to thermal conductivity. The heat and mass coefficients are calculated by a numerical method. The obtained equations allow us to calculate the efficiency of the drying process for any parameters of the drying agent.

    Keywords: pressure fire hose, hot air, mathematical model, evaporation, temperature.

    © Покровський А. А., Кисельов В. В., Топоров А. В., 2019

    74

    В даний час сушка напірних пожежних рукавів вимагає створення економічних і високоефективних сушильних пристроїв. Це дозволить значно знизити час і енергоємність сушіння. У свою чергу, інтенсифікація цього процесу дозволить скоротити час приведення рукавів в готовність до застосування. Але, в той же час, інтенсифікація процесу сушіння не повинна порушувати технологічних властивостей матеріалу, що висушується.

    На сьогоднішній день випущено велику кількість сушильного обладнання різного конструктивного виконання, в якому сушка рукавів проводиться при різних температурах і швидкостях теплоносія. При цьому в науковій літературі є невеликий обсяг інформації про пожежних рукавах як про об'єкти сушіння, а також про механізми протікання процесів тепло- і мас-сообмена. Все це говорить про те, що технологічні і технічні деталі цього процесу вимагають додаткового вивчення.

    Одним з результативних методів пошуку шляхів підвищення ефективності процесу сушіння рукавів є математичне моделювання. Даний метод дозволяє врахувати найбільшу кількість факторів, які впливають на реальне перебіг процесу сушіння. Моделювання даного процесу з урахуванням цих факторів дозволить знайти технологічні параметри теплоносія, які дозволять скоротити час сушіння рукавів і приведення їх у готовність.

    Напірний пожежний рукав - це один з основних видів пожежного обладнання за допомогою якого виконується транспортування вогнегасної речовини, тобто здійснюється гасіння пожеж. Як відомо, пожежний рукав є тканий або ткановязаний каркас, що обрамляє внутрішнє гідроізоляційне покриття. Матеріалом для виготовлення каркасів пожежних рукавів служать нитки, що складаються з хімічних або натуральних волокон. Що стосується внутрішнього гідроізоляційного покриття, то воно може бути виготовлено з гум, латексу або будь-яких інших полімерних матеріалів. Причому, якщо мова йде про пожежних рукавах з каркасом з натуральних волокон, то такі рукава часто не містять внутрішнього гідроізоляційного покриття. Для продовження терміну служби рукавів на них наносять захисне покриття або здійснюють просочення каркасів. Таким чином, для потреб пожежогасіння можуть бути використані напірні рукава з натуральних або синтетичних волокон.

    У нашому випадку об'єктами дослідження є напірні пожежні рукави з

    армирующим каркасом з натуральних волокон. Дані каркаси тчуть з лляних або бавовняних ниток. Конструкції рукавів з нитками з натуральних волокон мають ряд переваг, до яких можемо віднести меншу масу, менші габарити скатки і кращу стійкість до підвищених температур. Основними їх недоліками є висока схильність до гниття і складність експлуатації при негативних температурах [1]. Дані рукава мають різні варіанти конструктивного виконання. У даній роботі розглянута конструкція рукава, представлена ​​на рис. 1.

    ж

    3 1 2

    Мал. 1. Конструкція напірного рукава з армуючим каркасом з ниток натуральних волокон. 1 - зовнішній захисний шар; 2 - внутрішній гідроізоляційний шар; 3 - армуючий каркас

    Рукав складається з зовнішнього захисного шару (1) усередині якого розташовується гідроізоляційний шар (2), який забезпечує практично повна відсутність гідравлічних втрат при проходженні через рукав вогнегасної речовини. Зовнішня поверхня рукава виконана у вигляді армуючого каркаса з лляних волокон.

    Для продовження терміну служби пожежних рукавів та підтримки їх в робочому стані необхідно регулярне проведення технічного обслуговування, до якого належить сушка. В даний час в пожежно-рятувальних частинах сушка пожежних рукавів проводиться або природним способом, наприклад в баштових сушарках, або примусовим за допомогою різних сушильних установок.

    При сушінні пожежних рукавів природним способом рекомендується враховувати температуру повітря і відносну вологість. Температура повинна становити не менше 20 ° С, а відносна вологість вологості не більше 80%. Слід уникати прямого впливу на рукава як сонячних променів, так і опадів. Час сушіння рукавів таким спо-

    собом по-різному залежно від зовнішніх умов і перевищує час сушки примусової. Такий спосіб сушіння застосовується для прискорення процесу видалення води з матеріалу рукава. У використовуваних в пожежно-рятувальних частинах сушильних пристроях температура теплоносія варіюється від 50 ° С до 70 ° С. Обдув пожежних рукавів може проводитися як з зовнішньої, так і з внутрішньої сторони. Основними достоїнствами примусового способу сушіння пожежних рукавів є висока швидкість сушіння і компактність сушильних пристроїв, а до недоліків можемо віднести високу енергоємність.

    На практиці найбільш частина сушка пожежних рукавів проводиться в камерних і баштових сушарках. Такі сушарки повинні бути оснащені пристроями для підігріву повітря.

    Для проведення сушки рукава в баштової сушарці розташовуються по всій площі поперечного перерізу шахти, кількість рукавів не повинна перевищувати 45 шт., Швидкість повітря складає близько 4 м / с. Основними проблемами пов'язаними з експлуатацією баштових сушарок є нерівномірна циркуляція теплоносія в шахті, низький ККД, значні габарити.

    Меншими габаритами відрізняються камерні сушарки в які рукава поміщаються зібраними в вільні скатки з відстанню 20-25 мм між витками.

    Перспективним методом сушки напірних пожежних рукавів є вакуумно-температурний, при якому інтенсифікація видалення рідини з матеріалу рукава досягається за рахунок зниженого тиску повітря в камері і підвищеної температури. Для даного методу проведена оптимізація тимчасово-температурних характеристик процесу [3].

    Сушити рукава на сонці, на батареях центрального опалення, газових, вугільних, електричних котлах заборонено.

    Важливим параметром, який необхідно розглядати при вивченні процесу сушіння є характер зв'язку вологи з матеріалом. В роботі [4] наводиться класифікація матеріалів на три основні групи: колоїдні, капілярно-пористі і колоїдні капілярно-пористі виходячи з колоїдно фізичних властивостей і зміни розмірів при видаленні вологи.

    Інша класифікація наводиться в роботі [5]. Представлена ​​класифікація грунтується на кінетичних особливостях масопереносу в певних групах матеріалів і дозволяє створити математичну

    модель процесу сушіння і враховує кінетичні властивості матеріалу в твердій фазі, адсорбцію і екстрагування.

    Відповідно до класифікації академіка П. А. Ребіндера [6] форми зв'язку поділяються на три основні групи: хімічну (засновану на іонної і молекулярної зв'язку); фізико-хімічну, (адсорбційна і осмотична зв'язок); фізико-механічну.

    В роботі [7] матеріали, як об'єкти сушіння класифікуються за внутрішньою структурою і теплових характеристиках. У відповідність із запропонованою в [7] класифікацією полімерні матеріали в залежності від розміру пір поділяються на чотири основні групи:

    - непористі (макропористі) матеріали - діаметр пір понад ЮОнм;

    - однородно- і неоднорідне-пористі матеріали - діаметр пір до БНМ;

    - матеріали з діаметром пір від 6 до

    2 нм;

    - ультрамікропорістие матеріали, розмір пор яких можна порівняти з розміром молекул рідини.

    Таким чином, незважаючи на існування цілого ряду класифікацій матеріалів як об'єктів сушки загальна універсальна класифікація вологих матеріалів відсутній. Тому для створення математичної моделі процесу сушіння напірних пожежних рукавів необхідно при виборі класифікації спиратися на властивості і структуру матеріалів, з яких дані вироби виготовлені. Серед розглянутих класифікацій за цим параметром найбільш придатною є запропонована Б. С. Сажиним [7], де в якості визначальних характеристик розглянута внутрішня структура і теплові характеристики матеріалів.

    Сушка вологих матеріалів обумовлюється одночасним протіканням двох основних процесів [7, 8, 9, 10]: випаровуванням вологи з поверхні тіла (массоотдачи) і переміщенням вологи всередині матеріалу (мас-соперенос).

    Що б визначити найбільш раціональні параметри технологічного процесу сушіння пожежних рукавів виходячи з критеріїв мінімального часу і мінімальних енергетичних витрат необхідне знання законів тепло- і масопереносу відбувається в розглянутому матеріалі.

    Для створення математичної моделі конвективного сушіння напірних пожежних рукавів, з огляду на, що вони виготовляються з ка-піллярно-пористих матеріалів необхідно описати кінетику процесу влагоудаленія. Як правило, виділяють три завдання сушки:

    1) внутрішню задачу розглядають при сушінні матеріалів до низького залишкового вмісту вологи, коли дифузійний опір переносу вологи всередині матеріалу значно перевищує дифузійний опір прикордонного шару при видаленні вологи з поверхні матеріалу в навколишнє середовище;

    2) зовнішню задачу, яка вирішується при видаленні вільної і слабо зв'язаної вологи, при опорі прикордонного шару переносу вологи набагато більше внутрідіф-фузіонних опору матеріалу;

    3) змішану задачу, що виникає при рівності внутрідіффузіонного опору і опору прикордонного шару з урахуванням впливу зовнішніх чинників.

    При розгляді зовнішньої завдання процес випаровування рідини з поверхні вологого тіла визначається перенесенням тепла і вологи через прикордонний шар і дифузійних-но-конвективним переносом тепла і вологи в сушильній агента. Основний опір Тепломассоперенос надає прикордонний шар. Перенесення тепла в прикордонному шарі обумовлений молекулярної теплопровідністю. На зовнішній межі шару перенесення речовини здійснюється переважно турбулентної дифузії, на внутрішній - молекулярної дифузією, в проміжній області механізм перенесення - молекулярно-дифузний. Щільність потоку маси речовини може бути розрахована за рівнянням [11]:

    Л, = - ^ = АСЯ-Сс). (1)

    ох

    де р - коефіцієнт массоотдачи; Сп; СС концентрація речовини на кордоні

    розділу фаз і ядра потоку.

    Інтенсивність зовнішнього тепломасообміну залежить від різниці концентрацій парів вологи в межах прикордонного шару і температури сушильного агента. Різниця температур між основною масою сушильного агента і поверхнею вологого матеріалу забезпечує передачу тепла, а різниця концентрацій поперек прикордонного шару створює потік парів вологи від поверхні вологого тіла [9].

    Тепло- і масоперенос в капілярно-пористих матеріалах при вирішенні внутрішньої завдання може відбуватися внаслідок різних механізмів переносу тепла і маси. Неможливість роздільного обліку всіх елементарних видів перенесення у вологих матеріалах привела до того, що в даний час в теорії внутрішнього тепло- і масопереносу

    існує поняття єдиного потенціалу переносу вологи, що об'єднує в собі потенціали елементарних переносів вологи. Потік вологи всередині капілярно-пористого тіла може бути записаний у вигляді:

    Я 9

    / = -12гас! 3 = -X - = -ЛУЗ, (2)

    ^ Т т о т ^ т? \ /

    дп

    ЛТ- коефіцієнт влагопровідності матеріалу; 3 потенціал перенесення вологи.

    Потенціал 3 залежить від температури і вмісту вологи матеріалу, при цьому потік вологи всередині матеріалу є функцією локальних значень градієнтів вологовмісту і температури:

    ] Т = -АТР (уі + Ж&), (3)

    де ат - коефіцієнт потенціалопроводно-сти капілярно-пористого матеріалу; ст - массоёмкость матеріалу; и- вологос-

    тримання матеріалу.

    Комплексну задачу тепло- і масопереносу вирішують, моделюючи рух тепла і вологи всередині тіла від його поверхні. Завдання часто спрощують, шляхом введення коефіцієнтів тепло- і масообміну а й / 3, які на відміну від коефіцієнтів, розглянутих при вирішенні зовнішньої задачі, в процесі сушіння можуть змінюватися. Різні види перенесення внутрішньої вологи апроксимують ефективним рівнянням дифузії:

    - = ?> у2С, (4)

    дт

    де С- концентрація вологи всередині тіла: В - ефективний коефіцієнт дифузії, який визначається експериментально. Рішення рівняння (4) залежить від граничних і початкових умов, а також від форми тіла.

    Личаним А. В. та Михайловим Ю. А. були розглянуті теоретичні питання високотемпературної сушки [4, 12, 13]. Відзначено, що теплообмін при високотемпературному сушінню відрізняється від теплообміну між теплоносієм і вологим матеріалом при звичайних температурах. Встановлено, що при температурі матеріалу нижче 50 ° С явища переносу носять дифузний характер. Підвищення температури призводить до інтенсифікації фазових перетворень. При сушінні товстих матеріалів з температурою

    100 ° С при атмосферному тиску швидкість перетворення потоку вологи в пар перевищує швидкість відводу речовини. Під дією гідродинамічного молярного потоку пара в матеріалі виникає градієнт загального тиску. При достатньому підводі до тіла тепла молярний массоперенос може бути домінуючим. Молярний массоперенос є характерним для всіх видів високотемпературної сушки. Рівняння тепло- і масопереносу для високотемпературної сушки записуються наступним чином:

    ./ Ут: (5)

    ] Т = -ЛтУ&-ЛтЖТ-ЬУр, (6)

    де / - ентальпія; Я - коефіцієнт теплопровідності; Ь - коефіцієнт молярного перенесення.

    Потенціал масопереносу 3 описує капілярний і дифузійно-осмотіче-ське рух рідини і дифузний перенесення пара. Щільність молярного потоку пов'язаного речовини описується виразом:

    Л, >* />| (7)

    Участь в процесі сушіння окремих доданків-різному в залежності від інтенсивності сушіння. При температурах матеріалу нижче 100 ° С головну роль в массоперено-се грає перший доданок рівняння (6). Другий доданок рівняння (6) являє собою термоградіентний потік. При досягненні матеріалом температури 100 ° С домінуючим може стати молярний массоперенос, тобто третій доданок.

    З розглянутих вище прикладів математичних описів процесів конвективного сушіння капілярно-пористих матеріалів можна зробити висновок, що в даному питанні основними базовими моделями процесу є моделі, запропоновані Личаним А. В. та Михайловим Ю. А. Велике число математичних описів різних процесів сушіння є лише приватним випадком поданій ними системи рівнянь. Для різних видів матеріалів і об'єктів сушки тепло- і вологоперенос мають свої особливості, тому математичний опис має будуватися на максимально повних теоретичних і експериментальних дослідженнях.

    У нашому випадку процес сушіння напірних пожежних рукавів є видалення свободою вологи і вологи, пов'язаної

    капілярними силами. Основні фізичні явища процесу конвективного сушіння полягають в наступному:

    1) передача тепла від повітряного потоку до поверхні матеріалу, що висушується за допомогою конвекції;

    2) переміщення тепла у внутрішні шари матеріалу внаслідок теплопровідності;

    3) переміщення вологи з внутрішніх шарів матеріалу до його поверхні, тобто массоперенос;

    4) випаровування води з поверхні матеріалу, що висушується.

    Відповідно до наведеної фізичною моделлю процес сушіння матеріалу напірного пожежного рукава можна розділити на два періоди: період постійної швидкості випаровування води з матеріалу і період падаючої швидкості випаровування води. Уявімо матеріал пожежного рукава у вигляді пластини.

    На рис. 2 показана схема періоду постійної швидкості випаровування води з матеріалу. Тепло до поверхні пластини надходить конвективно від гарячого повітря так. При цьому

    температура поверхні матеріалу (х = Я) досягає 60 ° С. У цей час триває випаровування вільної вологи з поверхні матеріалу. Поле температур пластини має вигляд

    ф (х; т) = ф1 (х).

    ч «я

    ;.: •;.; <р (х; т) - (р1 (х) \ .y \ i .......................

    Мал. 2. Схема періоду постійної швидкості випаровування води

    Відповідно до фізичної моделлю процесу маємо:

    У (Т) = 0; (8)

    ф (х; т) = Ф10); (9)

    <р1 {К) = 333 (бо ° С). (Ю)

    Продовжуємо розрахунок концентрації води на поверхні пластини X = К:

    верб (т) = верб-

    1

    Я-р-гв

    .(11)

    Розрахунок триває до тих пір, поки волого-вміст не досягне критичної позначки і * в. З цього моменту часу (г г,)

    відбувається поглиблення локалізованого фронту випаровування води. На поверхню пластини тепло надходить конвективно від гарячого повітря з} а. Кордон випаровування води

    х = г (г) відступає вглиб пластини. «Просушений» шар прогрівається. На рухому кордон х = г (т) тепло надходить за рахунок теплопровідності з [Л. Поле температур внутрішніх шарів матеріалу постійно ф (х, т) = ф1 (х).

    Схема періоду падаючої швидкості випаровування води показана на рис. 3.

    | Ч "1 | Х Я

    V

    ::::::::::: Цісп. •: • • • • | • • • 4 х

    ) 1 г ::::::: 1 (Т) т)

    : ::: <р (х; т) =<р1 (х) |

    Ч: 5; :::: |: •: | ::: | ::: •: | >::: 5: 5: | ::::::: 5 0 ШШШШШЩ

    Мал. 3. Схема періоду падаючої швидкості випаровування води

    А,

    ду / (х; г)

    дх

    Х = 2 (Г)

    = -Р| гв

    с / т

    (16)

    ф (х: т) фу (х): 0 <.у < г (г); (17) <ф (г); г) = УФ (г); г) = 333 (60 ° С); (18)

    -Р ^ Р, ах

    ехр

    До -

    ?(- (г); г).

    -ад

    .(19)

    Тут у / (х; г) - поле температур «підсушеного» від води шару; И-, - постійні коефіцієнти в рівнянні 1

    1пРв = N.2 + ^ - -, що задають залежність

    логарифма тиску насичених парів води від зворотної температури; Рм (т) ~ тиск насичених парів води.

    Для вирішення даного завдання застосовували метод диференціальних рядів [6]. Рішення знаходимо в формі ряду: для х ФО

    АГЗ 2п 1

    у / (х- г) = У ------ Н (т): (20)

    ?(2 ») {а" с1т "

    для X = 0 ф (0; г) = В (т); (21)

    де В (т) ~ довільна функція, вид якої повинен забезпечити відповідність низки.

    Метод послідовних наближень (метод малого параметра) дозволяє вирішити задачу з будь-яким ступенем точності. Нами отримано рішення задачі в нульовому наближенні.

    Відповідно до фізичної моделлю даного процесу запишемо математичну постановку задачі:

    д ц / (х: г) _ д2у / (х; т) ^

    ^ I I

    дт дх

    г (т)<х<Я; г > 0; г (0) = Р;

    <// (х; 0) = </ Л (0):

    Л "

    дщ (х; т) | дх

    (12)

    (13)

    (14)

    х = К

    = А2 [в-у / (Я, т) \, (15)

    де

    п *

    Рм = ехр

    -"(Г) / Л

    Р

    N.

    Р1т-

    I

    \ Ivfp *

    (22)

    (

    До -

    ф {х (х) \ т) _

    Нехрк- ^;

    ?0 (х-т) = В0 {т) + - В'0 (т \ (23)

    де

    В0 (т *) =

    лг R

    a

    Bi

    -D0-R2DX

    1-21

    (-1) "ехр (-; Г20 + 1/2) У)"

    (П + 1/2) я

    (

    -2 \ R2DX

    1

    Z n = 1

    R? _ ?

    (-1) "ехр (-л" 2 (л + 1/2) 2г *) ^

    + D0 + 2 \ R1Dlz + Nx - - Г / 3 (г * -t) PB (t) dt + f / 3 (r * -t) -d (t) dt a P 0 0

    0? + L / 2) 3; r3

    де

    / 3 (г) = (-1) "• (2« +1) • ехр (- ж2 (n +1 / 2) 2 г)

    / J = -ехрЛ ',; Р

    gH = lx ехр

    'jO

    ш.

    Розрахунок проводимо до тих пір, поки г (т2) = О не досягне нуля. В кінці другого періоду поле температур просушеного шару <// (х; т2) = ц / х (х). При цьому температура матеріалу може досягати температури теплоносія.

    Розрахунок коефіцієнтів тепло- і масо-віддачі проводився при допущенні, що при малих температурах теплоносія швидкість процесу лімітувався переважно внешнедіффузіонним опором.

    Чисельним методом розраховано коефіцієнти тепло- і массоотдачи для декількох досліджених режимів обробки матеріалу напірного пожежного рукава гарячим повітрям. Виявилося, що як температурні залежності, так і залежності коефіцієнтів тепло- і массоотдачи від повітря задовільно (у всіх випадках коефіцієнт кореляції не гірше 0,992) описуються лінійними співвідношеннями:

    Список літератури

    1. Пожежна техніка: підручник / Под ред. М. Д. Безбородько. М .: Академія ДПС МНС Росії, 2004. 550 с.

    2. Методичний посібник з організації та порядку експлуатації пожежних рукавів / В. І. Логінов [и др.]. М .: ВНІЇПО, 2008. 55 с.

    ах (в) = 679,4 - 4,02 • в, ог2 (0) = 29,1+ 0,25-0, Д (в) = 0,23 • 10 "6 + 0,24 • 10" 8 • в, (24) Р2 (в) = 0,31-КГ7 + 0,30-10 ~ 9-в. аг (м>) = 73,5 + 01 МО6 », а 2 (м>) = 42,5 + 0,33-1О5 », Д (і>) = 0,29-10 "6 + 0,44-10" 3 м>, (25)

    Р2 (м>) = 0,41-Ю-8 +0,1 МО-4 ».

    Рівняння (24, 25) дозволяють розрахувати ефективність процесу сушіння при будь-яких параметрах сушильного агента. Розроблена математична модель може слугувати теоретичною базою при інженерних розрахунках пристроїв для сушіння напірних пожежних рукавів. Також на її основі можуть бути сформульовані науково-обгрунтовані пропозиції щодо вибору технологічних параметрів теплоносія для сушки напірних пожежних рукавів в пожежно-рятувальних підрозділах.

    3. Елфимова М. В., Архипов Г. Ф. Ва-куумно-температурна сушка пожежних рукавів // Вісник Санкт-Петербурзького університету Державної протипожежної служби МНС Росії. 2010. Т. 8. № 4. С. 8-13.

    4. Ликов. В. Теорія сушки. М .: Енергія, 1968. 470 с.

    5. Рудобашта С. П. Массоперенос в системах з твердою фазою. М .: Хімія, 1980. 248 с.

    6. Всесоюзне науково-технічне зі-

    мовлення по інтенсифікації процесів сушіння. М .: Профиздат, 1958. 14 с.

    7. Сажин Б. С. Основи техніки сушіння. М .: Хімія, 1984. 320 с.

    8. Ликов М. В. Сушіння у хімічній промисловості. М .: Хімія, 1970. 432 с.

    9. Фролов В. Ф. Моделювання сушки дисперсних матеріалів. Л .: Хімія, 1987. 208 с.

    10. Романків П.Г., Фролов В. Ф. Мас-сообменние процеси хімічної технології. Л .: Хімія, 1990. 384 с.

    11. Чесуном В. М., Захарова А. А. Оптимізація процесів сушіння в легкій промисловості. М .: Легпромбитіздат, 1985. 112 с.

    12. Михайлов Ю. А. Сушка перегрітою парою. М .: Енергія, 1967. 200 с.

    13. Ликова. В., Михайлов Ю. А. Теорія тепло- і масопереносу. М.Л .: Госенерго-іздат, 1963. 536 с.

    References

    1. Pozharnaya tekhnika [Firefighting equipment / Ed. M.D. Bezborodko Moscow: Akad-emija GPS MChS Rossii, 2004. 550 p.

    2. Metodicheskoe rukovodstvo po organi-zacii i poryadku ekspluatacii pozharnyh rukavov [Methodological guidance on the organization and operation of fire hoses] / V. I. Loginov [et al.]. Moscow: VNIIPO, 2008. 55 p.

    3. Elfimova M. V., ArhipovG. F. Vakuum-no-temperaturnaya sushka pozharnyh rukavov [Vacuum-temperature drying of fire hoses], Vest-nik Sankt-Peterburgskogo universiteta Gosudar-stvennoy protivopozharnoy sluzhby MCHS Rossii 2010, vol. 8, issue 4, pp. 8-13.

    4. LykovA. V. Teoriya sushki [Theory of drying], Moscow: Energy, 1968. 470 p.

    5. Rudobashta S. P. Massoperenos v sistemah s tvyordoj fazoj [Mass transfer in solid phase systems], Moscow: Chemistry, 1980. 248 p.

    6. Vsesoyuznoe nauchno-tekhnicheskoe soveshchanie po intensifikacii processov sushki [Ail-Union scientific and technical meeting on the intensification of drying processes], Moscow: Profizdat, 1958, p. 14.

    7. Sazhin B. S. Osnovy tekhniki sushki [Basics of drying technology], Moscow: Chemistry, 1984. 320 p.

    8. Lykov M. V. Sushka v himicheskoj promyshlennosti [Drying in the chemical industry], Moscow: Chemistry, 1970. 432 p.

    9. Frolov V. F. Modelirovanie sushki dis-persnyh materialov [Modeling the drying of dispersed materials], Leningrad: Chemistry, 1987. 208 p.

    10. Romankov P. G., Frolov V. F. Mas-soobmennye processy himicheskoj tekhnologii [Mass transfer processes of chemical technology], Leningrad: Chemistry, 1990. 384 p.

    11. ChesunovV. M., Zakharova A. A. Op-timizaciya processov sushki v lyogkoj promyshlennosti [Optimization of drying processes in the light industry], Moscow: Legprombytizdat, 1985. 112 p.

    12. Mikhailov Yu. A. Sushka peregretym parom [Drying with superheated steam], Moscow: Energy, 1967. 200 p.

    13. LykovA. V., Mikhailov Yu. A. Teoriya teplo- i massoperenosa [Theory of heat and mass transfer], Moscow, Leningrad: Gosenergoizdat, 1963. 536 p.

    Покровський Аркадій Олексійович

    ФГБОУ ВО Івановська пожежно-рятувальна академія ДПС МНС Росії,

    Російська Федерація, м Іваново

    кандидат технічних наук, доцент

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Pokrovsky Arkady Alekseseevich

    Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State

    Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of

    Consequences of Natural Disasters »,

    Russian Federation, Ivanovo

    candidate of tech. sciences, assistant professor

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Кисельов В'ячеслав Валерійович

    ФГБОУ ВО Івановська пожежно-рятувальна академія ДПС МНС Росії, Російська Федерація, м Іваново кандидат технічних наук, доцент E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Kiselev Vyacheslav Valerievich

    Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State

    Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of

    Consequences of Natural Disasters »,

    Russian Federation, Ivanovo

    candidate of tech. sciences, assistant professor

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Топоров Олексій Валерійович

    ФГБОУ ВО Івановська пожежно-рятувальна академія ДПС МНС Росії,

    Російська Федерація, м Іваново

    кандидат технічних наук, доцент

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Toporov Alexey Valerievich

    Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State

    Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of

    Consequences of Natural Disasters »,

    Russian Federation, Ivanovo

    candidate of tech. sciences, assistant professor

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


    Ключові слова: НАПІРНИЙ ПОЖЕЖНИЙ РУКАВ / ГАРЯЧЕ ПОВІТРЯ / МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ / випаровування / ТЕМПЕРАТУРА / PRESSURE FIRE HOSE / HOT AIR / MATHEMATICAL MODEL / EVAPORATION / TEMPERATURE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити