ВСТУП Значний розвиток науки і техніки в наш час призводить до погіршеннястану навколишнього середовища
Работа добавлена на сайт samzan.net:
ВСТУП
Значний розвиток науки і техніки в наш час призводить до погіршеннястану навколишнього середовища, збільшується кількість викидів в атмосферу, забруднюються грунти та води. Це призводить до виникнення різного роду катаклізмів та небезпечних природних явищ. У зв’язку з цим одним з перспективних напрямків покращення екологічної ситуації є переробка відходів та викидів які впливають як на природу так і на людей.
Для очищення повітря від викидів багато підприємств повинні використовувати спеціальні засоби та установки, але вони відсутні так як згідно діючого законодавства викиди не перевищують норми.
Одним з найбільш ефективних способів очищення повітря та недопущення природних катаклізмів є збереження зелених насаджень.
Загальна площа лісів в Україні складає близько 57 938тис.га, але їх кількість зменшується. Основною причиною знищення лісів є пожежі.
Станом на 1 липня 2012 року в лісах Держлісагентства сталося 714 пожеж на площі 240 га,що на 305 випадків та на 50 га більше ніж за відповідний період минулого року.
Масштабність лісових пожеж пояснюється швидким поширенням полум’я на значні території у результаті розльоту горючих іскор під дією конвективних потоків.
Приклади масштабних пожеж лісових пожеж:
Липень 2010 року був аномально спекотним і посушливим, в багатьох регіонах центральної частини Росії почалися лісові та торф'яні пожежі. До початку серпня ситуація не покращилася.
Найбільша в історії людства лісова пожежа у вересні 1982 охопила східну частину індонезійського острова Калімантан (Борнео). Пожежа тривала 10 місяців - по липень 1983. Вигоріло близько 8 тисяч кв. км лісу, в цілому від вогню постраждало близько 36 тисяч кв.км території острова. Причиною пожежі стали тривала посуха і прийняті індонезійцями методи підготовки площ до землеробства, тобто підпали лісу. Внаслідок пожежі зникли кілька видів рослин і тварин, постраждали гібони, орангутанги, макаки, білки і птахи. Помітно змінилися мікроклімат і продуктивність сільського господарства.
Тривале горіння призвело до масштабного забруднення атмосфери. Частинки пилу (ядра конденсації вологи) викликали рясні дощі . В посушливих районах виникли сильні повені, знищена значна частина врожаю, сотні сіл опинилися під водою.
Жителі навіть не намагалися боротися з пожежами та повінню, відступаючи під їх натиском.
Великі лісові пожежі регулярно відбуваються на Австралійському континенті. Найсильніші пожежі з трагічними наслідками відбувалися в 1851, 1898, 1926, 1939, 1983 рр..
У січні 1939 р. розміри пожежі в штаті Вікторія досягли площі 1,4 млн га. У лісових селищах було знищено 1300 будинків. Загинуло 70 чоловік.
У лютому 1983 температура повітря досягла 43 градусів за Цельсієм, в поєднанні зі швидкістю вітру 100 км / год , привели до ряду найсильніших лісових пожеж. У штаті Південна Австралія вогонь охопив 160 тисяч га і знищив 400 будинків. У сусідньому штаті Вікторія лісові пожежі знищили кілька приморських селищ. Згоріло 2000 будинків. Най трагічнійшим виявилося 16 лютого коли загинуло 76 осіб , включаючи 15 пожежників.
У грудні 2001 - січні 2002р. сильні лісові пожежі, які були викликані потужними розрядами блискавок під час урагану, охопили австралійський штат Новий Південний Уельс. Протягом 24 днів тисячі пожежників і добровольців вели боротьбу з сотнями пожеж, які лютували у різних районах штату. Площа пожеж склала більше 500 тисяч гектарів землі, вогнем було знищено 170 приватних будинків і будівель. У результаті пожежпостраждали найбільші національні парки штату, на відновлення яких, за оцінками фахівців, будуть потрібні десятиліття. Збиток перевищив 70 млн австралійських доларів (37 млндоларів США).
Справитися з пожежами допомогли сильні зливи, що відбулися у багатьох районах штату.
Найбільші в історії країни пожежі вирували в Австралії в лютому 2009р. У вогні загинуло близько 210 осіб, 37 людей зникли безвісти. Вигоріло близько 13 тисяч га лісів, знищено близько 1,8 тис будинків. У боротьбі з вогнем брали участь понад 3 тисяч пожежників. День 7 лютого, коли пожежа почала швидко поширюватися по південних штатах, австралійці називають "чорною суботою ".
Щорічні пожежі набули масштабів національногозначення для американського штату Каліфорнія.
Лісові пожежі влітку 2008 р. в Каліфорнії стали найбільшими в історії штату. Випалена вогнем площа,за період з 21 червня по 14 липня,склала 1300 квадратних миль (майже 3400 кв км). У результаті більше 1700 лісових пожеж були знищені більше 250 тис гектарів лісів, згоріли близько 100 будівель і загинула одна людина.
Масштабні лісові пожежі вирували в штаті Каліфорнії у травні 2009 року. Пожежі на площі в 1300 акрів ( 526,09 гектара ). найбільше постраждало передмістя міста Санта-Барбара. Вогонь поширився на площу в 33 кв. км, знищено 31 і завданопошкоджень 47 домівкам. Близько 30 тисяч людей були евакуйовані. У штаті було оголошено надзвичайний стан.
У серпні 2007 р. лісові пожежі вирували в Греції. На території держави було введено надзвичайний стан, в гасінні брали участь близько 9 тисяч пожежників, 500 солдатів. Для боротьби зі стихією залучили міжнародні сили з 19 країн, включаючи російський літак-амфібію Бе-200. У пожежах загинуло 67 людей, знищено 200 тисяч га лісу, згоріло 1,5 тисячі будинків.
У липні 2007р. сильні пожежі вирували на Канарських островах. На Гран-Канарія, Тенеріфе і Гомера було знищено більше 35 тисяч га лісу. Евакуйовано 14 тисяч осіб.
На думку екологів, пожежа призвела до екологічної катастрофи, що поставила на межу знищення багато унікальні види флори і фауни. В результаті пожеж загинули унікальні куточки канарської природи, в тому числі заповідник Інагуа на острові Гран-Канарія.
2005 став рекордним за масштабами пожеж в Португалії.
Вогнем було знищено близько 135 тисяч га лісових масивів. За даними Єврокомісії, країна зайняла перше місце в Європі за кількістю випаленої пожежами землі. У гасінні було задіяно 4800 пожежників, а також 2600 військовослужбовців та 49 літаків. Кількість загиблих, за різними даними, склало від 11 до 15 осіб.
Великі пожежі в Португалії вирували в 1985 р., у вогні загинули понад 300 осіб.
Однією із причин виникнення та розповсюдження пожежі є розліт високотемпературних іскор, котрі виступають у якості джерела запалювання. У зв’язку з цим прогнозування переміщення таких об’єктів і, особливо, їх температурного режиму є важливою задачею забезпечення пожежної безпеки.
Дана проблема розглядається досить давно і вирішена для іскор негорючих матеріалів. Для іскор горючих матеріалів ситуаціяє недостатньо вирішеною. Існуючий ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования» пропонує методики, котрі з достатньою точністю виявляють пожежну безпеку від іскор негорючих матеріалів. Рішення задачі переміщення горючих іскор відомо, і у зв’язку із відносно малою швидкістю зміни їх маси, мало відмінно від опису руху хімічно інертних іскор. Даний підхід потребує корегування, так як енергетичний баланс горючих і хімічно інертних іскор є суттєво відмінним. Постановка задачі руху горючих іскор відома, і у зв’язку з відносно малою швидкістю зміни їх маси, мало відмінна від опису руху хімічно інертних іскор. Значно більш важка задача горіння іскор у потоці також досліджена російським вченим Хитриним та Померанцевим.
Горіння у режимі тління суттєво збільшує час існування іскри у якості джерела запалювання. Отримані дослідження дозволять оцінити радіус розльоту іскор тліючого матеріалу, що допоможе збільшити пожежну безпеку у всіх сферах суспільства. Тому, моделювання поширення пожежі внаслідок розльоту іскор горючих матеріалів є актуальним.
Метою роботи є визначення параметрів іскор горючих матеріалів та характер небезпек які можуть утворюватись у результаті їх розльоту.
Об’єктами дослідження є процеси нергообміну іскри з навколишнім середовищем, яка рухається крізь нього, а предметами —температурна залежність іскри, зміна її маси та швидкості від часу польоту.
Задачами при проведенні дослідження буде з’ясування динаміки руху іскор горючих матеріалів, визначення температурного режиму під час польоту іскри крізь середовище,зміна розмірів іскри з часом.
Розгляд поводження розжареної витаючої іскри від горючого матеріалу зі встановленням температурного квазістаціонарного режиму під час польоту, в залежності від зміни температури, маси та розмірів є новим
Практичне значення одержаних результатів полягає у підвищенні пожежної безпеки у всіх сферах суспільства. Результати можуть бути використані для розрахунку безпечного часу та відстані знаходження людей під час виникнення пожеж в яких присутнє горіння горючих матеріалів.
До основної частини роботи винесено три розділи. У першому розділі наводиться теоретичне обґрунтування необхідності і доцільності розв’язання поставленої задачі стосовно поведінки розжареної витаючої іскри, встановлення факторів котрі впливають на її поведінку, аналізується стан досліджуваних факторів. Для рішення даної задачі проводиться короткий огляд і аналіз джерел інформації за темою роботи, проводиться оцінка раніше зробленого іншими дослідниками, визначається головне в сучасному стані вивченості теми. У другому розділі обґрунтовується і вибирається методика досліджень, моделюється розліт іскор від горючих матеріалів, описується залежність та поведінка іскри у часі, зміна її маси, швидкості від висоти закиду, залежність її від ергономічних, кліматичних факторів. Встановлюються відповідні залежності від часу, висоти закиду та розміру іскри, які приводять до визначення квазістаціонарної температури, тобто визначення безпечної для людського життя. Проводиться аналіз одержаних результатів із використанням середовища матлаб. У третьому розділі розробляються рекомендації з практичного використання отриманих результатів досліджень, конкретизуються сфери та межі використання цих результатів.
Наприкінці кожного розділу наводяться висновки, що узагальнюють отримані в ньому результати.
Розділ 1
Сутність процесу розльоту іскор горючих матеріалів
1.1 Причини утворення іскор та наслідки їх розльоту
Ліси – національне багатство України. Це знає кожний. Вони займають більше 7 млн. га земельних угідь нашої держави. Та статистика свідчить, що кожного року в нашій державі виникає від 2 до 5 тисяч лісових пожеж, які знищують кілька тисяч гектарів лісу. Завдані ними збитки обчислюються мільйонами гривень. На гасіння лісових пожеж залучаються значні сили Державного комітету лісового господарства України, Державної пожежної охорони та підрозділів ДСНС України. Лише у 2012 році в лісах сталося 2652 лісові пожежі, які пошкодили 3297 га лісу. Збитки становили 6,1 мільйона гривень.
Пожежі — це неконтрольований процес горіння, який викликає загибель людей та нищення матеріальних цінностей.
Основними видами пожеж як стихійних лих, які охоплюють великі території (сотні, тисячі, мільйони гектарів), є ландшафтні пожежі — лісові і степові.
Лісові низові пожежі характеризуються горінням сухого трав'яного покрову, лісової підстилки і підліску без захоплення крон дерев. Швидкість руху фронту низової пожежі становить від 0,3-1 м/хв (слабка пожежа) до 16 м/хв (сильна пожежа), висота полум'я — 1-2 м, максимальна температура на кромці пожежі досягає 900 °С.
Лісові-верхові пожежі розвиваються, як правило, з низових і характеризуються горінням крон дерев. При швидкій верховій пожежі полум'я розповсюджується з крони на крону з великою швидкістю, яка досягає 8-25 км/год, залишаючи деколи цілі ділянки незайманого вогнем лісу. При стійкій верховій пожежі вогнем охоплені не тільки крони, а й стовбури дерев. Полум'я розповсюджується зі швидкістю -5-8 км/год, охоплює весь ліс від грунтового шару до верхівок дерев де температура може перевищивати 1200 °С.
Серед причин виникнення лісових пожеж головним вважається антропогенний фактор (згідно статистичних даних з вини населення щорічно виникає 96–98% лісових пожеж). Природні й кліматичні умови (висока температура повітря, невелика кількість опадів тощо) найчастіше лише підвищують ймовірність загоряння та впливають на швидкість розповсюдження пожежі.
При сильному вітрі лісові пожежі розповсюджуються на велику площу, розлітаються іскри, які можуть стати причиною виникнення пожеж в житлових будинках та спорудах, які знаходяться поруч лісосмуг. Швидкість розповсюдження верхової пожежі може досягти 15-20 кілометрів на годину. Такі пожежі являються затяжними і їх дуже важко загасити.
Швидке розповсюдження лісових пожеж відбувається в результаті променистої теплопередачі, високонагрітих продуктів згорання, а також продуктами неповного згорання.
Найбільшу небезпеку становлять продукти неповного згорання, а саме іскри горючих матеріалів, так як вони зберігають протягом тривалого часу здатність бути джерелами запалення. У результаті чого осередки запалення можуть виникати у різних місцях одразу, що призводить до різкого збільшення площі пожежі.
Небезпека іскор горючих матеріалів значно більша ніж негорючих.
Це пояснюється тим, що негорючі іскри зберігають свою здатність бути джерелом запалювання протягом нетривалого часу, так як їх температура різко знижується в результаті охолодження.
Іскри горючих матеріалів зберігають температуру за рахунок процесів горіння які відбуваються всередині. Завдяки цим процесам температура зберігається протягом тривалого часу та становить загрозу виникненні горіння при контакті з іншими горючими матеріалами.
1.2 Сили які діють на іскри
Аеродинамі́чний (лобови́й) о́пір — складова аеродинамічної сили, з якою газ (повітря) діє на тіло, що рухається в ньому. Виникає внаслідок незворотливого переходу кінетичної енергії тіла в теплову. А. о. – одна з найважливіших аеродинамічних характеристик. Він залежить від форми і розмірів тіла, його орієнтації до напрямку руху (чи до швидкості надхідного потоку), від швидкості руху, а також від властивостей і стану середовища, в якому рухається тіло.
Якщо тіло має площину симетрії, напр. літак, і рухається паралельно до неї, то А. о. розкладається на підйомну силу Y, перпендикулярну до швидкості центра інерції тіла, та лобовий опір O, паралельний їй.
Походження Y з'ясував М. Є. Жуковський, який розробив методи теоретичного обчислення її (див. Аеродинаміка). Лобовий опір поділяється на індуктивний, профільний і хвильовий. Індуктив. А. о. зумовлюється скосом потоку; цей скіс викликається рухом тіла. Профільний А. о. складається з опору тертя і опору тиску (опір тиску відмінний від нуля в разі відриву від тіла пограничного шару повітря). Хвильовий А. о. виникає при близькозвукових та надзвукових швидкостях і зумовлений утворенням ударних хвиль.
Так як іскри не мають правильних форм то для визначення аеродинамічного опору потрібен коефіцієнт який буде враховувати форми іскри.
Сила тяжіння є проявом загальноприродного закону, який діє в усьому Всесвіті. Відкритий і сформульований у XVII ст. англійським фізиком Ньютоном, він стверджує, що сила гравітаційної взаємодії у Всесвіті пропорційна масам взаємодіючих тіл і залежить від відстані між ними.
F = 2 R
де R - відстань між тілами.
Сила тяжіння, як прояв гравітаційної взаємодії на Землі, є наслідком взаємодії усіх тіл із Землею. Тому в розрахунках сили тяжіння користуються лише масою даного тіла. Характеристики Землі відображені в узагальненій формі в коефіцієнті g.
1.3 Особливості визначення радіусу розльоту іскор горючих матеріалів
Дана проблема розглядається давно і, з достатньою для цілей практики точністю, вирішена у разі іскор негорючих матеріалів. У разі іскор горючих матеріалів ситуація складніша, однак, існуючий ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования», для визначення їх пожежної небезпеки пропонує методики, які відповідають негорючим матеріалам. Такий підхід вимагає коректування, так як енергетичний баланс горючих і хімічно інертних іскор істотно відрізняється. Постановка завдання руху горючих іскор відома, і у зв’язку з відносно малою швидкістю зміни їх маси, майже не відрізняється від опису руху хімічно інертних іскор. Для послідовного аналізу поведінки горючих іскор необхідно об'єднати результати кінематичної та енергетичної задач. На цьому шляху, зважаючи на складність проблеми, можливо тільки чисельне рішення.
Розліт іскор горючого матеріалу, під дією вітру, занесених на висоту, наприклад, вихідними конвективними потоками пожежі. Рівняння руху таких іскор має відомий вигляд:
(1)
де τ - час, с; m (τ) - маса іскри, кг;
wr (τ)і wrа - вектори швидкостей частинки і вітру, відповідно, м ⋅ с-1;
gr - вектор прискорення вільного падіння, м ⋅ с-2;
Cf - коефіцієнт форми (безрозмірна величина ~ 1);
Ff - Площа проекції поверхні іскри на площину, перпендикулярну напрямку вектора швидкості руху іскри щодо середовища, м2; (так у випадку іскор сферичної форми Cf = 0.47, а Ff = π ⋅ d4, де d - діаметр іскри, м);
Ρa - щільність повітря, кг ⋅ м-3.
Рівняння (1) написано з нехтуваннями пов'язаними зі змінами маси реактивними ефектами, що виправдано малою кількістю таких ефектів. З правої частини рівняння (1) також викинуто лінійний за швидкістю руху доданок, пов'язаний з в'язкістю середовища. Воно незначне по параметру 1 Re, де символом Re позначений критерій Рейнольдса:
де a ν - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря, м2⋅с-1;
L -характерний розмір задачі, м (у разі іскор сферичної форми L = d). Велика величина Re обумовлена малою в'язкістю повітря і відносно великим (L≥0.5мм) розміром іскор (іскри менших розмірів практично пожежобезпечні і тому тут не розглядаються).
Рівняння енергетичного балансу іскри має вигляд:
де T(τ), Т (τ) і Та - температури: середня іскри, поверхні іскри і повітря, відповідно, К; сp cp.gi - значення ізобарної теплоємності середнє за об’ємом іскри матеріалу іскри і газових продуктів згоряння при i-му варіанті реакції горіння, відповідно, Дж⋅кг-1⋅К-1; gi= dmi/dm - масова частка пального, який прореагує в i-му варіанті реакції горіння; ΔHi - тепловой эффект i-го варіанту реакції горіння, з розрахунку на одиницю маси вихідного пального, Дж⋅кг-1; ki= dmgi/ dmi, де dmgi - маса газових продуктів згоряння, що йдуть від іскри при згорянні маси dmi іскри в i-му варіанті реакції горіння, кг; α - середнє по поверхні іскри значення коефіцієнту тепловіддачі, Вт⋅м-2⋅к-1; F - площа поверхні іскри, м2.
Формула (3) відображає можливе збільшення температури іскри за рахунок виділення енергії хімічного зв'язку (ΔHi) в процесі горіння. Другий доданок у квадратних дужках враховує вихід енергії від іскри з продуктами горіння, останній доданок відображає вихід енергії звичайною конвективною тепловіддачею і тепловим випромінюванням. Відповідно цим поданням коефіцієнт тепловіддачі підрозділяється на дві частини: α= αcon + αrad.
Величину коефіцієнта конвективної тепловіддачі від іскри до повітря αcon з достатньою точністю можна визначити за стандартною методикою (див.в [1]). Спочатку обчислюється критерій Рейнольдса (2). Потім визначається число Нуссельта:
Далі обчислюється коефіцієнт тепловіддачі
де λa - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт⋅м-1⋅К-1. Радіаційна компонента коефіцієнта тепловіддачі оцінюється співвідношенням
де ε - ступінь чорноти поверхні іскри; σ = 5,67⋅10-8Вт⋅м-2К-4. - стала випромінювання абсолютно чорного тіла.
Рівняння (3) дозволяє оцінити можливий час збереження запалюльної здатності Δτ, і відповідний радіус розльоту іскор ΔR, м. Припустимо, що реалізується режим тління, при якому температура іскри майже не змінюється. У цьому випадку, нехтуючи у формулі (3) лівою частиною, отримаємо співвідношення
Для запису інтеграла (6) використовуються наступні позначення
де ρ і V(τ) - щільність матеріалу частинки, кг⋅м-3, та її об’єм, м3, відповідно.
Швидкість ( 7 ) залежить від характерного розміру L (пропорційного f/ FV), як √L . Ця обставина, спільно з співвідношеннями ( 2 ), ( 4 ), ( 5 ), приводить в режимі падіння до слабкої залежності коефіцієнта конвективної тепловіддачі αcon від розміру іскри (так при зменшенні розміру L від 10 мм до 1 мм відносна зміна коефіцієнта αcon не перевищує 30 %). Одночасно, внаслідок подібності процесів тепло- і масовіддачі, слабка залежність від L коефіцієнта масовіддачі процесу дифузії кисню до поверхні іскри. У результаті в режимі падіння і незмінної температури практично незмінними залишаються, що визначаються швидкостями реакцій величини gi, а разом з ними і параметри ΔHі k⋅cp.g. Остання обставина дозволяє спростити вираз (6). Для цього зміну маси іскри в інтегралі (6) будемо оцінювати виразом
dm= ρ ⋅ F ⋅dr, де r являє собою половину розміру частки. В результаті, інтегрування, отримаємо співвідношення:
де Δr - зміна r за час квазістаціонарного процесу, м; ΔR - відповідний радіус розльоту іскор, м.
Аналогічним чином оцінюється вертикальне переміщення іскри ΔZ в квазістаціонарному режимі. Врахувавши, що Wz.s ~ √r, отримаємо
де Δ(r⋅ ws.z) позначає зміну похідної ) ( r . w sz ⋅ за час процесу. Природно необхідно , порівнюючи вертикальне переміщення щення іскри ΔZ з початковою висотою , враховувати можливість передчасного падіння , що обмежує як Δτ так і ΔR . наприкінці польоту температура і розмір іскри повинні забезпечують- вать можливість підпалу (відповідні умови викладені в [1 ]). Проведені чисельні оцінки показують , що іскра дере -весна вугілля з початковим розміром 5 мм за кілька секунд паде - ня виходить на квазістаціонарному режим з температурою 870оС . Далі , зберігаючи запальну здатність , вона буде падати близько 35 з аж до досягнення розміру в 1 мм. При цьому вниз вона сме - стіт на 150 м. При швидкості вітру в 1 a мс w6 - = ⋅ її знесе на ΔR ≈ 200 м. Відзначимо , що аналогічна хімічно інертна іскра , у відповідності з методикою ГОСТу [ 1 ] , охолоне до безпечної тим -температуру за 1c
Розділ 2. Расчёт радіуса согласно разным источникам
Розділ 3. Расчёты с матлаба
2. Лекция 13 Электронные измерительные приборы Мировая электронная промышленность выпускает огромное ко
3. ДЕЛО О СТАКАНЧИКАХ Дата и время эфира- 7 марта 2012 года с 11-30 до 13-30 Место - г
4. Можно в зависимости от ваших взглядов утверждать что человек без религии не стал бы человеком можно и э.html
5. Wht cn you see in this picture I cn see sttue with horse nd mn on his bck womn with smll boy in the picture
6. Реферат- Исследование процессов ионного легирования полупроводниковых материалов
7. Понятие значение необходимость и функции толкования норм права 1
8. темами Основні підходи до управління ризиком Ризик в умовах централізованої та ринкової економіки
9. Лабораторная работа ’ 5.html
10. докладом о задачах революционного пролетариата
11. тематика тема эссе зависит от той что выбрал автор.html
12. тема это часть операционной системы назначение которой состоит в том чтобы обеспечить пользователю удобны
13. ТЕМА 1 СУТНІСТЬ ВИДИ І НАПРЯМИ РЕАЛІЗАЦІЇ ФІНАНСОВОЇ ПОЛІТИКИ Сутність фінансової політики
14. Введение Основные проблемы современной дефектологии Глава первая
15. Характеристика діяльності супермаркета Абсолют
16. Основополагающие принципы бухгалтерского учета
17. Реферат Контроль проницаемости в гидротермальных системах
18. старший в роде ака поддержал Мункэ вероятно надеясь получить полную автономию для своего улуса
19. полупроводник МС перехода является более известный как барьера Шоттки диод
20. Организационно-правовые формы предприяти