Politechnika Wrocławska Wrocław dnia

Wydział Geoinżynierii

Górnictwa i Geologii

Bilans ciepła w ognisku pożaru.

Temperatura gazów pożarowych.

1. Dane

• rodzaj paliwa : węgiel kamienny

• skład paliwa:

- udział masowy w paliwie węgla: c = 0,67

- udział masowy w paliwie wodoru: h = 0,04

- udział masowy w paliwie siarki: s = 0,01

- udział masowy w paliwie tlenu: o = 0,09

- udział masowy w paliwie azotu: n = 0,01

- udział masowy w paliwie wilgoci: w = 0,08

• skład gazów pożarowych ( w % obj.):

- CO₂ = 5,62 [ % ],

- CO = 1,05 [ % ],

- O₂ = 10,85 [ % ],

- CH₄ = 1,05 [ % ],

- C_mH_n =0,4 [ % ],

- N₂ = 81,03 [ % ].

• dane charakteryzujące pożar i wyrobisko

- Temperatura powietrza dopływającego do pożaru: t₀ = 20 [ °C ]

- Sprawność spalania: η_sp = 0,75

- Współczynnik będący stosunkiem ilości ciepła odbieranego w miejscu spalania materiału palnego do całkowitego ciepła wydzielonego w procesie spalania:

σ = 0,1

- Obwód przekroju poprzecznego wyrobiska: B =10 [ m ]

- Współczynnik przejmowania ciepła: α = 3,96 [ W/(m²⋅K) ]

- Współczynnik przewodzenia ciepła w masywie skalnym:

λ_s = 1,6 [ W/(m⋅K) ]

- Współczynnik wyrównywania temperatury skał: a = 0,32⋅10^-6 [ m²/s ]

- Czas liczony od powstania pożaru: τ = 1 [ h ] =3600[s]

- Strumień masy gazów pożarowych: m = 20 [ kg/s ]

- Głębokość ogniska pożaru mierzona od powierzchni kopalni: z = 650 m.

L=300m

Obliczenie wskaźnika Tricketta

TR=0,5-1 pali się węgiel

Według wskaźnika Tricketta pali się węgiel. Więc dalsze obliczenia są prowadzone zgodnie ze wskazaniem wskaźnika dla węgla.

Obliczenie wartości opałowej paliwa - W_u

kJ/kg

Udziały masowe c,h,s,o,n,w,p w jednym kg materiału palnego

c+h+s+o+n+w+p=1

0,67+0,04+0,01+0,09+0,01+0,08+0,1=1

Obliczenie współczynnika nadmiaru powietrza dla spalania niezupełnego - λ

Obliczenie teoretycznej masy powietrza potrzebnej do spalania 1kg materiału palnego - m_p

Obliczenie temperatury spalania w ognisku pożaru - T_sp

T_o - temperatura powietrza doprowadzana do miejsca spalania

- właściwa pojemność cieplna gazów pożarowych przy stałym ciśnieniu

Obliczenie temperatury gazów pożarowych

τ - Czas od momentu powstania pożaru [s]

B- obwód wyrobiska [m]

α - Współczynnik przejmowania ciepła [ W/(m²⋅K) ]

a - współczynnik wyrównania temperatury [m²/s]

λ_s - Współczynnik przewodzenia ciepła w masywie skalnym [ W/(m⋅K) ]

L - Odległość od miejsca pożaru [m]

m - Strumień masy powietrza [kg/s]

- właściwa pojemność cieplna

T_sp - temperatura spalania w ognisku pożaru

- temperatura pierwotna górotworu

Wyznaczenie temperatury pierwotnej górotworu

gdzie : H = 650m. ;

Obliczenie temperatury gazów pożarowych w odległości L = 300[m] i τ = 3600[s]

K

Obliczenie temperatury gazów pożarowych w odległości L = 150[m] i τ = 3600[s]

Obliczenie temperatury gazów pożarowych w odległości L = 300[m] i τ = 1800[s]

Obliczenie temperatury gazów pożarowych w odległości L = 150[m] i τ = 1800[s]

l.p	Parametry	Tg
1	L=300 τ=3600	801,45
2	L=150 τ=3600	943,72
3	L=300 τ=1800	793,24
4	L=150 τ=1800	944,56

Wraz ze wzrostem odległości od ogniska pożaru temperatura systematycznie malej

Wraz z upływem czasu od momentu wybuchu pożaru temperatura systematycznie

Wyznaczenie prędkości rozchodzenia się gazów pożarowych

Dla pożaru powstałego z przyczyn zewnętrznych

Wyznaczenie pola przekroju poprzecznego wyrobiska

B- Obwód przekroju poprzecznego wyrobiska 14 [m]

A - Pole przekroju poprzecznego wyrobiska

Wyznaczenie prędkości przepływu powietrza w wyrobisku

m - strumień masy powietrza

δ - gęstość 1,2[kg/m³]

Ocena niebezpieczeństwa wybuchu gazów pożarowych

Wskaźnik Le Chateliera

Nie ma niebezpieczeństwa wybuchu gazów gdyż wskaźnik L<0,6

Bezpieczna zawartość tlenu O₂ min

O₂ ≥ O_2min 10,85≥19,33 Warunek ten nie jest spełniony i nie ma niebezpieczeństwa wybuchu gazów pożarowych

Ze względu na te temperatury gazów pożarowych

Paliwem jest węgiel kamienny t_z dla węgla kamiennego wynosi 650
= 923,15[K]

T_g > t_z W dwóch przypadkach T_g jest większe od t_z więc może dojść do wybuchu gazów

Tg

801,45

943,72

793,24

944,56

Z trzech powyższych warunków Oceny niebezpieczeństwa wybuchu gazów pożarowych tylko jeden wykazuje zagrożenie wybuchem więc nie ma niebezpieczeństwa wybuchu gazów pożarowych.

7

---