Vв0 = (Σi φ i – φ O2)/21. (35)
где 
- сумма произведений стехиометрического коэффициента реакций горения каждого компонента горючей смеси (i) на процентное содержание этого компонента (Σi) в смеси;
– процентное содержание кислорода в газовой смеси.
Vв0 = (2×84 + 3,5×6 + 3×7 – 3)/ 21=9,9 м3 /м3 .
Коэффициент избытка воздуха α определяют из соотношения (13).
Нижний концентрационный предел для многокомпонентной газовой смеси рассчитывается по формуле Ле-Шателье:
φ нсм = 100/ (Σ φ i / φ iн ), [%]
где ji – концентрация i – го горючего газа в смеси;
jiн – значение НКПВ i – го компонента (табл. 4).
φ нсм = 100/(84/5,3 + 6/2,9 + 7/4,3) = 5,1 %.
Отсюда α = (100 – НКПР) / (НКПР×Vв0 ) = (100 – 5,1) / (5,1×9,9) = 1,88.
Тогда DVв = 9,9 (1,88 - 1) = 8,7 м3/м3
или Δνв = 8,7/0,02445=355,83 моль/м3 .
Среднее значение теплоёмкости воздуха в интервале температур 298-2000 К составляет 32,3 Дж/ (моль К).
Отсюда:
Тгн = 298 + 34033,9 × 103 ×(1 – 0,2)/(39,26×53,14 + 306,798×32,76 + 78,96×42,34 + 2,86×52,57 + 355,83×32,3) = 1302 К.
Определим коэффициент hт:
hт = (2040 – 1302)/ 2040 = 0,36.
Расход воды, требуемый для прекращения горения газового фонтана, рассчитываем согласно формуле (18):
4570 кДж/кг. Низшая теплота сгорания газовой смеси выражена в кДж/м3, поэтому количество тепла, которое вода отнимает из зоны горения, также выразим в кДж/м3.
При 298 К один килограмм воды занимает объём, приблизительно равный 1 л или 10−3 м3.
Тогда 
4570 кДж/л или 4570000 кДж/м3
Подставив все известные значения в формулу (18), получим:
nв=(1 – 0,2)×0,36×0,9×34033,9×4,8/4570000 = 0,009 м3/с или 9 л/с.
С учетом коэффициента использования воды, равного 0,1, расход воды составит 90 л/с.
Выводы
1. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, за пределами которой личный состав при выполнении боевых действий может находиться неопределённо долгое время (Е=1,6 кВт/м2), расположена на расстоянии 39,8 м от устья скважины.
2. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой личный состав может работать без специального теплозащитного снаряжения не более 15 минут при условии защиты кожных покровов (Е=4,2 кВт/м2), находится на расстоянии 24 м от устья скважины.
3. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой личный состав может вести боевую работу в специальном теплозащитном снаряжении под защитой распылённых водяных струй не более 5 минут (Е=14 кВт/м2) находится на расстоянии 13 м от устья скважины.
4. Требуемый секундный расход, обеспечивающий прекращение горения газового фонтана с дебитом 0,4225 млн. м3 /сут., составляет 90 л/с.
Скачать реферат