ABOUT CONDITIONS OF "EXPLOSIVE" DESTRUCTION OF HETEROGENEOUS LIQUID DROPLET AT BOILING AND INTENSIVE EVAPORATION IN HIGH-TEMPERATURE GASEOUS MEDIUM
Abstract
We present three models of heat and mass transfer in the presence of heating, boiling, evaporation and "explosive" destruction of heterogeneous water droplet with solid carbon inclusion in high-temperature gases (Tf > 600 K) with the account and without reference to vapor buffer layer formation at an internal interface solid inclusion - liquid, as well as the model foreseeing incomplete cover of solid inclusion by liquid film. Characteristic distributions of heterogeneous droplet temperature in the presence of these three models are presented. It is illustrated that the heat-up of heterogeneous droplet is more intensive in the case of vapor buffer layer at internal boundary and energy supply to interface through the inclusion and liquid (at the incomplete cover of solid inclusion by liquid film). The extreme conditions of the inception of effect of heterogeneous droplet "explosive" destruction are formulated for conditions of heat and mass exchange foreseeing each of three models. It is shown that heat transfer at warming and the evaporation of a heterogeneous liquid droplet in high-temperature gases is more intensive in the presence of incomplete cover of solid inclusion by liquid film (minimum values of characteristic periods from the beginning of heat to realization of conditions of heterogeneous droplet "explosive" destruction xh correspond to the results of the model appliance). Developed models and the results of numerical investigations of heat transfer and phase transformations in heterogeneous liquid droplets in the presence of warming in high-temperature gases can be used in technologies of polydisperse firefighting, thermal cleaning, formation of two-phase gas-vapor heat carrier and others.
About the Authors
P. A. Strizhak
National Research Tomsk Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
M. V. Piskunov
National Research Tomsk Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Shcherbinina
National Research Tomsk Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Корольченко Д. А., Громовой В. Ю., Ворогушин О. О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях // Пожаровзрывобезопасность. -2011. -Т. 20, № 9.-С. 54-57.
2. Виноградов А. Г. Учет спектрального состава теплового излучения при расчете коэффициента пропускания капли воды // Пожаровзрывобезопасность. - 2013. - Т. 22, № 9. - С. 64-73.
3. Саламов А. А. Современная система пожаротушения "водяной туман" высокого давления // Энергетик.-2012.-№з. -С. 16-18.
4. Виноградов А. Г. Методика расчета экранирующих свойств водяных завес // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23, №№ 1. - С. 45-56.
5. Виноградов А. Г. Применение теории затопленных струй к расчету параметров водяных завес // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23, № 5. - С. 76-87.
6. Абдурагимов И. М. О механизмах огнетушащего действия средств пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т. 21, № 4. - С. 60-82.
7. Karpov A. I., Novozhilov V.B., GalatA.A., Bulgakov V.K. Numerical modeling of the effect of fine water mist on the small scale flame spreading over solid combustibles // Fire Safety Science : Proceeding of Eight International Symposium. - 2005. - Vol. 27. - P. 753-764.
8. БатовД. В., Мочалова Т. А., Петров А. В. Получение и изучение горючести микроэмульсий вода - ПАВ - со-ПАВ - 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. - Т. 21, №4.- С. 55-57.
9. Соковиков В. В., Тугов А. П., Гришин В. В., Камышев В. П. Автоматическое водяное пожаротушение с применением тонкораспыленной воды на электростанциях // Энергетик.-2008. - №6.-С.37-38.
10. Сегаль М.Д. Использование тонкораспыленной воды для повышения противопожарной защиты кабельных сооружений АЭС // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2011. - №4. -С. 61-64.
11. Xiao X. K., Cong B. H., Wang X. S., Kuang K. Q., Richard K. K. Yuen, Liao G.X. On the behavior of flame expansion in pool fire extinguishment with steam jet // Journal of Fire Sciences. - 2011. - Vol. 29, No. 4. - P. 339-360. DOI: 10.1177/0734904110397812.
12. Vysokomornaya O. V., Kuznetsov G. V., StrizhakP. A. Experimental investigation of atomized water droplet initial parameters influence on evaporation intensity in flaming combustion zone // Fire Safety Journal. -2014. - Vol. 70. - P. 61-70. DOI: 10.1016/j.firesaf.2014.08.016.
13. Волков P. С., Забелин М. В., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Влияние твердых включений в каплях жидкости на интенсивность парообразования в зоне пламени // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23, № 5. - С. 10-17.
14. Волков P. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Влияние твердых включений в каплях жидкости на характеристики их испарения при движении через высокотемпературную газовую среду // Журнал технической физики. - 2014. - Т. 84, № 12. - С. 33-37.
15. Волков P. С., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Анализ влияния начальной температуры распыленной воды на интегральные характеристики ее испарения при движении через зону "горячих" газов // Инженерно-физический журнал. - 2014. - Т. 87, № 2. - С. 436-444.
16. Gao Q., Wang H. P., Shen G. X.Review on development of volumetric particle image velocimetry // Chinese Science Bulletin. - 2013.- Vol. 58, No. 36.-P. 4541-4556. DOI: 10.1007/s11434-013-6081-y.
17. Simo Tala J.V., Russeil S., Bougeard D., Harion J.-L. Investigation of the flow characteristics in a multi-row finned-tube heat exchanger model by means of PIV measurements // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2013. - Vol. 50. - P. 45-53. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2013.05.003.
18. Kawaguchi T., Akasaka Y., Maeda M. Size measurements of droplets and bubbles by advanced inter-ferometric laser imaging technique // Measurement Science and Technology. - 2002. - Vol. 13, No. 3.-P. 308-316. DOI: 10.1088/0957-0233/13/3/312.
19. Damaschke N., Nobach H., Tropea C. Optical limits of particle concentration for multi-dimensional particle sizing techniques in fluid mechanics // Experiments in Fluids. - 2002. - Vol. 32, No. 2. - P. 143-152. DOI: 10.1007/s00348-001-0371-x.
20. Akhmetbekov Y.K., Alekseenko S. V., Dulin V. M., Markovich D. M., Pervunin K. S. Planar fluorescence for round bubble imaging and its application for the study of an axisymmetric two-phase jet // Experiments in Fluids. - 2010. - Vol. 48, No. 4. - P. 615-629. DOI: 10.1007/s00348-009-0797-0.
21. Bilsky A. V., Lozhkin Yu. A., Markovich D. M. Interferometric technique for measurement of droplet diameter // Thermophysics and Aeromechanics. - 2011. - Vol. 18, No. 1. - P. 1-12. DOI: 10.1134/S086986431101001X.
22. Стрижак П. А. Влияние распределения капель в "водяном снаряде" на температуру и концентрацию продуктов сгорания в его следе //Инженерно-физический журнал. - 2013. - Т. 86, № 4. - С. 839-848.
23. Высокоморная О. В., Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Тепломассоперенос при движении капель воды в высокотемпературной газовой среде // Инженерно-физический журнал. - 2013. - Т. 86, № 1. -С. 59-65.
24. Кузнецов Г. В., Стрижак П. А. Численное исследование влияния конвекции в смеси продуктов сгорания на интегральные характеристики испарения движущейся капли тонкораспыленной воды // Инженерно-физический журнал. - 2014. - Т. 87, № 1. - С. 98-106.
25. Кузнецов Г. В., Куйбин П. А., Стрижак П. А. Оценка численных значений констант испарения капель воды, движущихся в потоке высокотемпературных газов //Теплофизика высоких температур. - 2015. - Т. 53, № 2. - С. 264-269.
26. Самарский А. А. Теория разностных схем. - М. : Наука, 1983. - 616 с.
27. Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Численные методы решения задач конвекции - диффузии. - М. : Эдиториал УРСС, 1999. - 248 с.
28. Корольченко А. Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник. - М. : Пожнаука, 2004. - Ч. 1. - 713 с.
29. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М. : ООО "Старс", 2006. - 720 с.
30. Теплотехнический справочник / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. - М.: Энергия, 1975. - Т. 1. - 743 с.
31. Теплотехнический справочник / Под ред. В. Н. Юренева, П. Д. Лебедева. - М.: Энергия, 1975. - Т. 2.- 896 с.
Review
For citations:
Strizhak P.A., Piskunov M.V., Shcherbinina A.A. ABOUT CONDITIONS OF "EXPLOSIVE" DESTRUCTION OF HETEROGENEOUS LIQUID DROPLET AT BOILING AND INTENSIVE EVAPORATION IN HIGH-TEMPERATURE GASEOUS MEDIUM. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2015;24(8):18-26. (In Russ.)
Views:
436
Email this article 