Экспериментальное исследование процессов тепломассообмена, зажигания и горения лесных горючих материалов и торфа тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

6

На правах рукописи

Абрамовских Алексей Андреевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА, ЗАЖИГАНИЯ И ГОРЕНИЯ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ

МАТЕРИАЛОВ И ТОРФА

01.02.05 - «Механика жидкости, газа и плазмы» 01.04.14 - «Теплофизика и теоретическая теплотехника»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск-2008

003456821

Работа выполнена на кафедре физической и вычислительной механики механико -математического факультета ГОУ ВПО «Томский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук

Голованов Александр Николаевич

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор Кузин Александр Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Троицкий Олег Юрьевич

доктор физико-математических наук, профессор Бубенчиков Алексей Михайлович

Ведущая организация: , • Институт теплофизики СО РАН

им. С.С. Кутателадзе (г. Новосибирск)

Защита состоится 23 декабря 2008 года в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.267.13 при Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34а.

Автореферат разослан «_» 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н.

Ю.Ф. Христенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в мире происходит множество азличного рода аварий и катастроф, часто связанных с гибелью людей, разрушением ттериальиых ценностей, возникновением серьезных нарушений экологии и. т. д.

Все более актуальной становиться тема чрезвычайных ситуаций природного арактера, к которым относятся лесные и торфяные пожары. Российская Федерация лавится своими лесами, она - один из крупнейших во всем мире экспортер ревесины. Но в последнее время общая площадь лесов несоизмеримо сокращается. И дна из причин такого сокращения - лесные и торфяные пожары.

В последние годы наметилась тенденция увеличения количества лесных пожаров, ак, в России в 2000 году зарегистрировано 18,9 тысяч пожаров, в 2001 году - 20,9 ысяч пожаров, а в 2002 году - уже 34,3 тысяч пожаров. Лесные пожары охватывают лощади от нескольких сотен до нескольких миллионов гектаров в год и оказывают азрушительное воздействие на древостой, вызывают повреждение органического лоя почвы и ее эрозию, загрязняют атмосферу и воду продуктами сгорания, естабилизируют воздушное и речное сообщение, работу лесного сектора экономики, грожают населенным пунктам. Вред, который они приносят человечеству, огромен, собенно если учитывать не только прямой, но и косвенный ущерб. В первой половине вадцатого столетия на территории России было 46 типов леса, из них до наших дней охранилось только 25.

Горение лесных горючих материалов (ЛГМ) и торфа является сложным роцессом и содержит следующие стадии: прогрев, сушку, пиролиз, зажигание, орение, образование коксового остатка и продуктов сгорания.

Для создания математических моделей этих процессов и их реализации еобходима информация о теплофизических, термокинетических и идродинамических характеристиках ЛГМ и торфа.

Объектом исследования являются ЛГМ и торф.

Предметом исследования являются процессы тепломассопереноса в ЛГМ и 1орфе.

Целью работы является:

1. Выяснить механизм испарения свободной и связанной влаги в ЛГМ.

2. С помощью потенциала влагопереноса A.B. Лыкова найти характеристики тепломассообмена ЛГМ и торфа и провести их сравнение с данными, полученными по классическим методикам.

3. Определить теплофизические характеристики торфа (коэффициенты теплопроводности и удельной теплоемкости) в зависимости от температуры, влагосодержания и его ботанического состава.

4. Экспериментально в лабораторных условиях исследовать процессы зажигания и горения торфа и ЛГМ.

Методы исследования. В качестве основных методов исследования использовались методы физического моделирования процессов тепломассообмена, зажигания и горения.

Задачи исследования. Исходя из указанной цели исследования, решались следующие задачи: с

1. Обзор публикаций по теме исследования и создание экспериментальны установок для моделирования зажигания и горения торфа и процессо тепломассопереноса в ЛГМ в лабораторных условиях.

2. Проведение экспериментальных исследований, выбор и определени критериев подобия для ЛГМ и торфа.

3. Сравнительный анализ полученных данных.

4. Выяснение механизма зажигания и горения ЛГМ и торфа.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые применен потенциал влагопереноса A.B. Лыкова для нахождени коэффициентов влагоемкости и влагопроводности ЛГМ и торфа.

2. Впервые показаны отличия в кинетике сушки свободной, связанной капельной влаги.

3. Для капельной влаги найден новый закон испарения для крупных и мелки капель в зависимости от шероховатости поверхности и температуры.

4. Впервые для торфа найдены зависимости влагоемкости влагопроводности от температуры и влагосодержания.

5. Найдена минимальная энергия зажигания для торфа в зависимости о ботанического состава, влагосодержания, плотности и зольности. Установлен зависимость скорости горения торфа от его плотности и влагосодержания.

6. Разработана и изготовлена модель устройства для определени пожароопасности хвойного лесного массива.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Конструкции и установки для проведения экспериментальных работ п исследованию процессов тепломассообмена, зажигания и горения торфа лабораторных условиях.

2. Экспериментальные результаты определения характеристик теплообмена зажигания и горения торфа на основе использования упомянутых ранее установок.

3. Экспериментальные результаты исследования процессов массообмена в ЛГМ и торфе.

Достоверность основных положений и выводов подтверждается:

1. Совпадением результатов исследований, полученным по различным методикам.

2. Сравнением полученных автором экспериментальных данных с данными Шубина Г.С., Жуковской В.И., Синицына С.П., Абалтусова В.Е., Борисова A.A., Лободы Е.Л.

3. Сравнением полученных экспериментальных результатов с результатами, полученными по теории Лыкова A.B.

4. Применением современных методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов.

Практическая значимость полученных результатов. Полученные результаты вошли в базу данных для математических моделей процессов тепломассообмена, зажигания и горения ЛГМ и торфа. Разработано и изготовлено устройство для определения пожароопасности хвойного лесного массива, апробированные в натурных условиях.

Апробация работы. Основные результаты исследований, представленных в диссертации, апробировались на международных и региональных конференциях, в том

исле на Международной конференции "Лесные и степные пожары: возникновение, аспространение, тушение и экологические последствия" (Иркутск, 2005), еждународной конференции "Пятые Окуневские чтения" (Санкт-Петербург, 2006), еждународной конференции "Сопряженные задачи механики реагирующих сред, шформатики и экологии" (Иркутск, 2007), Международной конференции 'Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф" (Томск, 008), International Conference on Environmental Observations, Modeling and Information ystems ENVIROMIS-2008 (Tomsk, Russia).

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 статьи в центральной ечати в журналах, рекомендованных ВАК, получен патент на полезную модель для пределения пожароопасности хвойных лесных массивов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех лав, выводов и списка литературы из 153 наименований на русском и иностранных зыках. Работа содержит 139 страницы текста, 43 рисунка и 30 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

• ' :.41'

Во введении формулируется актуальность работы, цель и задачи исследования, излагается краткое содержание работы. Отражена научная новизна работы и практическая значимость результатов исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В разделе 1 дается краткий обзор по проблеме тепломасообмена ЛГМ и торфа, приводятся результаты исследований российских и зарубежных ученых, анализируются методы определения коэффициента влагопереноса, осуществляется выбор критериев подобия и формулируется объект исследований.

Раздел 2 посвящен описанию экспериментальных установок и методик, разработанных для моделирования процессов тепломассообмена, зажигания и горения ЛГМ и торфа.

В п. 2.1 представлен обзор и описание методик для определения потенциала влагопереноса, удельного коэффициента влагоемкости и влагопроводности ЛГМ и торфа.

Сорбция образцов ЛГМ исследовалась следующим образом. Отдельные хвоинки сосны, кедра, ели в количестве 10-20 штук помещались на подложку из полиэтилена, которая устанавливалась в кювету, заполненную водой. Глубина "посадки" ЛГМ 11 составляла (3 4)-10"3 м. Кроме того сорбция осуществлялась непосредственно в окружающем воздухе с предварительно высушенными при Т=100°С образцами. По результатам взвешивания строились зависимости т/т0 от времени I для определения влагоемкости и влагопроводности ЛГМ. Систематическая погрешность, возникающая из-за нарушения массопереноса за время взвешивания, устранялась использованием нескольких подложек с ЛГМ аналогично устранению систематической погрешности при десорбции.

Удельная влагоемкость хвои ст определялась из уравнения т-то= стт(02 - 00, где

5

01 и 02 - потенциалы влагопереноса до начала влагообмена и в конце сп соответственно.

Коэффициент удельной влагопроводности определялся из закон

влагопереноса, записанного для изотермических условий

3=^0, (1)

где ] = ^ - поток массы влаги, перенесенной через единицу площади хвоинки Б з

промежуток времени Д1. Градиент потенциала влагопереноса определялся ка среднеарифметический для различных элементов хвоинок по ее длине. Одновременн сорбции подвергалось 5-^-20 хвоинок. В процессе проведения этих эксперименто контролировалась относительная влажность воздуха ф с помощью психрометр аспирационного М-34, атмосферное давление р - с помощью барометра анероид БАММ-1, температура окружающего воздуха Т - с помощью ртутного термометра Суммарные погрешности определения параметров не превышали 8т < 2,1 % 5Т<3,8%; 51 < 1 %; 5Р < 3,7 %; б^У < 6 %.

В п. 2.2 исследуются характеристики торфа различного ботанического состава.

Отбор образцов с ненарушенной и нарушенной структурой из залеж производится с помощью специального оборудования для ручного бурения портативных пробоотборников. На физико-технические анализы (ботанически" состав, степень разложения, влажность, зольность) пробы торфа нарушение" структуры из залежи отбираются обычно пробоотборником торфоразведочного бур типа ТБГ-1 конструкции ПГО Торфгеология. Бур ТБГ-1 представляет собой сборно разъемную трубчатую металлическую конструкцию, состоящую из пробоотборника, зонда, бурильных труб и ручки. Пробы торфа отбирались, начиная от поверхности, последовательно погружая пробоотборник на глубину 0,5; 1,0; 1,5 м и т.д. На физико-технические анализы пробы отбирались послойно через 0,25 м, для чего содержимое полуметрового челнока делят на две равные части и упаковывают как две пробы в отдельные полиэтиленовые пакеты или другую герметичную тару. Масса пробы (согласно ГОСТ 17644-83. Торф. Методы отбора проб из залежей и обработки их для лабораторных испытаний) должна быть не менее 0,4 кг.

Сущность метода заключается в определении при помощи микроскопа количественного соотношения в процентах остатков растений-торфообразователей, слагающих растительное волокно в пробе, освобожденной от гумуса. По ботаническому составу при помощи «ключа» определялся тип, группа и вид торфа.

В п. 2.3 дается описание методик определения теплофизических, термокинетических и гидродинамических характеристик торфа.

Теплофизические характеристики торфа ср и X определялись методом динамического калориметра с помощью измерителей теплоемкости ИТ-ср-400 и теплопроводности ИТ-А.-400. Суммарные погрешности определения теплофизических характеристик торфа не превышали 5ср < 8,7 %, 5). < 9,3 %. Доверительные интервалы рассчитывались по результатам 5 опытов с доверительной вероятностью 0,95.

Изменение массы образцов торфа с течением времени при температуре Т < 373 К характеризует процесс испарения свободной, механически и физически связанных влаг, т.е. процесс сушки торфа, а при Т > 373 К - процесс пиролиза торфа.

Коэффициент фильтрации К рассчитывался из закона фильтрации Дарси по ормуле

К с1Р

и =--— . (2)

ц ах

Сс1р

Уравнение (2) справедливо для чисел Рейнольдса Не = -<1 + 10, где в = ри -

Ц

шссовый расход газа на единицу площади среды.

В результате интегрирования уравнения (2) по длине образца получим формулу ля определения отношения коэффициента проницаемости к коэффициенту инамической вязкости К/ц, выраженного через массовый расход в и разность вадратов давлений на входе Р[ и выходе Р2 из образца толщиной Ь

К _ 2ЯеТСЬ

и =(р,2-Р22)' (3)

Суммарные погрешности определения параметров не превышали 6(ри)и < 5,2 %, Р < 3,8 %.

В п. 2.4 рассматривается испарение свободной и связаной влаги.

Считается, что вода может взаимодействовать с материалом несколькими пособами: химически (на молекулярном уровне), физико-химически (адсорбционная, смотическая и капиллярная влага) и физико-механически (капельная и пленочная лага). Физико-механическую влагу называют также свободной, а химическую и изико-химическую — связанной. В процессе испарения участвуют все типы влаги роме химически связанной, так как она обладает наибольшей энергией связи с атериалом.

Для математического описания скорости испарения свободной воды (ри)^ на лоской границе раздела сред используют закон Герца - Кнудсена

В п. 2.5 представлены методики определения характеристик зажигания и горения 1орфа. Эталонным источником зажигания, моделирующим реальные источники зажигания торфа (горящая спичка, сигарета, тлеющая веточка), является спираль тонкой намотки из нихромовой проволоки диаметром 1,5-10"3 м. Внешний диаметр спирали 1,5-10"2 м, электрическое сопротивление 23 Ом. Под минимальной энергией зажигания <3 понимается значение тепловой энергии, выделяющейся с поверхности эталонного источника зажигания с момента его контакта с поверхностью торфа до момента начала горения I

С) = .Г-Ди-М (5)

В экспериментах задавались сила тока .1 и падение напряжения на спирали Ди, контролировались его сопротивление при рабочей температуре, время зажигания с помощью электронного секундомера типа СЭЦ и зольность Ъ = ш/т2. Варьировались влагосодержание образцов торфа = (т - т0)/шо и их плотность р.

Образцы торфа кубической формы укладывались на бетонное основание, боковые поверхности образцов окружались кирпичной кладкой, верхняя поверхность оставалась открытой. Зажигание образцов торфа осуществлялось в центре открытой поверхности образцов в точке с помощью эталонного источника. Геометрические

размеры образцов 1 выбирались из условия а/1» v, характеризующего малость сток тепла через боковые поверхности образцов. Здесь а - коэффицисн-температуропроводности торфа, v - скорость распространения фронта торфяног пожара. Размеры образцов 10 х 10 х 10 см.

В процессе проведения экспериментов контролировались температура торфа Т точках с координатами х, у, z с помощью ХА термопары с диаметром спая 2-10'4м плотность теплового потока q определялась экспоненциальным методом с помощью датчика плотности теплового потока. Скорость распространения фронта пожара находилась как отношение пути, пройденного фронтом пожара в единицу времени Для устранения систематической погрешности, связанной с искажением структур образцов торфа из-за использования контактных методов определения температуры использовалась одна термопара в электро-термоизоляционном чехле, котора устанавливалась в контролируемую точку с координатами Хь уь т.\. После достижени фронтом пожара этой точки эксперимент прекращался и брался другой образец торф с термопарой, расположенной в точке с координатами х2, У2, z2 и т.д. Суммарны погрешности не превышали: 5Т < 4,6 %; 8q < 9,1 %.

В п. 2.6. представлены уравнения переноса влаги в ЛГМ. Приведен аналитическое решение уравнения влагопереноса A.B. Лыкова

W(T) = (U2(T)-U1(x))4+(U,(T)-U2(T))~-e"f"r' , (6)

Z л

используемое в дальнейшем для сравнения с данными экспериментов.

В разделе 3 осуществлено экспериментальное исследование процессов массообмена в ЛГМ.

В п. 3.1 представлены результаты определения потенциала влагопереноса и коэффициентов удельной влагопроводности и влагоемкости ЛГМ.

На рисунке 1 представлены типичные изотермы десорбции образцов хвои сосны при следующих начальной массе, влагосодержании и влажности: ш0=(1,24 ± 0,12)г, W=(138,0 ± 0,2)%, со=(58,6 ± 0,2)%. Здесь кривые 1-4 получены при температурах Т=369 К, 345 К, 325 К, и 303 К соответственно.

m/mj

Рисунок 1 - Изотермы десорбция хвои сосны I, мин В таблице 1 приведены значения удельной влагоемкости и влагопроводности для

Различных типов ЛГМ.

Таблица 1. Коэффициенты влагоемкости и влагопроводности для различных

типов ЛГМ

Тип ЛГМ Хт, Ю"\ кг/(м-с-иМ) ст,кг/(кг-°М)

Кедр 3,44 0,0041

2,29 0,0044

0,97 0,0025

Сосна 0,49 0,0031

0,37 0,0026

0,33 0,0023

Ель 1,08 0,0049

0,51 0,0047

0,26 0,0045

Анализ полученных результатов свидетельствует об уменьшении ст и А™ с ростом •емпературы. Наиболее сильная зависимость параметров влагообмена от температуры шблюдается для хвои кедра, что вероятно, связано с внутренней структурой ЛГМ.

Хвоя сосны, кедра и ели представляет собой биологический объект, имеющий гложную внутреннюю структуру.

На рисунке 2 представлены фотографии среза миделевого сечения живой хвои >осны (а) и абсолютно сухой хвои сосны (б).

а б

Рисунок 2 - Срезы миделевых сечений живой хвои сосны (а) и сухой хвои сосны (б)

Микрофотографии срезов миделевых сечений хвои показывают наличие в центре хвои двух влаговодов, по которым поступает капиллярная влага к биологическим ,'клеткам. Расположенные по периферии среза устьица (их обычно 12) - микропоры. Через них осуществляется испарение влаги. Пространство между оболочкой, устьицами и проводящими каналами заполнено клетками, между которыми в микропорах может осуществляться адсорбционный и диффузионно-осмотический обмен влагой. Следовательно хвоя содержит в себе все типы связей влаги: адсорбционную, капиллярно-конденсационную, осмотическую и связанную в полостях клеток хвои.

Другая особенность структуры хвои - различная плотность по ее длине: у основания она меньше, чем в верхней части, в 1,2 ^ 1,3 раза. Соответственно меньше в 1,5 2,0 раза и диаметры проводящих каналов. Такая особенность структуры с

различной пористостью и плотностью приводит к тому, что процесс массоперенос носит неоднородный характер по длине хвои, а саму хвою можно рассматриват одновременно как коллоидное, так и капиллярно-пористое тело.

При десорбции и сорбции влаги структура хвои изменяется. Из рисунка 2,6 видно что для абсолютно сухой хвои сосны два проводящих канала, устьица и клстю атрофированы. Влагоперенос сопровождается усадкой при десорбции и разбуханием при сорбции воды. Увеличение температуры приводит к снижению диаметро влаговодов, доступ капиллярной влаги при этом становится затрудненым, что является причиной снижения ст и Хт. Для хвои кедра, имеющей большие размеры этот эффект проявляется в большей степени, чем для хвои сосны и ели. Эт подтверждает предложенный механизм влияния температуры на характеристик влагопереноса.

По результатам проведенных исследований рассчитаны основные массообменны критерии подобия. В таблице 2 приведены значения этих критериев для хвои сосны.

Таблица 2. Массообменные критерии подобия для хвои сосны

Kim Bim Lum Fom

0,006-0,049 0,006 30,38 65,5

Связь критериев подобия влагопереноса с характеристиками классической теори массопереноса, когда поток массы определяется уравнением

j=ßAC, (7)

Информация о значениях критериев подобия позволяет рассчитать коэффициен массообмена ß, необходимый для предварительной оценки пожарной опасности лесных массивов, а также для использования его в базе данных для замыкания математических моделей процессов тепломассообмена в ЛГМ. С другой стороны теория массообмена A.B. Лыкова, основанная на определении потенциала влагопереноса, также позволяет найти значения ß через значения критериев подобия Fom

ß=BimAm//, Fo = . Так, значения величины ß, рассчитанные по методике A.B.

Лыкова, составили 1,49-10"2 кг/(м2-с) и 1,38-10"2 кг/(м2-с) соответственно, что свидетельствует о достоверности полученных результатов.

В п. 3.2 проводится исследование массообмена ЛГМ для различных типов влаги. Исследуются закономерности испарения связанной и свободной влаги для хвои кедра, сосны и ели. Приближенно форму каплю воды на поверхности подложки можно считать шаровым сегментом, объем которого рассчитывается по формуле

V=^h(h2-3r2) (8)

На рисунке 3 представлено схематическое изображение капли на поверхности.

♦

♦

А

4

Рисунок 3 - Схематическое изображение капли на поверхности

На рисунке 4 для сравнения показаны фотографии капель на шлире для г=4-10"3 и ■=20-10"3 м, подтверждающие их полусферическую форму.

Рисунок 4 - Фотография капель на шлире при г = 4 ■ 10 3 и 20 10 3 м

Для несмачивающихся (гидрофобных) поверхностей такое приближение аедопустимо, так как поверхность капли достаточно сложна и описывается формулой \дамса—Бешфорта

"де (3=Ь2р,щ/о, x=ZS, Ь=РО, г=0\Ъ (рисунок 3), а-коэффициент поверхностного натяжения между жидкостью и газом.

I В ЛГМ может присутствовать свободная и связанная влага. В свою очередь свободная влага бывает капельной (располагается в виде капель на поверхности ЛГМ) и пленочной (пленка на внешней поверхности ЛГМ). Связанная влага в хвое состоит из капиллярной, адсорбционной и осмотической.

Испарение капель, расположенных на шероховатой поверхности, при

¡Ц) = (1-И0)-10"3 м, Л, =(0,036н-3,7)-10"6 м, Т = (297-303) К подчиняется зависимости

^= 1-0,273(1-1, 08-105Л2)£>0ч'426т (Ю)

Щ

полученной в результате аппроксимации полного двухфакторного эксперимента. Погрешность аппроксимации эмпирической формулы (10) не более 8,4 %.

В п. 3.3. проводится экспериментальное исследование сушки и пиролиза ЛГМ. На 'рисунке 5 показаны типичные зависимости убыли безразмерной массы от времени для хвои ели, полученные для разных температур при \У=0,75; ГП] = 1,7-10"3 кг; <р = 0,67 %; р = 753 мм рт. ст. Считается, что ЛГМ содержит свободную и связанную влагу.

(9)

Рисунок 5 - Зависимость убыли безразмерной массы от времени для хвои ели

Кривая 1 получена для испарения связанной влаги при I = 50 °С; 2 - связанной ^ свободной влаги при XV = 100 % и при 1 = 50 °С; 3 - связанной влаги при I = 80 °С; 4 связанной и свободной влаги при \У = 100 % и при 1 = 80 °С; 5 - связанной влаги при = 100 °С; 6 - связанной и свободной влаги = 100 % и при I = 100 °С.

Для исследуемых материалов характер зависимостей следующий: в начал процесса масса исследуемого образца экспоненциально уменьшается, а зате достигает некоторой стационарной величины. При этом с увеличением температурь скорость испарения влаги из хвои увеличивается, а полное время сушки уменьшается Анализ результатов также показывает, что при увеличении массы свободной влаги ЛГМ скорость сушки возрастает. Увеличение температуры также увеличивае скорость' сушки и уменьшает ее время. В моменты времени, когда испарени свободной влаги заканчивается, на зависимостях безразмерной массы от времен появляется точка перегиба (рисунок 5, кривые 2, 4, 6), что свидетельствует различной кинетике сушки свободной и связанной влаги.

На рисунке 6 представлены зависимости безразмерной убыли массы хвои сосны от времени, полученные в результате численного решения задачи и лабораторных экспериментов.

дац,

Рисунок 6 - Экспериментальные (1 2) и теоретические (3 4) зависимости убыли массы хвои сосны от времени (р(=55,3 кг/м3), полученные Лободой Е.Л.

Сравнивая экспериментальные кривые с результатами численного эксперимента, можно сделать вывод, что полученные экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными в пределах доверительного интервала.

В п. 3.4 приводится сравнительный анализ характеристик массообмена, полученных по различным методикам. Используются результаты измерения скорости убыли массы хвои ]=(ри)№ и значения разности концентраций паров влаги ДС=СК-СН, где Ск и С„- конечная и начальная концентрации. По формуле (7) при условия Ск = т/т0, Сн = ф рассчитывался коэффициент массообмена р.

Скорость убыли массы рассчитывалась по формуле = с1т/сИ8, где

3 = —— + ОЬ) а 1, Ь - диаметр, длина и высота хвоинки (объем хвои моделировался

объемом полуцилиндра).

В качестве примера на рисунке 7 представлена зависимость влагосодсржания хвои сосны от времени при температурах 20 °С, 30 °С и 40 °С соответственно.

Рисунок 7 - Сравнение теоретических и экспериментальных значений влагосодержания хвои сосны

Здесь сплошная линия - это теоретические данные, рассчитываемые по формуле (6) а прямоугольники - данные эксперимента. Анализ рисунка 7 свидетельствует об удовлетворительном согласии теоретических и экспериментальных значений влагосодержания как функция времени.

В п. 3.5 рассматривается способ определения пожароопасности лесного участка по влагосодержанию образцов ЛГМ. Суть способа заключается в измерении геометрических размеров образцов хвойных пород и определении их электрического сопротивления. Пожарная опасность хвойных лесов оценивается по критическому значению влагосодержания ЛГМ

где Шо - масса абсолютно сухого образца ЛГМ, т- масса влажного образца ЛГМ в пожароопасном состоянии (опытная величина).

Удельное электрическое сопротивление р рассчитывается по формуле

Р = Я-, (12)

в

где Л - измеренное электрическое сопротивление ЛГМ, 1 - длина образца, в = (Зяс12/4 -площадь его поперечного сечения, с! - диаметр. Электрическое сопротивление измеряется высокоточным мегометром, длина - линейкой, диаметр - микрометром. В формуле (9) использован коэффициент Р < 1, который может быть определен заранее для данного типа растительности. Если в качестве образца ЛГМ исследуюется хвоя сосны, кедра и ели (типичная растительность для регионов Сибири и Дальнего востока), то миделево сечение для них представляет собой полукруг, а коэффициент (3 = 0,5.

На рисунке 8 показана универсальная зависимость удельного сопротивления р от влагосодержания \У для хвои кедра, сосны и ели.

Рисунок 8 - Зависимость удельного сопротивления от влагосодержания ЛГМ

График зависимости p(W) для контролируемого лесного участка строится предварительно в лабораторных условиях с возможно меньшим доверительным интервалом. Измерение влагосодержания W осуществляется взвешиванием на аналитических весах ВЛР-200 влажной и абсолютно сухой хвои, высушенной при температуре 100 ± 1 °С.

В разделе 4 представлено экспериментальное исследование процессов тепломассообмена, зажигания и горения в торфе. В п. 4.1 приводятся результаты определения потенциала влагопереноса, коэффициентов удельной влагоемкости и влагопроводности торфа. В предыдущем разделе было показано, что теория массообмена A.B. Лыкова, использующая понятие потенциала влагопереноса, может быть успешно использована для исследования процессов сушки ЛГМ. В этой связи представляет интерес применить эту теорию для изучения массообмена в торфе.

В таблице 3 представлены значения потенциала влагопереноса в зависимости от влагосодержания и ботанического состава торфа, полученные по методике, изложенной в п. 2.1.

Таблица 3. Значения потенциала влагопереноса 0 в зависимости от влагосодержания и ботанического состава образцов торфа_

№ торфа 0,°М Ботанический состав

1 1,02 56,40 Сфагнум бурый 90%, корешки вересковых кустарников 10%, кора сосны ед.

2 4,33 239,46 Сфагнум балтийский 65%, сфагнум узколистный 10%, пушица 10%, шейхцерия 10%, корешки вересковых кустарников 5%

3 6,68 369,42 Кора и древесина сосны 65%, осока сближенная 20%, осока елата 3%, осока волосистоплодная 1%, осока вздутая ед., хвощ 10%

По данным таблицы 3 определялись значения коэффициентов удельной влагоемкости ст и влагопроводности А™.

0,025 0,020 0,015 0,010

700 750 еоо

900 950 кг

Рисунок 9 - Зависимость влагоемкости торфа от плотности

0 00033 -|

одоозо -

О О0029

680 900 <20 >«0 880 180

Рисунок 10 - Зависимость влагопроводности торфа от плотности

Анализ полученных результатов показывает, что с ростом плотности торфа его коэффициенты влагоемкости и влагопроводности растут. Визуализация микроструктуры образцов торфа с помощью электронного микроскопа с 1000 -кратным увеличением свидетельствует о том, что в образцах торфа большей плотности имеется больше количество пор малого диаметра, что способствует более интенсивному проникновению капиллярной влаги внутрь образцов торфа и соответственно увеличению значений ст и Хт.

В таблице 4 представлены результаты расчета массообменных критериев подобия для торфа различного ботанического состава.

Таблица 4. Массообменные критерии подобия для торфа различного ботанического состава

№ образца Ю В1 Ьи Ро

1 33,035 324,345 13,174 0,162

2 22,298 278,711 17,894 0,311

3 17,218 115,570 49,640 0,257

Значения критериев подобия необходимы для моделирования процессов массообмена в торфе и кроме того позволяют осуществить связь с характеристиками, подученными по классической теории массопереноса, когда поток массы определяется по уравнению (7). Значения коэффициента массообмена р представлены в таблице 5.

Таблица 5. Коэффициент массообмена Р для

различных видов торфа

торфа

р, кг/(м2 - с)

2 торфа

р, кг/(м2-с)

Г» торфа

Р, кг /(м • с)

1,097563

1,244365

1,068737

1,900004

1,666847

0,860682

0,933002

1,118867

0,859376

1,165168

0,842755

1,161921

1,097563

1,244365

1,068737

Сравнение полученных данных для торфа и ЛГМ свидетельствуют о большом разбросе значений р, что объясняется более сложной структурой торфа, его различной пористостью и неоднородностью ботанического состава.

В п. 4.2 определяются теплофизические, термокинетические и гидродинамические характеристики торфа различного ботанического состава.

На рисунках 11, 12 представлены зависимости теплофизических характеристик ср и X от температуры при различных влагосодержаниях торфа \У = (т0 -тк)/тк, где изначальная, а Шк - конечная (высушенных при температуре 100° С) массы образцов. Кривые 1-3 на рисунках 11, 12 соответствуют значениям влагосодержания 0; 0,05 и 0,43 соответственно. Плотности образцов составляли р = (223+761) кг/м3.

Рисунок 11 - Зависимость теплоемкости торфа от температуры

Я,Вт/(мК)

Рисунок 12 - Зависимость теплопроводности торфа от температуры

Обращает на себя внимание факт немонотонной зависимости ср и >1 от температуры. Однако условия эксплуатации приборов ИТ-Х-400 и ИТ-ср-400 не позволяют проводить измерения образцов при их термическом разложении, поэтому результаты, полученные при температурах I > 100 °С, когда начинается пиролиз торфа, не заслуживают доверия.

Немонотонный характер зависимостей ср и Я. от температуры можно объяснить многокомпонентностью состава торфа и разными скоростями нагрева составных компонентов.

Суммарные коэффициенты теплоемкости и теплопроводности торфа можно представить через объемные доли его компонентов ср,

3 3

Ср= Е Ср, Фь £ >чф„ (13)

¡=1 ¡=1

где (i =1 соответствует сухому торфу, i =2 - воде в жидкокапельном состоянии, i = 3 -газовой фазе). При нагревании торфа вследствие его пиролиза состав газовой фазы меняется

4 4

Cp3=ZCpaC<x> (14)

a=l а=1

где ca - массовые доли газовой фазы (a = 1 для О2, а = 2 для N2, а = 3 для паров N02, a != 4 для С02).

Немонотонный характер зависимостей теплофизических характеристик торфа X и ср от температуры на рисунках 11 и 12 можно объяснить снижением паров воды при температуре выше 373 К, что приводит к уменьшению суммарных значений коэффициентов X и ср.

При росте влагосодержания коэффициент удельной теплоемкости торфа ср растет, а теплопроводности X - убывает, что объясняется более высокими значениями удельной теплоемкости и теплопроводности воды по сравнению с остальными компонентами торфа ср = 4180 Дж/(кг-К), X = 0,597 Вт/(м-К).

Результаты полного двухфакторного эксперимента, в котором варьировались влагосодержание и температура, аппроксимированы при 298 К < Т < 373 К, 0 < W < 0,43 формулами

ср =(765,0-1577,8W)exp[(0,64-10'3+0,0175W)T], (15)

X = (0,585 - 0,495W + 0,987 W2) • Т0,2 (16)

с погрешностями аппроксимации 8ср < 9,7 %, 8Х < 0,6 %.

В п. 4.3 представлены результаты определения термокинетических констант сушки и пиролиза торфа. Термическое разложение торфа (пиролиз) - стадия, предшествующая зажиганию этого топлива. Для математического моделирования сушки и пиролиза торфа необходима информация о термокинетических константах этих процессов - предэкспоненциального множителя К2 и аналога энергии активации Е в предположении аррениусовской зависимости скорости сушки и пиролиза от температуры Т.

На рисунке 13 показано изменение относительной массы образцов торфа для процессов сушки и пиролиза при различной плотности р, влагосодержании W и зольности Z торфа. Номера кривых на рисунке 13 соответствуют условиям проведения экспериментов, указанных в таблице 6.

В таблице 6 приведены термокинетические константы сушки и пиролиза торфа.

№ кривой Процесс Z р, кг/м3 W L,, U, Дж/моль Ко,, К02, с"1

1 Сушка 0,07 0,64 0,05 47367 1,425 107

2 Сушка 0,62 0,49 - 0,64 0,15—0,22 8642,4 2,6 106

3 Пиролиз 0,56 0,43 -- 0,49 0,04 6315,6 1,9 106

Рисунок 13 - Зависимость убыли относительной массы образцов торфа от времени

Анализ результатов, представленных на рисунке 13, свидетельствует о сильной зависимости убыли относительной массы образцов торфа от начального влагосодержания \У и плотности р для процесса пиролиза (кривая 3), Т = 403 К. Т&к, при одинаковом влагосодержании увеличение плотности торфа в 2 раза приводи! к более интенсивному пиролизу (кривые 1, 2), а увеличение влагосодержания в 3 раза - к более интенсивным сушке и пиролизу (кривые 1, 3). Унос свободной и связанной влаги при сушке происходит быстрее при меньшей плотности торфа (кривые 4, 5). Однако низкая зольность торфа может существенно изменить скорость сушки (кривые 4, 6), что свидетельствует о сложности процессов массообмена в торфе, обусловленной его структурой и ботаническим составом.

Эффективные константы Кои К02, 1-ь определялись методом спрямления по формулам

1п(т, -т10) = 1п(т1н -ш10)-К1(Т)1

»

1п(ш2 -т20) = 1п(ш2н -т20)-К2(ГК ^

Анализ результатов, представленных в таблице 6, показывает, что на величины Ь, и Ко, (1 = 1, 2) в большей степени оказывает влияние зольность образцов торфа (отличие может достигать одного порядка).

В п. 4.4 представлены результаты определения гидродинамических характеристик торфа.

В таблице 7 даны результаты расчетов коэффициента фильтрации воздуха К в зависимости от плотности р и влагосодержания XV торфа.

Таблица 7. Коэффициент фильтрации торфа в зависимости от плотности и __ влагосодержания__

№ п/п К, 10"5, м2 "Ум'

1 3,067 0,055 745,098

2 5,381 0,063 549,019

3 6,727 0,077 693,877

4 1,901 0,156 881,67

5 0,648 0,225 396,99

6 1,843 0,933 591,836

7 0,892 0 539,29

8 2,305 1,5 637,755

9 2,690 1,67 470,588

Видно, что для сухого торфа (опыты 1, 2, 3, 7; = (НО,077) увеличение плотности образцов приводит к увеличению коэффициента фильтрации К, причем эта зависимость близка к линейной. Торф большей плотности имеет меньшие диаметры пор (подтверждено визуальными наблюдениями поверхности в микроскоп типа АУ-12), с чем и связано ухудшение фильтрации воздуха через поры торфа.

Для образцов торфа примерно одинаковой плотности р = (539 - 639) кг/м3 увеличение влагосодержания от 0 до 1,5 ухудшает фильтрационные процессы, коэффициент фильтрации воздуха возрастает в несколько раз (опыты 2, 3, 6, 7, 8). Визуальный осмотр влажных и сухих образцов торфа показал, что влага закупоривает мелкие поры, препятствуя прохождению через них воздуха.

В п. 4.5 даны результаты экспериментальных исследований процессов зажигания и горения торфа. Результаты определения минимальной энергии зажигания образцов торфа, взятых с глубины (15-ь25)-10~2м, приведены в таблице 8. Здесь П - пористость

образца, а Z = - его зольность.

Таблица 8. Минимальная энергия зажигания торфа в зависимости от пористости,

зольности и влагосодержании

№ п/п р, 103 ,кг/м3 П г <3,Дж ±8(3, Дж

1 0 0,43 0,67 0,43 162,5 31,5

2 0 0,48 0,63 0,41 183,0 40,1

3 0 0,52 0,60 0,42 195,0 42,3

4 0 0,53 0,59 0,29 243,8 48,7

5 0 0,38 0,71 0,12 81,25 8,2

6 0 0,58 0,56 0,09 32,5 7,1

7 0 0,78 0,40 0,09 81,25 9,1

8 0,09 0,74 0,44 0,11 81,25 7,3

9 0,16 0,59 0,55 0,11 16,25 4,3

10 0,23 0,33 0,75 0,10 16,25 4,7

11 0,44 0,57 0,57 0,13 162,5 41,2

12 0,47 0,63 0,52 0,12 243,8 51,9

Из данных таблицы 8 следует, что с возрастанием плотности торфа при XV = О минимальная энергия зажигания возрастает (опыты 1-4), что связано с прогревом большей массы торфа до температуры зажигания. Зольность исследуемых образцов в

опытах 1-3 оставалась приблизительно одинаковой. Уменьшение зольности на 31% (опыты 3, 4) приводит к увеличению С! на 18% при одинаковой начальной плотности и пористости торфа, что свидетельствует о влиянии ботанического состава образцов на величину С.

Следующая серия экспериментов проводилась с образцами торфа с низкими значениями зольности Ъ = 0,03 + 0,12, т.е. торфа с большой полнотой сгорания (опыты 5-7) и в более широких диапазонах изменения плотности и пористости. Торф в этой серии опытов оставался сухим (\У = 0). Видно, что увеличение плотности и пористости торфа приводит к возрастанию минимальной энергии зажигания. Так, при низком значении плотности р = 0,38 величина <3 возрастает до 81,25 Дж. Наличие в порах торфа воздуха снижает эффективный коэффициент теплопроводности торфа и увеличивает время прогрева образцов торфа, что приводит к более позднему зажиганию.

Наличие влаги в торфе приводит к увеличению (опыты 8-12) в связи с дополнительными затратами энергии на испарение влаги. Обращает на себя внимание факт уменьшения <3 при наличии небольшого количества влаги (опыты 6, 9). Поскольку в этом случае обеспечиваются более благоприятные условия для прогрева образцов торфа за счет улучшения кондуктивной передачи тепла вглубь образца.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы. Минимальная энергия зажигания образцов торфа зависит от ботанического состава торфа, его плотности, пористости и наличия влаги в нем. Существуют критические значения плотности р. и влагосодержания когда их влияние на минимальную энергию зажигания носит немонотонный характер. Это можно объяснить различными условиями переноса тепла вглубь образцов торфа и соответственно различными значениями эффективного коэффициента теплопроводности.

В таблице 9 приведены значения минимальной энергии зажигания образцов торфа различного ботанического состава, взятых в Бакчарском лесхозе с разной глубины г.

Таблица 9. Значения минимальной энергии зажигания торфа в зависимости от

его плотности, влагосоде ржания и глубины залегания

№ п/п XV р,10"3кг/м3 г, 10"2м v, мм/мин ±5у, мм/мин

1 0 0,38 0 0,7 0,10

2 0 0,58 0 1,2 0,15

3 0 0,78 0 1,0 0,20

4 0,15 0,59 0 1,0 0,09

5 0,23 0,58 0 0,6 0,12

6 0,42 0,57 0 0,1 0,10

7 0,42 0.38 2 0,7 0,15

8 0,42 0.38 8 0,8 0,21

Результаты опытов свидетельствуют о сильном влиянии влагосодержания и плотности торфа на его скорость горения. Влияние плотности торфа на скорость горения немонотонно (опыты 1-3). Существует значение плотности р., при котором скорость горения максимальна (опыт 2). При низкой плотности торфа скорость горения мала из-за недостатка горючего материала и низкого коэффициента теплопроводности торфа. Высокие же значения плотности р препятствуют

фильтрационным процессам в порах торфа, связанными с притоком окислителя и уносом продуктов сгорания (опыт 3).

Присутствие влаги в образце (опыт 4, W = 0,15) по сравнению с сухим образцом (опыт 1) увеличивает скорость горения на 30 %, что можно объяснить возрастанием эффективного коэффициента теплопроводности Однако дальнейшее увеличение W приводит к резкому снижению скорости горения, обусловленному затратами тепла на испарение влаги.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Используя понятие потенциала влагопереноса, впервые найдены значения коэффициентов тепломассообмена для некоторых ЛГМ (хвоя сосны, ели, кедра) и торфа. Полученные данные необходимы для математического моделирования процессов сушки и оценки пожарной опасности ЛГМ и торфа.

2. Исследованы закономерности испарения капельной, пленочной и связанной влаги в ЛГМ, показано принципиальное различие в их скоростях испарения.

3. Установлено, что для хвои сосны, ели и кедра процесс сорбции происходит только через нижнее основание и 2 внутренних капилляра, а процесс десорбции осуществляется через 12 устьиц, что свидетельствует о том, что капельная и пленочная влага не поглощаются хвоей.

4. Экспериментально определены коэффициенты удельной теплоемкости и теплопроводности торфа, а также его коэффициент фильтрации в зависимости от влагосодержания, плотности, ботанического состава и зольности. Найденные теплофизические и фильтрационные характеристики для ЛГМ и торфа вошли в базу данных для математических моделей процессов тепломассообмена в ЛГМ и торфе.

5. Найдены критические условия зажигания торфа с помощью эталонного источника инициирования пожара.

6. Экспериментально исследован процесс поверхностного и глубинного горения торфа в зависимости от его ботанического состава, плотности и влагосодержания.

7. Предложен способ определения критического влагосодержания ЛГМ, основанный на измерении коэффициента удельной электропроводности. Данный способ позволяет определять пожароопасность хвойных массивов.

8. Разработана и изготовлена полезная модель устройства для нахождения критического влагосодержания. Получен патент на полезную модель.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гришин A.M., Голованов А.Н., Суков Я.В., Абрамовских A.A. О механизме зажигания и горения торфа // Материалы 6-ой Международной конференции "Лесные и ртепные пожары: возникновение, распространение и экологические последствия". -Томск, 2005. - С. 38-39.

2. Гришин A.M., Голованов А.Н., Суков Я.В., Абрамовских A.A. О пламенном и беспламенном режимах горения торфа // Материалы 6-ой Международной конференции "Лесные и степные пожары: возникновение, распространение и экрлогические последствия". - Томск, 2005. - С.39 - 41.

3. Гришин A.M., Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Загаевский A.B. Определение потенциала влагопереноса торфа // Международная конференция «Пятые Окунсвские чтения». - СПб., 2006,- С. 56-57.

4. Гришин A.M., Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Суков Я.В. Пламенное горение торфа // Международная конференция «Пятые Окуневские чтения». - СПб.,

2006,- С. 60-61.

5. Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Суков Я.В., Куприянов ПЛ. Теплофизические свойства торфа различного ботанического состава // Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии. - Материалы Международной конференции. - Томск, 2007. - С. 7.

6. Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Суков Я.В. Потенциал влагопереноса лесных горючих материалов // Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии. - Материалы Международной конференции. - Иркутск,

2007. - С. 8-9.

7. Гришин A.M., Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Суков Я.В. Способ определения влагосодержания лесных горючих материалов // Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии. - Материалы Международной конференции. - Томск, 2007. - С. 47-48.

8. Гришин A.M., Абрамовских A.A., Суков Я.В., Голованов А.Н., Прейс Ю.И. Теплофизические свойства разных видов торфа II Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф. - Материалы Международной конференции - Томск, 2008. - С. 32.

9. Abramovskikh A.A., Sukov Ya.V., Preis Yu.I., Golovanov A.N. Thermal and physical properties of the peat with different botanical composition // International Conference on Environmental Observations, Modeling and Information Systems ENVIROMIS-2008, - Tomsk, Russia. P. - 25 - 26.

10. Абрамовских A.A., Голованов A.H. Об испарении свободной и связанной влаги в лесных горючих материалах // Экологические системы и приборы. 2008. № 4. -С. 25-32.

11. Гришин A.M., Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Суков Я.В. Экспериментальное исследование режимов зажигания и горения // ИФЖ. 2007. - Т.80, № 6. - С.86-90.

12. Гришин A.M., Голованов А.Н., Абрамовских A.A., Суков Я.В. Патент на полезную модель № 76808. Устройство для определения пожароопасности хвойного лесного массива // Заяв. 2008115323, Приоритет 18.04.2008, Зарегистрировано 10.10.2008. Бюл. № 28.

13. Голованов А.Н., Якимов A.C., Абрамовских A.A., Суков Я.В. О математическом моделировании процессов зажигания и тления торфа // Теплофизика и аэромеханика. 2008,- Т. 15, № 4. - С. 1-9.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ >Чп - влагопроводность, кг/(м-с-°М); ст - влагоемкость, кг/(кг- °М); 0 - потенциал влдгопереноса, °М; °М - массообменный (влагообменный) градус; ср - теплоемкость, Дж/(кг-К); к - теплопроводность, Вт/(м-К); Р - давление, Па; х - координата, м; ц -динамическая вязкость, Па-с; К - коэффициент проницаемости, м2; и - скорость фильтрации, м/с; 0 - минимальная энергия зажигания, Дж; I - сила тока, А; и -напряжение, В; Ъ - зольность, %; ДС - разность концентраций; (3 - коэффициент массообмена, кг/(м2-с); Ск - конечная концентрация; Сн - начальная концентрация; -влагосодержание, %; Я - электрическое сопротивление, кОм; р - плотность, кг/м3; П - пористость, %; г - глубина залегания, м; I - длина образца, м; Б - площадь поперечного сечения, мм2; с1 - диаметр, м; шк - масса конечная, кг ; Шо - масса абсолютно сухого образца, кг ; ш - масса влажного образца, кг ; т2 - масса золы, кг; Ко! - предэкспоненциальный множитель, с"1; Ь - эффективная теплота испарения, Дж/моль; Ш1 и Ш2 - текущие массы высушиваемых и сухих образцов, кг; ГП|Н и гп2Н -начальные массы образцов, кг; Кл - Критерий Кирпичева; В1 - критерий Био; Бо -критерий Фурье; Ьи - критерий Лыкова, а - коэффициент температуропроводности, м2/с; а - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; ф - относительная влажность воздуха, %; р - удельное электрическое сопротивление, МОм/м. Индексы:

* - критическое значение, к- конечное, н - начальное.

Подписано к печати 1411 2008 Формат 60x84/16. Бумага «Классика». Печать RISO Уел печ л. 1,40. Уч.-изд.л. 1,26. _Заказ 1083 Тираж 100 экз_

Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001.2000

nauTEAbCisîVm/. 634050, г. Томск, пр Ленина, 30.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР РАБОТ ПО НИЗОВЫМ ЛЕСНЫМ ПОЖАРАМ.

1.1.0 низовых лесных пожарах.

1.2. Базы данных для математических моделей.

1.3. Методы определения коэффициентов влагопереноса.

1.4. Обзор работ по зажиганию и горению торфа.

1.5. Выбор параметров процесса и определение критериев подобия.

1.6. Объект исследования.

2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ.;.

2.1. Методика определения потенциала влагопереноса, удельного коэффициента влагоемкости и влагопроводности.

2.2. Ботанический состав торфа.

2.3. Определение теплофизических, термокинетических и гидродинамических характеристик торфа.

2.4. Испарение свободной и связаной влаги.

2.5. Характеристики зажигания и горения.

2.6. Уравнение переноса влаги в ЛГМ.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МАССООБМЕНА В ЛГМ.

3.1. Результаты определения потенциала влагопереноса, коэффициентов удельной влагопроводности и влагоемкости ЛГМ.

3.2. Исследования массообмена в ЛГМ для различных типов влаги.

3.3. Экспериментальное исследование сушки и пиролиза ЛГМ в присутствии потока воздуха.

3.4. Сравнительный анализ методик определения характеристик массообмена.

3.5. Способ и полезная модель для определения пожароопасности ЛГМ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА, ЗАЖИГАНИЯ И ГОРЕНИЯ ТОРФА.

4.1. Результаты определения потенциала влагопереноса, коэффициентов удельной влагоемкости и влагопроводности торфа.

4.2. Теплофизические, термокинетические и гидродинамические характеристики торфа различного ботанического состава.

4.3. Определение термокинетических констант сушки и пиролиза торфа

4.4. Гидродинамические характеристики торфа.

4.5. Результаты экспериментальных исследований процессов зажигания и горения торфа.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАРУРЫ.

Сегодня, в век технического прогресса, развития науки и технологий в мире происходит множество различного рода аварий и катастроф, часто связанных с гибелью людей, разрушением материальных ценностей, с возникновением серьезных нарушений экологии и. т. д.

Все более актуальной становиться тема чрезвычайных ситуаций природного характера. Число наводнений, землетрясений, извержений вулканов увеличивается с каждым годом. К чрезвычайным ситуациям природного характера относятся лесные и торфяные пожары. Российская Федерация славится своими лесами, она - один из крупнейших во всем мире экспортер древесины. Но в последнее время общая площадь лесов несоизмеримо сокращается. И одна из причин такого сокращения - лесные и торфяные пожары. В настоящее время ежегодно возникает множество лесных пожаров, увеличиваются и катастрофические вспышки лесных и торфяных пожаров. Вред, который они приносят человечеству, огромен, особенно если учитывать не только прямой, но и косвенный ущерб. В первой половине двадцатого столетия на территории России было 46 типов леса, из них до наших дней сохранилось только 25. Причем, некоторые из них лишь в виде небольших островов и им грозит уничтожение [1].

Поэтому актуальность решаемых в данной работе задач определяется проблемой охраны окружающей среды, прогнозом пожарной опасности лесов и торфяников.

Пожар легче предупредить, чем потушить.

Процесс горения может происходить только при наличии и определенном соотношении трех элементов: свободного кислорода, горючего материала и источника тепла. Поскольку кислород присутствует повсеместно в атмосферном воздухе, а горючие материалы в виде всевозможных органических соединений в природе распространены довольно широко, то не достающей частью для горения могут служить только источники тепла. Тепло необходимо для подготовки горючего материала к горению, то есть для его высушивания и нагревания до температуры горения. Источником тепла в процессе горения служит обычно сама зона, где протекает реакция. Если теплом, которое выделится при сгорании какой-то порции горючего, будет подготовлена к горению точно такая же новая порция горючего, то зона горения остается стабильной. Если же каждая вновь подготовленная порция горючего больше прежней, то размеры зоны горения возрастают. Именно такое явление наблюдается при пожарах [1,2].

Первичным источником тепла для возникновения в лесу пожара чаще всего бывает открытый огонь, возникающий по вине человека, а также огонь, возникающий при разрядах молний.

Целью диссертационной работы является:

1. Выяснить механизм испарения свободной и связанных влаги из лесных горючих материалов (JITM).

2. С помощью понятия потенциала влагопереноса найти характеристики тепломассообмена ЛГМ и торфа и сравнить их с характеристиками, полученными по классическим методикам.

3. Определить теплофизические характеристики торфа (коэффициенты теплопроводности и коэффициента удельной теплоемкости) в зависимости от температуры и влагосодержания.

4. Исследовать экспериментально процессы зажигания и горения торфа и лесных горючих материалов в лабораторных условиях.

Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

1. Обзор публикаций и создание экспериментальных установок для моделирования зажигания и горения торфа и лесных горючих материалов в лабораторных условиях.

2. Проведение экспериментальных исследований, выбор и определение критериев подобия.

3. Выяснение механизма зажигания и горения торфа, определение коэффициентов влагоемкости, влагопроводности и массообмена лесных горючих материалов.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Получены значения коэффициентов тепломассообмена для ЛГМ и торфа.

2. Экспериментально найдены теплофизические характеристики торфа.

3. Найдены критические условия зажигания торфа.

4. Исследован процесс поверхностного и глубинного горения торфа.

5. Предложен способ определения критического влагосодержания ЛГМ.

6. Разработана и изготовлена модель устройства для нахождения критического влагосодержания ЛГМ.

Достоверность результатов подтверждается применением различных методик для нахождения одних и тех же физических параметров задач, сравнением экспериментальных данных автора с данными Шубина Г.С., Жуковской В.И., Синицына С.П., Абалтусова В.Е., Борисова А.А, Лыкова А.В., Лободы Е.Л, статистической обработкой результатов измерений.

Практическая значимость работы: полученные результаты помещены в базу данных для теоретических моделей процессов массообмена, зажигания и горения ЛГМ и торфа, разработана и изготовлена модель устройства для определения пожароопасности хвойного лесного массива.

На защиту выносятся:

1. Конструкции и установки по исследованию процессов тепломассообмена, зажигания и горения торфа в лабораторных условиях.

2. Результаты экспериментальных исследований по определению характеристик тепломассообмена, зажигания и горения торфа.

Основные результаты исследований, представленных в диссертации, апробировались на международных и региональных конференциях, в том числе на Международной конференции "Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия" (Иркутск, 2005), Международной конференции "Пятые Окуневские чтения" (Санкт-Петербург, 2006), Международной конференции "Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии" (Иркутск, 2007), Международной конференции "Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф" (Томск, 2008), Международной конференции ENVIROMIS 2008 (Томск, 2008).

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 статьи в центральной печати в журналах, рекомендованных ВАК, получен патент на полезную модель: Устройство для определения пожароопасности хвойного лесного массива // Заяв. 2008115323, Приоритет 18.04.2008, Зарегистрировано 10.10.2008. Бюл. № 28.

Работа выполнена на кафедре физической и вычислительной механики механико-математического факультета Томского государственного университета.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов и списка литературы.

выводы

1. Используя понятие потенциала влагопереноса, впервые найдены значения коэффициентов тепломассообмена для некоторых ЛГМ (хвоя сосны, ели, кедра) и торфа. Полученные данные необходимы для математического моделирования процессов сушки и оценки пожарной опасности ЛГМ и торфа.

2. Исследованы закономерности испарения капельной, пленочной и связанной влаги в ЛГМ, показано принципиальное различие в их скоростях испарения.

3. Установлено, что для хвои сосны, ели и кедра процесс сорбции происходит только через нижнее основание и 2 внутренних капилляра, а процесс десорбции осуществляется через 12 устьиц, что свидетельствует о том, что капельная и пленочная влага не поглощаются хвоей.

4. Экспериментально определены коэффициенты удельной теплоемкости и теплопроводности торфа, а также его коэффициент фильтрации в зависимости от влагосодержания, плотности, ботанического состава и зольности. Найденные теплофизические и фильтрационные характеристики для ЛГМ и торфа вошли в базу данных для математических моделей процессов тепломассообмена в ЛГМ и торфе.

5. Найдены критические условия зажигания торфа с помощью эталонного источника инициирования пожара.

6. Экспериментально исследован процесс поверхностного и глубинного горения торфа в зависимости от его ботанического состава, плотности и влагосодержания.

7. Предложен способ определения критического влагосодержания ЛГМ, основанный на измерении коэффициента удельной электропроводности. Данный способ позволяет определять пожароопасность хвойных массивов.

8. Разработана и изготовлена модель устройства для нахождения критического влагосодержания. Получен патент на полезную модель.

1. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. - 408 с.

2. Мур П.Д. Огонь: разрушительная или созидательная сила. // Impact of Science of Society. 1982, №1. - С. 3 - 13.

3. Софронов M.A., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. Новосибирск: Наука, 1981. - 128 с.

4. Паневин B.C., Данченко A.M. Дифференцированный подход к борьбе с лесными пожарами // Сопряженные задачи механики, информатики и экологии: Материалы Международной конференции. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. - С. 125 - 127.

5. Валендик Э.Н., Матвеев П.М., Софронов М.А. Крупные лесные пожары. -М.: Наука, 1979.- 198 с.

6. Волокитина А.В., Софронов М.А. Классификация растительных горючих материалов // Лесоведение. 1996. - № 3. - С. 38 - 44.

7. Волокитина А.В., Климушин Б.Л., Софронов М.А. Технология составления крупномасштабных карт растительных горючих материалов: Практические рекомендации. Красноярск: Институт леса СО РАН, 1995.-47 с.

8. Волокитина А.В., Софронов М.А. Классификация и картографирование растительных горючих материалов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002.-314 с.

9. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-351 с.

10. Кондратьев К.Я. Новые тенденции в исследованиях глобального климата // Изв. РГО, 1996. Т. 128, Вып. 6. - С. 47-54

11. П.Лыкосов В.Н. Моделирование и оценка региональных воздействий глобальных изменений климата на природную среду // Программа итезисы докладов международной конференции "ENVIROMIS-2002". -Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2002. С. 88 - 89.

12. Назимова Д.И., Ноженкова Л.Ф., Погребная Н.А. Применение технологии нейросетей для классификации и прогноза зональных условий ландшафтов по признакам климата // География и природные ресурсы. 1998. С. 45-48.

13. Ноженкова Л.Ф. Интеллектуальная поддержка прогнозирования и ликвидации чрезвычайных ситуаций // Интеллектуальные системы. -Красноярск: Изд-во КГТУ, 1997. С.83 - 99.

14. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров. Томск: Изд-во ТГУ, 1981.-277 с.

15. Конев Э.В. Физические основы горения растительных материалов. -Новосибирск: Наука, 1977. 239 с.

16. Амосов Г.А. Некоторые особенности горения при лесных пожарах. Л.: ЛенНИИЛх, 1958г. - 29 с.

17. Гришин A.M. Физика лесных пожаров. Томск: Изд-во ТГУ, 1994. -218 с.

18. Гришин A.M. Общая математическая модель лесных пожаров и ее приложения // ФГВ. -1996. Т. 32, № 5. - С 45 - 63.

19. Гришин A.M. Общая математическая модель лесных пожаров и ее приложение для охраны и защиты лесов // Сборник избранных докладов межд. конф. «Сопряженные задачи механики и экологии». Томск: Изд-во ТГУ, 2000.-С. 88 - 137.

20. Гришин A.M. Общие математические модели лесных и торфяных пожаров и их приложения // Успехи механики. 2002. - Т.1. - №4. - С. 41 -89.

21. Конев Э.В. Анализ процесса распространения лесных пожаров и палов // Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1984. - С. 99 - 125.

22. Воробьев О.Ю., Доррер Г.А. Вероятностная модель распространения лесного пожара // Вопросы лесной пирологии. Красноярск, 1974. - С. 118-134.

23. Доррер Г.А., Курбатский Н.П. Математические модели лесных пожаров: основные понятия, классификация, требования // Прогнозирование лесных пожаров: Сб. ст.- Красноярск, 1978. С. 5 - 26.

24. Доррер Г.А. Оценка статистических характеристик контуров лесных пожаров // Физика горения и взрыва. 1978. - № 2. - С. 71 - 76.

25. Доррер Г.А., Баженов В.В. Математические модели распространения и локализации лесных пожаров // Горение и пожары в лесу. Новые разработки в проблеме лесных пожаров: Материалы I Всесоюз. науч.-техн. совещ. Красноярск, 1979. - С. 25 - 37.

26. Доррер Г.А. Математические модели динамики лесных пожаров. М.: Лесн. пром-сть, 1979. - 161 с.

27. Доррер Г.А., Валендик Э.Н. Моделирование контуров низовых лесных пожаров // Химическая физика процессов горения и взрывов: Материалы VI Всесоюз. симпозиума по горению и взрыву. Алма-Ата, 1980. - С. 89 -92.

28. Доррер Г.А. Модель распространения процесса горения при лесных пожарах // Математика и механика: Тез. докл. VI регион, конф. Томск, 1981.-С. 10-12.

29. Доррер Г.А. Модель распространения криволинейных фронтов лесного пожара // Физика горения и взрыва. 1984. - №1. - С. 11 - 19.

30. Доррер Г.А. Модель распространения фронта лесного пожара // Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск, 1984. - С. 86 - 99.

31. Доррер Г.А. Описание динамики лесных пожаров как управляемых динамических систем // Механика реагирующих сред и ее приложения. -Новосибирск, 1989. -С. 16- 89.

32. Dorrer G.A. Modeling forest fire Spreading and suppression on basis of Hamilton mechanics methods // AMSE Tranction Scientific Siberian. France Tassin, 1992.-P. 38-56.

33. Доррер Г.А. Математическое моделирование процессов распространения лесных пожаров и борьбы с ними // Изв. вузов Лесн. журн.- 2000. № 2.- С. 31 - 36.

34. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров // Горение и проблемы тушения пожаров. (Тезисы докладов V Всесоюзной научно- практической конференции). М: ВНИИПО, 1977. - С. 50 - 54.

35. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров // Численные методы механики сплошных сред. Новосибирск: ВЦ АН СССР, ИТПМ СО АН СССР, 1978. - Т. 9, № 4. - С. 30 - 56.

36. Гришин A.M. Математическая модель лесных пожаров. Томск: Изд-во ТГУ, 1978. - Рукопись депонирована в ВИНИТИ. 8.6.1978, №1854-78. -40 с.

37. Гришин A.M. Математическая модель тепло- и массообмена при лесных пожарах // Горение и пожары в лесу (тезисы докладов I Всесоюзного совещания). Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1978. - С. 46 - 54.

38. Гришин A.M., Грузин А.Д. Аэродинамика приземного слоя атмосферы при лесных пожарах // Горючесть веществ и химические средства пожаротушения. М, МВД СССР, ВНИИПО, 1979. - вып.6. - С. 95 - 100.

39. Гришин A.M., Грузин А.Д., Зверев В.Г. Аэродинамика лесных пожаров // Пятый Всесоюзный съезд по теоретической и прикладной механике (Аннотации докладов). Алма-Ата: Изд-во "Наука" Каз.ССР, 1981. - С. 127.

40. Гришин A.M., Грузин А.Д., Зверев В.Г. Тепломассообмен и распространение горящих частиц в приземном слое атмосферы при верховых лесных пожарах // Физика горения и взрыва. Наука, 1981. - Т. 17, №4.-С. 78- 84.

41. Гришин A.M., Берцун В.Н. Итерационно-интерполяционный метод и теория сплайнов // ДАН СССР. Наука, 1974. - Т. 214, № 4. - С. 751 -754.

42. Гришин A.M., Берцун В.Н., Зинченко В.И. Итерационно-интерполяционный метод и его приложения. Томск: Изд-во ТГУ, 1981. - 160 с.

43. Гришин A.M., Берцун В.Н. Конвективный тепломассообмен в приземном слое атмосферы при лесных пожарах // Тепломассобмен-VI. Т.1, Конвективный тепломассообмен, Ч. 3. Минск: ИТМО АН БССР, 1980.-С. 65 -70.

44. Гришин A.M., Грузин А.Д., Капустин В.А. Смешанная конвекция над нагретой поверхностью при наличии вдува // ПМТФ. 1980. - № 5. - С. 57-65.

45. Гришин A.M., Грузин А.Д. Конвективный тепломассоперенос и закономерности распространения горящих частиц в приземном слоеатмосферы при верховых лесных пожарах // ДАН СССР. 1980. - Т. 253, №3. - С. 549-553.

46. Гришин A.M., Грузин А.Д. Численное исследование аэродинамики приземного слоя атмосферы и закономерностей распространения горящий частиц при верховых лесных пожарах // Газодинамика неравновесных процессов. Новосибирск: ИТПМ СО АН СССР, 1981. -С. 71-77.

47. Гришин A.M., Зверев В.Г. Анализ ширины противопожарных заслонов при верховых лесных пожарах // Газодинамика неравновесных процессов. Новосибирск: ИТПМ СО АН СССР, 1981. - С. 77 - 82.

48. Гришин A.M., Грузин А.Д. Математическое моделирование тепломассопереноса в приземном слое атмосферы при распространении лесных пожаров // Численные методы механики сплошных сред. -Новосибирск: ИТПМ АН СССР, 1983. Т. 14, № 6. - С. 31 - 57.

49. Гришин A.M., Грузин А.Д., Зверев В.Г. Теоретическое исследование верховых лесных пожаров // ВИНИТИ, per.N552-83. Деп. от 27.12.82 г. -С. 1-55.

50. Гришин A.M., Алексеев Н.А., Брабандер О.П., Зальмеж В.Ф. Распространение в приземном слое атмосферы термиков, возникающих при лесных пожарах // Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1984. - С. 76 - 85.

51. Гришин A.M., Грузин А.Д., Грузина Э.Э. Аэродинамика и тепломассообмен фронта лесного пожара с приземным слоем атмосферы // ПМТФ. 1984. - № 6. -С. 91 - 96.

52. Гришин A.M., Фомин А.А. Математическое моделирование конвективных колонок в приземном слое атмосферы над очагом пожара большой интенсивности // Деп. ВИНИТИ N 8287 от 25.12.84. С. 1 - 61.

53. Гришин A.M. О стационарном распространении фронта верхового лесного пожара // ДАН СССР. 1984. - Т. 279, № 3. - С. 550 - 554.

54. Гришин A.M., Грузин А.Д., Зверев В.Г. Исследование структуры и пределов распространения фронта верхового лесного пожара // ФГВ. -1985. № 1.-С. 11-21.

55. STOA. Incendies de forets еп Europe du Sud: Evaluation des actions communautaires: vers une cooperation internationale? Scientific and technological options assessment. Parlement Europeen. 1993.

56. Botelho H. Vegetation control and management // Advanced study course on Wildfire Management. Proceedings of the Advanced study course held in Marathon, Greece (6-14 October 1997). Edited by: G. Eftichidis, P. Balabanis, A. Ghazi. 1998. P. 93 - 102.

57. Giovannini G., Lucchesi S., Giachetti M. Effect of heating on some physical and chemical parameters related to soil aggregation and erodibility // Soil Science. 1988. - № 146. - P. 255 - 262.

58. Giovannini G., Lucchesi S., Giachetti M. Effect of heating on some chemical parameters related to soil fertility and plant growth // Soil Science. 1990. -№149.-P. 344-350.

59. Giovannini G., Lucchesi S. Modifications induced in soil physico-chemical parameters by experimental fires at different intensities // Soil Science. -1997.-№ 162.-P. 479 -486.

60. Steward F.R. Fire spread through a fuel bed. // New technology to reduce fire losses and costs. Elsevier, London, cap. 2, 1974. - P. 315 - 378.

61. Pyne S.J. Introduction to wildland fire. Fire management in the United States. (Ed. John Wiley and Sons). New York, 1984. - 440 p.

62. Williams F.A. Urban and wildland fire phenomenology // Prog. Energy Combust. Sci. 1982. - Vol. 8. - P. 317 - 354.

63. Chigier N. Energy, combustion and environment. Mc. Graw-Hill book series in Energy, Combustion and Environment. - 1982. P. 38-43.

64. Drysdale D. An introduction to fire dynamics. (Ed. John Wiley and Sons). -Chichester, 1992. 424 p.

65. Viegas X.D. Fire behavior assessment // Advanced study course on Wildfire Management. Proceedings of the Advanced study course held in Marathon, Greece (6-14 October 1997). Edited by: G. Eftichidis, P. Balabanis, A. Ghazi. 1998.-P. 55 -64.

66. Rothermel R.C. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuels. United States Department of agriculture, Forest Service Research paper INT-115.- 1972.-40 p.

67. В. Porterie, D. Morvan, J.C. Loraud, M. Larini Fire spread through fuel beds: Modeling of wind-aided fires and induced hydrodynamics // Physics of fluids. 2000. - Vol. 12, № 7. - P. 1762 - 1782.

68. L.O. Bellemare, B. Porterie, J.C. Loraud On the prediction of firebreak efficiency// Combust. Sci. and Tech. 2001. - Vol. 163. - P. 131 - 176.

69. J.L. Consalvi, B. Porterie, J.C. Loraud A formal averaging procedure for radiation heat transfer in particulate media // International journal of Heat and Mass Transfer. 2002. - № 45. - P. 2755 - 2768.

70. B. Porterie, J.C. Loraud, L.O. Bellemare, J.L. Consalvi A physically based model of the onset of crowing // Combust. Sci. and Tech. 2003. - Vol. 175. -P. 1109-1141.

71. J.L. Consalvi, B. Porterie, J.C. Loraud Dynamic and radiative aspects of firewater mist interactions // Sci. and Tech. -2004. Vol. 176. - P. 721 - 752.

72. N. Zekri, B. Porterie, J.P. Clerc, J.C. Loraud Propagation in a two-dimensional weighted local small-world network // Physical review. E71, 046121.-2005.

73. B. Porterie, N. Zekri, J.P. Clerc, J.C. Loraud Influence des brandons sur la propagation d'un de foret. // C.R. Physique. 2005.

74. B. Porterie, N. Zekri, J.P. Clerc, J.C. Loraud Un Reseau de Petit Mondeo local asites ponderes pour les feux de forets // C.R. Physique. 2005. - № 6. -P. 151 - 157.

75. Шешуков M.A. Биоэкологические и зонально-географические основы охраны лесов от пожаров на Дальнем Востоке: Автореф. дисс. д-ра с.-х. наук. Красноярск, 1988. - 8 с.

76. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Гостехиздат, 1954. - 296 с.

77. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики. Минск: Изд-во АН БССР, 1961. - 519 с.

78. Богословский В.Н. О потенциале влажности // ИФЖ. 1965. - Т 8, № 2. -С. 216-222.

79. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1972. -560 с.

80. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа,1982.-415 с.

81. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат 1979.-248 с.

82. Корчунов С.С. Определение влагокоэффициентов торфа // Труды НИИТП. 1956. - Вып. 13. - С. 53-58.

83. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах. М.: Энергия, 1968. - 499 с.

84. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. -М.: Госстройиздат, 1953. 320 с. ч

85. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1974. -319 с.

86. Лыков А.В. Теория сушки. М. -Л.: Госэнергоиздат, 1950. - 416 с.

87. Берлинер М.А. Измерения влажности. -М.Энергия, 1973. -400 с.

88. Бензарь В.К. Техника СВЧ-влагометрии. Минск: Высшая школа, 1974.349 с.

89. Абрамов Б.В Определение влажностных характеристик строительных материалов с применением изотермической нестационарной разрезной колонки // Строительные материалы и изделия. Реферативный сборник ЦИНИС. Серия УП.-1978.-Вып. 10.-С. 7-11.

90. Тертичник Е.И. Определение влажностных характеристик строительных материалов способом разрезной колонки // ИФЖ. 1965. -Т.8, № 2. - С. 247-250.

91. ГОСТ 12852.5-77. Бетон ячеистый. Метод определения коэффициента паропроницаемости. -М.: Изд-во стандартов, 1977. 3 с.

92. ГОСТ 25898-83. Материалы и изделия строительные. Методы определения сопротивления паропроницанию. -М.: Изд-во стандартов,1983.-9 с.

93. Гинзбург А. С, Дубровский В.П. Определение коэффициента диффузии влаги в зернистых материалах // ИФЖ. 1963. - Т.6, № 10. -С. 27 - 32.

94. Ермоленко В.Д. К исследованию массопереноса в коллоидных телах // ИФЖ. 1960.-Т.З, № 1.-С. 117 - 119.

95. Селезнев Н.В. Метод определения коэффициентов влагопереноса // ИФЖ. 1964. -Т.7, №4. -С. 66 - 70.

96. Материалы строительные. Метод определения удельной теплоемкости. ГОСТ 23250-78. С.28-36

97. Осипова В. А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М: Энергия, 1979.- С.45-50.

98. Гришин A.M. Моделирование и прогноз катастроф. Томск: Изд-во Томского университета, 2003, Ч. 1.- С. 33-38.

99. Гришин A.M. Моделирование и прогноз катастроф. Кемерово: Изд-во Практика, 2005, Ч. 1.- С. 14-19.

100. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978. -70 с.

101. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. -487 с.

102. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967, -600 с.

103. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник., 2-ое издание, М.: Энергия, 1978.-480 с.

104. Базин Е.Т., Косов В.И., Ященко Н.Е. Физика и химия торфа. Калининский государственный университет, 1984. С. 23-29.

105. Лиштван И. И., Базин Е. Т., Гамаюнов Н. И., Терентьев А.А. Физика и химия торфа. М.: Недра. 1989. - С.304.

106. Лыков А.В. Теория сушки. М., 1968. - 204 с.

107. Гришин A.M., Голованов А.Н. Определение характеристик массопереноса в некоторых лесных горючих материалах. Материалы

108. Международной конференции, Иркутск 2001. Томск: Изд. Томского госуниверситета. С. 53.

109. Романовский С.Г. Процессы термической обработки влажных материалов. М., 1976. -С.31-40.

110. Алексеев Б.В., Гришин A.M. Физическая газодинамика реагирующих сред. М., 1985. -С. 45-49.

111. Вильяме Ф.А. Теория горения. М., 1971. 200 с.

112. Ламбарайс С., Комбс Л. // Детонация и двухфазное течение. М., 1966.-С.270-309.

113. Исаченко В.П., Кушнырев В.И. Струйное охлаждение. М., 1984. -134 с.

114. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М., 1977. -124 с.

115. Джейкок М., Парфит Дж. Химия поверхности раздела фаз. М., 1984.- С. 56-62.

116. Гегузин Я. Е. Капля. М., 1977. -С. 65-75.

117. Жуковская В.И. // Вопросы лесной пирологии. Красноярск, 1970. -С. 105-140.

118. Хауф В., Григуль У. Оптические методы в теплопередаче. М., 1973.- С. 67-82.

119. Гришин А. М., Долгов А. А., Зима В. П., Крючков Д. А., Рейно В. В., Субботин А. И., Цвык Р. Ш. Математическое моделирование лесных и торфяных пожаров // ФГВ. 1998. Т. 34, №5. С. 14-22.

120. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М., 1976.-96 с.

121. Абрамовских А.А., Голованов А.Н. Об испарении свободной и связанной влаги в лесных горючих материалах. // Экологические системы и приборы 2008. № 4. -С. 48-50.

122. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М., 1987. 112 с.

123. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., 1972. 157 с.

124. Белихмайер Я.А., Смоляникова Н.М., Смоляников С.И. Техника эксперимента: Учеб. пособие. Томск: Изд-во ТГУ, 1983. -С. 76-80.

125. Гришин A.M., Голованов А.Н., Катаева Л.Ю. и др. // ФГВ. 2001. №1.-С. 65-67

126. Гришин A.M., Абалтусов В.Е., Зверев В.Г. и др. // Физика горения и методы ее исследования. Чебоксары, 1981. С. 129-139.

127. Гришин A.M., Кузин А.Я., Алексеенко Е.М. // ИФЖ. 2003. Т. 74, № 4. С. 53-57.

128. Гришин A.M., Голованов А.Н. // ИФЖ. 2001. Т. 74, № 4. -С. 53-57.

129. Гришин A.M., Голованов А.Н., Русаков С.В. // ИФЖ. 2003. Т. 76, №5.-С. 175-180.

130. Гришин A.M., Голованов А.Н., Катаева Л.Ю., Лобода Е.Л. // ИФЖ. 2001. Т. 74, №4. С. 58-64.

131. Указания по обнаружению и тушению лесных пожаров. М.: Гослесхоз СССР, 1976. -110 с.

132. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в России. Итоги. Проблемы. Перспективы: Аналит. обзор / ИОА СОР АН, ГПНТБ / Ред. В.В. Белов. Новосибирск, 2003. -135 с.