Тепломассоперенос при зажигании и горении массива торфа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

004617512 На правах рукописи

Кулеш Роман Николаевич

ГЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ ЗАЖИГАНИИ И ГОРЕНИИ МАССИВА ТОРФА

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 С дек 7ПТГЗ

Томск - 2010

004617512

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Заворин A.C.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с.

Богомолов Александр Романович доктор технических наук, профессор Лебедев Виталий Матвеевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Национальный исследовательский

Томский государственный университет»

Защита диссертации состоится «21» декабря 2010 года в 14:30 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДС 212.025.01 в Национальном исследовательском Томском политехническом университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 2, корпус 10, ауд. №228.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Автореферат разослан «20» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к. ф.-м. н.

Долматов О.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Торф относится к перспективным энергоносителям, значение которых в ближайшие годы будет непрерывно расти в связи с надвигающимся на мировое сообщество дефицитом традиционных энергоресурсов, который обусловлен истощением запасов нефти и газа. Запасы же торфа очень велики, кроме того в приповерхностных слоях земли идут процессы, ведущие к расширению его объемов.

Реальное использование торфа в энергетике и в технологиях переработки сдерживается не только наличием более ценных топлив, но в немалой мере и потому, что торф является пожароопасным веществом, хранение, транспортировка и переработка которого связаны с опасностью его возгорания. В то же время пока не разработано как общей теории зажигания и горения торфа, так и процессов тепломассопереноса, протекающих в торфе при зажигании и горении. Отсутствуют и экспериментальные данные об основных закономерностях этих процессов. Развитие теории сдерживается отсутствием сведений о теплофизических и термохимических характеристиках торфа, а также продукта его пиролиза - кокса и продукта сгорания - золы.

Таким образом, актуальность решаемых в данной работе задач определяется тем, что недостаточность опубликованных экспериментальных данных по процессам тепломассопереноса в слое торфа при его зажигании и горении является одним из существенных факторов, сдерживающих как расширение масштабов использования торфа в качестве энергоносителя, так и значительный прогресс в области разработки и эффективной реализации мер по прогнозированию и предотвращению пожаров в естественных условиях залегания и при хранении торфа. Ежегодно ухудшающуюся обстановку с пожарами (в том числе торфяными) в Российской Федерации и в мире трудно переоценить, в связи с чем исследования в данном направлении являются особенно значимыми.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научной деятельности Национального исследовательского Томского политехнического университета («Научные основы, моделирование и оптимизация технологий переработки горючих ископаемых»), а также Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» (научно-исследовательские работы по лоту 2010-1.1-229-093 «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области производства топлива и энергии из органического сырья») и соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ («Топливо и энергетика», «Экология и рациональное природопользование», «Энергетика и энергосбережение»), а также находится в сфере критических технологий федерального уровня, получивших высокий рейтинг по показателям состояния и перспектив развития («Системы математического моделирования»).

Целью работы является экспериментальное определение основных закономерностей тепломассопереноса при зажигании и горении торфа, обусловленное тем, что существующие математические модели рассматриваемого явления имеют ряд допущений, применение которых должно подтверждаться экспериментально. Основные задачи исследования:

- физическое моделирование процесса возгорания и горения торфа, в том числе проведение соответствующих экспериментов в широких пределах изменения определяющих параметров и выделение основных закономерностей процессов тепломассопереноса при зажигании и горении торфа;

- получение новых данных по свойствам торфа и продуктов его термического разложения для использования при реализации имеющейся математической модели;

- проведение численных экспериментов и сравнение их с результатами физического моделирования;

- обоснование рекомендаций по технологии хранения, добычи и переработки торфа с минимизацией связанных с ними возгораний и аварийных ситуаций.

Научная новизна заключается в следующем:

- впервые экспериментально установлены пределы теплофизических условий зажигания торфа и его горения в широком диапазоне изменения влажности и в разных условиях теплообмена источника зажигания с окружающей средой и торфом;

- сформулированы новые положения общей физической модели тепломассопереноса при зажигании и горении торфа;

- впервые определены теплофизические характеристики вещества кокса и зольного остатка торфа (истинные значения);

- на основе новых экспериментальных данных протестирована известная математическая модель и получена удовлетворительная сходимость численных расчетов с экспериментальными данными. Практическая значимость работы:

- полученные данные по теплофизическим свойствам промежуточных продуктов горения торфа применимы в математических моделях возгорания и горения торфа, в том числе при оценке и прогнозах пожарной обстановки, что повышает их достоверность;

- на основе экспериментально установленных параметров предельных теплофизических условий зажигания торфа от внешнего теплового источника обоснованы рекомендации по минимизации возгораний торфа при его добыче, хранении и переработке, применимые в различных технологиях;

- отдельные положения работы используются Сибирским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства и торфа СО Россельхозакадемии;

- основные результаты используются в учебном процессе в дисциплинах по специальности 140502 «Котло- и реакторостроение» «Основы физико-химических процессов производства тепловой энергии», «Технология сжигания органических теплив», «Моделирование физических процессов и объектов проектирования», при выполнении выпускных квалификационных работ и в магистерской программе «Технология воды и топлива в энергетике» по направлению 140100 «Теплоэнергетика».

Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается применением апробированных методик экспериментальных исследований, проведением поверки установок на эталонных образцах, оценками систематических и случайных ошибок, системой повторяемости опытов при фиксированных значениях основных факторов, а также удовлетворительной сходимостью результатов экспериментов с результатами других авторов.

На защиту выносятся:

- методика экспериментальных и численных исследований температурных полей и процессов теплообмена в системе «нагретый источник - торф»;

- результаты экспериментальных и численных исследований по определению характеристик, состава и теплофизических свойств, параметров тепломассообмена, зажигания и горения торфа;

- физическая модель тепломассообмена при зажигании и горении торфа от внешнего теплового источника.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на международных и региональных конференциях, в том числе на XV Международной научно-практической конференции студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии» (2009 г., Томск), VI Всероссийском семинаре вузов по теплофизике и теплоэнергетике (2009 г., Красноярск), Региональной научно-практической конференции «Теплофизические основы энергетических технологий» (2009 г., Томск), Международной научно-практической конференции «Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири» (2009 г., Томск), VII Всероссийской конференции с международным участием: «Горение твердого топлива» (2009 г., Новосибирск).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 4 статьи в центральной печати в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 126 наименований, содержит 40 рисунков, 31 таблицу и 134 страницы текста.

Личный вклад автора состоит в разработке и планировании экспериментальных исследований, разработке и изготовлении экспериментальной установки для исследования условий зажигания и распространения очага горения в слое торфа, проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов, формулировке выводов и заключения по диссертации. В научном руководстве работой в части

планирования экспериментальных исследований, методологии математического моделирования процессов возникновения и распространения торфяного пожара принимал участие к. ф.-м. н. А.Н. Субботин.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, показаны ее научное и практическое значение, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается краткий анализ состояния изучаемой проблемы, включая основные направления применения торфа.

Обзор технологий использования торфа показал, что затруднения при их осуществлении прежде всего связаны с этапами добычи сырья и его подготовки. Эти операции характеризуются повышением опасности возникновения и распространения пожара, т.к. из торфа выводится влага, в некоторых случаях способная сдержать распространение торфяного пожара.

Приведены сведения об известных условиях возгорания торфа и исследованиях в данной области, развитии физико-математической модели этого явления. Показана эволюция развития работ и представлений об условиях и теории процесса возгорания и горения торфа, значительный вклад в которые внесли своими работами Э.В. Конев, А.А. Борисов, Г.А. Доррер, A.M. Гришин, А.Н. Субботин и др. На основе обобщающего анализа этих публикаций сформулированы задачи исследований, соответствующие поставленной цели работы.

Во второй главе представлены основные методические положения исследований, их назначение, последовательность и схема проведения, в том числе методика подготовки исследуемых образцов торфа, промежуточных и конечных конденсированных продуктов его сгорания (кокса и золы). Особое внимание уделено оснащению и методике экспериментов для определения условий возгорания торфа, а также для определения теплофизических характеристик рассматриваемых веществ.

Определение состава и теплотехнических характеристик торфа и твердых продуктов его горения проведено по стандартным методикам, что потребовало выполнения определенных условий при отборе и подготовке проб анализируемого материала.

Теплофизические характеристики торфа Ср и к определялись методом динамического калориметра с помощью измерителей теплоемкости ИТ-ср-400 и теплопроводности ИТ-Х-400. Градуировка приборов проводилась по образцам с известными теплофизическими свойствами из меди и кварцевого стекла. Условия эксплуатации приборов ИТ-ср-400 и ИТ-А.-400 не позволяют проводить измерения теплофизических свойств образцов при потере массы, поэтому теплоемкость и теплопроводность торфа определены до температуры 398 К, а теплоемкость и теплопроводность кокса - до 498 К. Теплоемкость золы найдена в диапазоне максимально возможной температуры, создаваемой прибором, - 673 К. Суммарные погрешности

определения теплофизических характеристик торфа не превышали Scp < 8,4 %, ЬХ < 7,37 %.

Для экспериментов по определению времени зажигания торфа потребовалась разработка оригинальной методики и элементов установки.

При проведении экспериментов стальной образец цилиндрической формы размерами 0,05x0,05 м помещался в печь и нагревался до необходимой по условиям проведения экспериментов температуры. После чего он вынимался из печи и служил источником зажигания. Для этого он помещался в измерительную ячейку (рис. 1) размерами 0,2 м в диаметре и 0,1 м высотой с предварительно подготовленным и размещенным в ней слоем торфа.

Торф

а) б)

Рис. 1. Схема измерительной ячейки для определения момента зажигания и фиксации температурных полей: а) поперечный разрез; б) горизонтальный разрез по нижней плоскости размещения термопар

В измерительной ячейке в определенной последовательности с известными координатами горячих спаев установлены термопары (Т), фиксирующие температуры в известных точках слоя торфа, отстоящих друг от друга по его высоте и радиусу. В качестве параметров зажигания торфа определены: период зажигания (временной отрезок от момента контакта источника зажигания с массивом торфа до момента фиксации превышения температуры в любой из контролируемых точек над температурой источника), а также минимальная начальная температура источника зажигания, необходимая для инициации очага горения. Варьируемыми факторами при исследованиях являлись влажность торфа (от 10 до 50% на рабочую массу) и режим теплообмена источника зажигания с окружающей средой, который изменялся посредством использования теплоизолирующего покрытия. Все рассмотренные в экспериментах условия имитируют натурные ситуации.

Приведены мероприятия, направленные на обеспечение достоверности полученных результатов, и методика оценки погрешностей экспериментов.

В третьей главе дана характеристика объекта исследования в сравнении с известными данными по торфу.

Охарактеризован объект исследования как типичный торф средней степени разложения, высоковлажный, коричнево-черный по цвету, преимущественно верхового типа, среднекалорийный, высокозольный. Отобранные образцы характеризовались большой неоднородностью внешней составляющей влажности, которая зависела главным образом от высоты местности, на которой производился отбор. В последующем из образцов приготовлялись лабораторные пробы с доведением до воздушно-сухого состояния.

Сравнение полученных данных со справочными позволяет сделать вывод о том, что исследуемый торф обладает типичными составом и свойствами, а, значит, результаты настоящей работы применимы в достаточной мере к большинству российских торфяных месторождений, что дает основания для расширения сферы использования полученных в работе результатов.

На рис. 2 представлены результаты определения теплоемкости и теплопроводности исследуемых образцов.

Ср, Дж^кгК)

Рис. 2. Зависимость теплоемкости (а) и теплопроводности (б) от температуры: 1-торф, 2-зола, 3-кокс. Немонотонный характер зависимостей Ср и X от температуры обусловлен неоднородностью торфа и соответственно разными скоростями нагрева входящих в его состав компонентов. Как следует из анализа

зависимостей Ср(Т). истинные теплоемкости золы и кокса в исследуемом диапазоне температур можно считать почти постоянными. Средняя истинная теплоемкость золы равна 884,9 Дж/(кг-К), кокса - 706,7 Дж/(кг-К), а истинные значения теплопроводности торфа и кокса равны соответственно 0,493 Вт/(м-К) и 0,398 Вт/(м-К).

Результаты экспериментов по исследованию параметров зажигания торфа в различнающихся условиях теплообмена с окружающей средой позволили получить зависимости периода времени задержки зажигания и минимальной температуры источника зажигания от влажности торфа (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость периода задержки зажигания и начальной температуры источника от влажности торфа: 1-естественные условия теплообмена с окружающей средой; 2-исгочник зажигания в тепловой изоляции.

Увеличение влажности торфа приводит к увеличению периода задержки зажигания, т.к. до начала реакции горения необходимо испарить большее количество влаги. Это влечет также увеличение начальной температуры источника при прочих равных условиях. К увеличению периода задержки зажигания и уменьшению ядра горения приводит и повышение плотности торфа, т.к. при этом затрудняется диффузия кислорода к зоне горения. Экспериментально установленные положения физической картины зажигания подтвердились последующими численными расчетами.

Следует отметить, что некоторая очевидность основных качественных результатов экспериментальных исследований является подтверждением их достоверности и непротиворечивости относительно фундаментальных основ теплофизики. Проведенные эксперименты, моделирующие возникновение и распространение очага горения в массиве торфа, позволили сделать количественные оценки по всем исследованным параметрам, тем самым являясь основой для дальнейшего использования в математической модели и базой для анализа рекомендаций по минимизации возгораний торфа и их локализации.

В четвертой главе приведена физическая и математическая постановка задачи, описана используемая математическая модель возгорания и начального этапа горения торфа. Даны результаты численных расчетов условий возникновения и распространения торфяного пожара в широком диапазоне начальных параметров, а также сопоставление полученных данных с экспериментальными.

На рис. 4 приведена схема рассматриваемой задачи, математическая модель которой содержит ряд допущений: предполагается, что в слое торфа отсутствуют неоднородности, а условия тепло- и массообмена с окружающей средой считаются такими, что задачу можно решать в цилиндрической системе координат. Начало координат располагается на поверхности слоя торфа в центре основания источника тепла, при этом ось г направлена вдоль верхней поверхности массива торфа, а ось 1 - от верхней поверхности вглубь слоя.

Источник зажигания

Рис. 4. Схема рассматриваемой задачи

Учитываются испарение влаги, разложение торфа, гетерогенная и гомогенная реакции окисления кокса и оксида углерода. Предположим, что распределением температуры по радиусу и высоте источника зажигания в силу его высокой теплопроводности можно пренебречь. Учитывается изменение энергии источника за счет тепловых потерь в окружающую среду вследствие конвекции и излучения, и передачи в слой торфа. Тогда система уравнений, описывающая рассматриваемый физический процесс, имеет вид:

дЧ>г

дх 1 д!

Рг-

5Г с

о1 гаг дг

V, дТ I дТ дТ

дг

а = 1,2,3, 1 д

дг д2

гдг\ дг) д:{ д-)

Чсо^со + ~ >

Кдр К( д р

" =--* =--— -р^

Ц дг

РЯТ ' М '

5>,=1, (1)

м

(2)

(3)

(4)

(5)

Система уравнений (1)-(5) решалась при следующих краевых условиях:

/ = 0: (р1 = <р1И, у = 1,4, са=сш, а = 1,3, Р; = Рън,

^Яй-.д.» ~ ^ ' Лг>г^,О ~ ТН '

Ь,0 = Тн'

(6)

г= 0: ^ = 0, дг дг ~ч 1*4 II о;

? = £: = СаН ' Г = р=рн;

= = 0: РЦ =Л> ф <2 = 0, „ Л дТ >

= а г>г0 д: '■й'п

2 = £р д; = ~Рьё дса _ 0,

Здесь уравнения (1) - законы сохранения массы исходного конденсированного вещества (торфа), влаги, кокса и золы соответственно; (2)

- уравнение сохранения массы газовой фазы; (3) - уравнения сохранения массы отдельных компонентов (а = 1-кислорода, а = 2-оксида углерода, а = 3-водяного пара) и алгебраическое соотношение, необходимое для замыкания системы уравнений (3); (4) - уравнение сохранения энергии; (5) -уравнение движения в форме Дарси в проекциях на оси координат ? и г и уравнение состояния; (6) - начальные условия; (7), (8) граничные условия по гиг соответственно; I - время, с; г, 5-цилиндрические координаты, м; РрФ; 0=1>---5) - истинные плотности и объемные доли торфа, воды, кокса, золы и газовой фазы соответственно, кг/м3, м3/м3; /^з- массовые скорости разложения торфа, испарения влаги и окисления кокса, кг/(м3-с), кг/(м2-с), кг/(м2-с); Яр =крр^]ехр{-Ер/ЯТ), = ^(¿„Д/г)ехр(-£н/ЛГ),

= (М, ¡М51)х р, с, к81 <р,Езг/КТ); ¿V, ЕВ2, Е$3, Ар, кВ2, кз -энергия активации и предэкспоненциальный множитель гомогенной реакций разложения торфа, гетерогенных реакций испарения влаги и окисления кокса, Дж/моль, Дж/моль, Дж/моль, 1/с, м/с, м/с; б - удельная поверхность пор, 1/м; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К); С\— массовая концентрация кислорода; Т - температура среды, К;

4

уе - XX« /V, Л^! - массовые доли кокса, золы и газовой

а =2

фазы, образующиеся при пиролизе торфа; Мг, Л/5ь Л/52, Л/53, Л/54 - атомарная масса углерода и молекулярные массы кислорода, оксида углерода, паров воды и азота, кг/моль; у,, у',, , - стехиометрические коэффициенты; и, V

- компоненты скорости фильтрации газообразных продуктов в направлении цилиндрических осей координат г и г, м/с; с2, с3 - массовые концентрации оксида углерода и паров воды; £>„ - эффективный коэффициент диффузии а -компоненты, м2/с; Д51 = -{М51/2Л/52)ЯС0- массовая скорость потребления кислорода за счет реакции окисления оксида углерода, кг/(м3с); ксо = Т~21''ксо(г, М/Мц)025(сг М/Л/52)ехр(-ЕС0/КТ) - массовая скорость окисления оксида углерода, кг/(м3-с); Есо,ксо- энергия активации и предэкспоненциальный множитель реакции окисления оксида углерода,

Дж/моль, 1/с; Д551 = а,— массовая скорость потребления кислорода

за счет реакции окисления кокса, кг/(м2с); Д52 = уС0КР ~ ^со ~ скорость изменения массы оксида углерода, кг/(м3с); Д5П = 0, = Н,п, д5, = массовая скорость образования паров воды при пиролизе торфа, кг/(м2с); У со > Унго - массовые доли оксида углерода и

водяного пара, образующиеся при пиролизе торфа; - удельные

теплоемкости торфа, воды, кокса, золы и газовой фазы соответственно, Дж/(кг-К); А = ЛУ+АЯ- эффективная теплопроводность торфа, Вт/(м-К);

, 5

Лв - 16сг7% - лучистая составляющая теплопередачи, АУ=^А

м

4 4

теплопроводность многофазной среды, Вт/(м-К); ср5 са, А5=^Л5лс12-

удельная теплоемкость и теплопроводность газовой фазы в порах, Дж/(кг-К), Вт/(м-К); д1г< Яптепловые эффекты реакций испарения влаги, окисления кокса и оксида углерода, Дж/кг; А' = р'/(1-?>3)2 - коэффициенты проницаемости, м2, к. - эмпирическая константа, м1, <р5 - пористость торфа; /1 - коэффициент динамической вязкости, Н-с/м2; р - давление газообразных продуктов в порах, Па; М- молекулярная масса многокомпонентной газовой фазы, кг/моль; g- ускорение свободного падения, м/с2; индексы 0, е соответствуют величинам, характеризующим источник зажигания и внешнюю среду; Ь и Ь - толщина и радиус исследуемого торфяного пласта, м; Г^.Г, - температура подстилающей поверхности и окружающей среды, К; Тн, Рп, Рн, Сан - температура, давление, плотность и массовая концентрация а-компоненты в начальный момент времени в слое торфа; К0 - объем источника тепла, м3; ЛЬ, - площадь основания и внешняя поверхность источника, м2; с0, рц- удельная теплоемкость и плотность источника тепла, Дж/(кг-К), кг/м3; а,, а2 - коэффициенты теплоотдачи, характеризующие теплообмен слоя торфа с внешней средой и подстилающей поверхностью, Вт/(м'К); для пористой поверхности коэффициент теплоотдачи вычислялся по формуле а, = а^.-кх - эмпирическая константа, - скорость уноса газообразных продуктов из слоя торфа через верхнюю поверхность, которая вычислялась по эмпирической формуле, м/с; qc — тепловой поток от источника зажигания в окружающую среду, Вт/м2; ц, = а0{Т -Тг)+с0а(Т'-Т*);

а« - коэффициент теплоотдачи, характеризующий конвективный теплообмен теплового источника с внешней средой, Вт/(м2-К); е„аГ04, е0аТ* - слагаемые, описывающие по закону Стефана-Больцмана лучистый теплообмен источника зажигания с окружающим его воздухом, Вт/м2; ео - степень черноты источника; а - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м2-К4); Г0 -начальная температура источника зажигания, К; Те - температура воздуха во внешней среде К; /?, = аХт/сР5- коэффициент массообмена слоя торфа с внешней средой, кг/(м2-с); = 0< ¿т < 1; - эмпирическая константа,

аналог эффективного числа Льюиса-Семенова (параметр подобия процессов тепло - и массообмена).

Рассматриваемая математическая модель условий возгорания и горения торфа решается с помощью итерационно-интерполяционного метода совместно с методом Ньютона. Исходным вариантом для сравнительного анализа с другими вариантами решений выбрана задача с торфом влажностью 15%. Данная задача решалась при следующих условиях: а= 20 Вт/(м2-К), №¡=0,69), 8о = 0, а0 = 0, V/ = 15%, фш = 0,043, <р2Н = 0,009, Ф5Н = 0,948, источник тепла цилиндрический диаметром 0,05 м и высотой 0,05 м. При других вариантах численных задач некоторые коэффициенты изменялись, что соответствовало изменению рассматриваемых условий в вышеприведенной системе (для этих случаев они указаны в подрисуночных подписях).

Период задержки зажигания определялся из условия смены знака теплового потока в торф, что соответствует изменению знака производной ¡¡Пек в граничных условиях (8). Из рис.5 можно видеть, что угол касательной к кривой Т(0, характеризующий эту производную, от начального момента времени до момента ^ убывает, после момента ^ угол касательной резко возрастает, что и соответствует смене знака множителя ¿Г/ей в уравнении (8).

Рис. 5. Изменение со временем Рис. 6. Суммарное количество тепла, температуры торфа на глубине 0,8-10"'м поступившее в слой торфа до момента и,

при разных значениях начальной температуры источника.

Зависимость от начальной температуры суммарного количества тепла С>8(То), поступившего в торф, полученная при тех же параметрах, имеет явный минимум при Т0* (рис. 6). Т0» как наименьшая температура является условием возникновения очага горения с наименьшими затратами энергии источником зажигания. Исходя из проведенных расчетов, можно констатировать, что при Т0 < Т0- темп нагрева сравнительно мал, и пока создастся очаг горения в торфе, прогретый слой будет больше того, который необходим для поддержания горения (дополнительное расходование энергии). При Т0 > Т0« темп нагрева достаточно большой и около источника

зажигания сгорает узкая полоса торфа, но очаг горения сразу не создается. Поэтому потребуется дополнительно подводить тепло, пока не прогреется область, необходимая для зажигания и поддержания горения.

Интегрирование теплового потока, поступающего от источника в торф, по площади основания 50 и по времени от 0 до 1„ дает количество тепла, поступившее в торф за время прогрева. Разделив поступившее количество тепла на площадь основания и на интервал времени прогрева, получим усредненный по площади тепловой поток от источника (<?Д При этом под величиной понимается минимальный уровень энергозатрат, при котором нагретое тело способно воспламенить торф. Используя таким способом определяемую величину получены ее зависимости от периода времени задержки зажигания (рис. 7). При ?с<171 Вт/м2, что соответствует начальной температуре источника То=605 К, торф не воспламеняется. При увеличении теплового потока от этой величины в три раза период задержки зажигания уменьшается более чем в 5 раз - с 62 до 12 минут. На рис. 8 приведена зависимость времени зажигания от начальной температуры теплоизолированного от внешней среды источника.

усредненного теплового потока источника; б) от начальной температуры источника.

Ь,, «ош Т,к

Рис. 8. Влияние влажности торфа на период задержки зажигания (а) и начальную температуру источника (б) при ао= 4,2 Вт/(м2К), а= 14,5 Вт/(м2К) (В1=0,5), г,о = 0,1.

Численные исследования показывают, что параметры qt, а также ^ (рис. 8а) и Т0 (рис. 86), характеризующие критические условия зажигания торфа от внешнего нагретого источника, однозначно связаны с влажностью торфа и увеличиваются по мере ее возрастания. Этот факт позволяет рассматривать контроль влажности и воздействие на ее величину как действенное средство предотвращения возгорания залежей торфа и торфяных штабелей.

Исследуемая математическая модель позволяет получать данные о возникновении и развитии очага горения при различных условиях теплообмена источника с окружающей средой, торфом и при различных параметрах самого источника (мощность, степень черноты и т.д.). Используя полученные с помощью численных расчетов данные, построены температурные поля в слое торфа. Пример, показывающий изотермы торфяного массива при наличии очага горения для одного из расчетных вариантов влажности, изображенный на рис. 9, свидетельствует, что воспламенение происходит по оси симметрии источника тепла на некотором расстоянии от основания (рис 9а). Изменение условий теплообмена системы с окружающей средой влияет на размер, местоположение и скорость продвижения очага горения (рис. 96 и 9в).

Рис. 10. Зависимость начальной температуры источника (а) и периода задержки зажигания (б) от влажности торфа при а(1 = 4,2 Вт/(м2 К), а = 14,5 Вт/(м2-К): 1-эксперимент, 2-численные расчеты.

Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований (рис. 10) показывает удовлетворительную сходимость по основным параметрам процесса зажигания: максимально установленное отклонение по температуре зажигания не превысило 7,3%, а по времени зажигания - 7,4%.

Анализ результатов выполненных экспериментов, а также проведенных численных расчетов позволяет сформулировать основные положения физической модели зажигания слоя торфа локальным источником тепла.

Источник тепла при попадании на поверхность торфа в условиях залежи либо в штабелях при складировании охлаждается за счет теплоотвода как в слой торфа, так и в окружающую среду. В результате температура источника падает и соответственно снижается тепловой поток в зону реакции. Процесс остывания источника является существенно нестационарным, т.к. при начавшемся пиролизе торфа выделяются горячие продукты газификации и пары внешней составляющей влажности торфа, которые создают вокруг источника тепловую завесу или изолирующий слой, что существенно отличает его от аналогичных механизмов при лучистом нагреве. Как показали эксперименты, решающее значение при возгорании торфа имеет его влажность и содержание кислорода в зоне реакции. Таким образом, можно полагать, что если рассматриваемое явление имеет место при прохождении верхового пожара (как в большинстве случаев), т.е. при общей нехватке кислорода, для возгорания потребуется значительно большее время, необходимое для установления стационарного воздухообмена в слое торфа. Однако, учитывая значительность конвективных воздушных потоков в зоне горения и остаточного тления горючих материалов, а также объемы выделяющихся дымовых газов, в некоторых случаях доокисляющихся (СО и т.д.), источник нагрева может остыть раньше, чем концентрация кислорода достигнет необходимого значения. Этим можно объяснить случаи лесных пожаров, не приводящие к возгоранию залежей торфа.

В подтверждение изложенных представлений можно привести ранее опубликованные другими исследователями результаты численного моделирования, в которых были найдены условия распространения торфяного пожара применительно к отсутствию притока воздуха из окружающей среды, что может происходить в торфах малой плотности (малой степени разложения), обладающих большим количеством свободного кислорода в порах. Данное явление имеет место в реальности: непотушенные торфяные пожары с наступлением зимы при соблюдении вышеописанных условий, а также низкой влажности торфа могут заглубляться в его массив и в некоторых случаях оставаться там весь зимний период, а с наступлением весны снова выходить на поверхность.

Установлено, что при некотором значении влажности (в проведенных исследованиях она составляла 35...40%) торф от внешнего теплового источника не зажигается. А в диапазоне меньше критической величины влажность играет определяющую роль в теплофизических процессах, обеспечивающих тепловую подготовку зажигания. При ее увеличении в

пределах данного диапазона наблюдается равномерный прогрев большего объема торфа, что объясняется миграцией паров воды в торфяном массиве.

Неизотропность массива торфа также сказывается на процессе его зажигания и горения. Во-первых, очаг горения образуется в области с наименьшей теплопроводностью, где тепло аккумулируется. Во-вторых, образовавшаяся зона горения движется в дальнейшем по пути наименьшего сопротивления, т.е. по траектории с наибольшей теплопроводностью. В случае наличия на пути очага горения предмета (области), отличающейся по теплофизическим свойствам (например, древесный фрагмент), возможно образование нового локального источника зажигания. При этом процесс воспламенения будет схож с первоначальным, за исключением изменившихся условий теплообмена системы «область возгорания - торф» с окружающей средой. Как показали численные расчеты, при распространении очага горения в указанной системе главную роль играет ее теплообмен с окружающей средой. При увеличении коэффициента теплоотдачи между торфом и приземным слоем воздуха очаг горения заглубляется, минимизируя тепловые потери. Напротив, при уменьшении коэффициента теплоотдачи с поверхности массива наблюдается обратный процесс, который можно объяснить прогревом слоя торфа над очагом горения за счет конвективных потоков дымовых и пиролизных газов. При минимальной теплоотдаче поверхностного слоя торфа в окружающую среду область горения поднимается вслед за горячими газами.

Совокупность результатов исследований позволяет обоснованно вырабатывать практические рекомендации по предотвращению и ликвидации возгораний торфа при его использовании в технологиях, связанных с добычей, хранением и переработкой. Исключая из рассмотрения кардинальные меры, препятствующие привносу внешних источников зажигания, что в значительной мере связано с «человеческим фактором», наиболее эффективным, исходя из физической модели, являются пути воздействия, направленные на характеристики влажности, уплотненности и теплового режима торфяного массива. Некоторые мероприятия, например, прикатывание штабелей тяжелой техникой, оснащение ее средствами искроулавливания выхлопных газов и пр., известны как найденные из практического опыта. В этом случае по итогам проведенных исследований можно систематизировать и дополнять их на единой теплофизической основе, что позволяет исключать противоположно направленные и получать более качественные результаты.

При разработке технологических регламентов использования торфа главенствующим принципом профилактики возгорания должна быть система контроля и управления влажностью: разделение единого массива на штабели (участки) по влажности; соответствующий график их расходования; тепловизионное обследование поверхности; выявление участков локального повышения температуры; контрольные отборы проб и др. Меры ликвидации возгорания должны предусматривать наряду с прочими изменение условий тепломассообмена поверхности штабелей с целью предотвращения

заглубления очагов горения, локализации и вывода их на поверхность (минимизация теплоотвода с использованием негорючих теплоизоляционных покрытий мест проявления очагов, прогнозирование их распространения методами моделирования).

Итогом выполненных в настоящей работе исследований являются следующие основные результаты и выводы.

1. Экспериментальным путем для массива торфа в зависимости от влажности и условий теплообмена определены параметры зажигания, инициированного внешним тепловым источником, которые позволили реализовать численные, исследования процесса зажигания и горения с использованием математической модели.

2. Экспериментально определены коэффициенты теплоемкости и теплопроводности торфа, кокса и золы в диапазоне температур их пребывания в массиве торфа в процессе образования очагов горения, а также значения истинных плотностей для этих веществ. Установлено, что среднюю истинную теплоемкость золы и кокса в пределах температур 273...673 К и 273...473 К соответственно можно считать постоянной и равной для золы 884,9 Дж/(кг-К), для кокса - 706,7 Дж/(кг-К), а теплоемкость торфа с изменением температуры 273...373 К увеличивается с 1230 Дж/(кг-К) до 1650 Дж/(кгК). В рассматриваемом диапазоне температур теплопроводность торфа и кокса в среднем равна соответственно 0,493 Вт/(м-К) и 0,398 Вт/(м-К), для золы данная характеристика является возрастающей с 0,5 до 0,79 Вт/(м-К). Найденные значения использованы в базе данных для уточнения математической модели.

3. Установлено, что влажность торфа имеет решающее значение для зажигания торфяного массива, существования и развития в нем очагов горения. С повышением влажности размеры очага горения уменьшаются при сохранении запаса тепловой энергии для последующего распространения. Выявлено наличие критического для процесса зажигания значения влажности торфа, при котором тепловая энергия затрачивается лишь на испарение влаги. В проведенных исследованиях такой величиной является \УР=35%.

4. Условия теплообмена системы «источник зажигания - массив торфа» с окружающей средой влияют на распространение очага возгорания. Увеличение тепловых потерь в окружающую среду приводит к заглублению очага горения в массиве торфа, а при их минимизации очаг горения способен полностью выходить на поверхность.

5. Выявленные обобщенные закономерности сложных теплофизических процессов, базирующиеся на использовании методов численного моделирования в сочетании с экспериментальным сопровождением, являются развитием физической модели тепломассопереноса при зажигании и распространении горения в массиве торфа и позволяют обосновывать технологические регламенты при использовании торфа, направленные на предотвращение и устранение аварийных ситуаций.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Кулеш Р.Н., Субботин А.Н. Зажигание торфа внешним локальным источником тепла //Пожаровзрывобезопасность, 2009. - т.18 - № 4. - с. 13-18.

2. Субботин А.Н., Кулеш Р.Н. Исследование механизма и минимальной энергии зажигания торфа источником тепла// Пожарная безопасность, 2009.-№4.-с. 77-83.

3. Субботин А.Н., Кулеш Р.Н. Теплофизические свойства торфа //Инженерная физика, 2009. - № 12. - с. 42-46.

4. Субботин А.Н., Кулеш Р.Н. Влияние тепломассопереноса на воспламенение торфа //Инженерная физика, 2009. - № 12. - с. 47-51.

5. Кулеш Р.Н., Субботин А.Н. Зажигание торфа локальным источником тепла /Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири. Физика и химия торфа, продукты переработки // Материалы международной научно - практической конференции. - Томск: Изд. «Ветер», 2009. - с. 254-257.

6. Кулеш Р.Н. Экспериментальное исследование условий зажигания торфяного пласта / Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири. Физика и химия торфа, продукты переработки // Материалы международной научно - практической конферанции. -Томск: Изд. «Ветер», 2009. - с. 250-253.

7. Кулеш Р.Н., Субботин А.Н. Исследование критических условий воспламенения торфяника //Всероссийский семинар кафедр вузов по теплофизике и теплоэнергетике - Новосибирск: Наука, 2009. - с. 57-58.

8. Кулеш Р.Н., Субботин А.Н. Воспламенение и горение торфяного пласта //Горение твердого-, топлива: VII Всероссийская конференция с международным участием - Новосибирск: Изд. ИТ СО РАН, 2009. - с. 198-204

9. Кулеш Р.Н., Николаева В.И., Раков Ю.Я. Исследование теплофизических свойств торфа Бакчарского месторождения Томской области //Теплофизические основы энергетических технологий: Материалы региональной научно-практической конференции - Томск: Изд. ТПУ, 2009. - с. 268-274.

Ю.Кулеш Р.Н., Ефремов А.Н., Зобов А.Б. Экспериментальное определение зажигания торфа от внешнего теплового источника //Энергетика: экология, надежность, безопасность: XI Всероссийский студенческий научно-технический семинар - Томск: Изд. ТПУ, 2009. - с. 31-35.

ll.Kulesh R.N., Budkova S.S. Research of peat ignition conditions with change of different physical characteristcs //Modern Technique and Technologies -Tomsk: TPU Press, 2009. - p. 183-185.

Подписано к печати 16.11.10. Бумага офсетная. Печать RISO. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Заказ № 38-0197 Центр ризографии и копирования. Ч/П Тисленко О.В. Св-во №14.263 от 21.01.2002 г., пр. Ленина, 41, оф. № 7а.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФА.

1.1. Значение ресурсов торфа.

1.2. Основные направления применения торфа.

1.3. Технологии использования торфа и затруднения при их осуществлении

1.4. Сведения об условиях возгорания торфа.

1.5. Постановка задач исследований.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Назначение и последовательность проведения экспериментов.

2.2. Отбор и подготовка образцов к проведению исследований.

2.2.1. Отбор и подготовка образцов торфа.

2.2.2. Подготовка образцов кокса.

2.2.3. Подготовка образцов золы.

2.3. Оснащение и методика эксперимента для определения условий возгорания торфа.

2.4. Эксперименты по определению характеристик торфа и промежуточных продуктов его горения.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Характеристика объекта исследования.

3.2 Теплофизические характеристики исследуемых веществ.

3.3. Параметры зажигания торфа.

3.4. Анализ полученных результатов.

4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАЖИГАНИЯ И ГОРЕНИЯ ТОРФА.

4.1. Физическая и математическая постановка задачи.

4.2. Результаты численных расчетов.

4.3. Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований

4.4. Физическая модель зажигания слоя торфа локальным источником тепла

Торф является* достаточно перспективным энергоносителем для традиционной энергетики [1, 2]. Значение таких малоиспользуемых (пока), но очень перспективных энергоносителей, как торф, в ближайшие годы будет непрерывно * расти в связи8 с надвигающимся на мировое сообщество дефицитом* традиционных энергоресурсов, который обусловлен истощением запасов нефти и газа. По разным подсчетам нефти^ например, хватит на период от 15 до 40 лет (в зависимости от интенсивности сжигания первичных нефтепродуктов - бензина, керосина, мазута). Запасы же торфа очень велики [1]. Кроме того, в приповерхностных слоях земли идут процессы, I ведущие к расширению его запасов.

Маломасштабное использование торфа энергетической отраслью в настоящее время обусловлено, с одной стороны, наличием больших (пока) запасов традиционных топлив (нефти, газа, угля) и отсутствием, с другой стороны, эффективных научно-обоснованных технологий его сжигания. При этом торф является также и ценным сельскохозяйственным, сырьем, возможности его использования в данной области также велики.

Реальное использование торфа в энергетике и в сельском- хозяйстве сдерживается также и* потому, что торф является пожароопасным веществом [3], хранение, транспортировка и переработка которого связаны с опасностью его возгорания [4]. В то же время пока не разработано как общей теории зажигания и горения торфа, так и процессов тепломассопереноса, протекающих в торфе при зажигании и горении. Отсутствуют и экспериментальные данные об основных закономерностях этих процессов. Развитие теории' сдерживается отсутствием сведений о теплофизических и термохимических характеристиках торфа, а также промежуточного продукта его пиролиза - кокса и коксового продукта сгорания - золы. Известны публикации [5.9], в которых приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований! процессов тепломассопереноса при зажигании и горении торфа. В этих статьях, в частности, представлены результаты математического- моделирования процессов заглубления и распространения торфяного пожара при- меняющихся внешних условиях и разной-влажности-торфа. Кроме того; показаны условия^ при» которых очаг возгорания локализуется и не имеет дальнейшего распространения.

В* этих работах используется достаточно точная теоретическая основа, но не опирающаяся • на непосредственно полученные в экспериментах сведения о механизмах процессов, протекающих в'торфе при его нагреве до высоких температур. Кроме того, экспериментальные данные о свойствах торфа [10. 12] также пока^ недостаточны для-адекватного описания при математическом-'моделировании условий его зажигания и горения. Известны работы по экспериментальному сжиганию торфа [13]; проведенному в реальных полевых условиях, в которых изучалось распространение пожара в слое торфа: Но* полученной информации- недостаточно не только для разработки общей теории тепломассопереноса при зажигании и горении торфа,,но1 даже и для'разработки эффективных средств' борьбы с торфяными пожарами, возникновение которых часто приводит к очень тяжелым последствиям [14, 15].

По, этим причинам экспериментальное исследование основных закономерностей процессов тепломассопереноса, протекающих при высокотемпературном нагреве, зажигании и горении торфа, является актуальной, имеющей большое практическое значение, нерешенной до настоящего времени задачей теоретической теплотехники и теории тепломассопереноса в пористых реагирующих средах.

Так, большое практическое значение для теории тепломассопереноса в торфе имеют экспериментальные данные о:

- температурных полях в этом веществе при его высокотемпературном нагреве, зажигании и горении;

- теплофизических характеристиках торфа в исходном состоянии, а также кокса и торфяной золы;

- временных периодах. задержки зажигания торфа/ в- зависимости: от температуры источника и его геометрических характеристик;.

- физических/ особенностях тепломассопереноса в торфе: при его высокотемпературном'зажиганити горении;,

- условиях (тепловых режимах) прекращения горения торфа;

- физической модели зажигания:торфа локальным;источником энергии. Целью работы является экспериментальное определение основных закономерностей тепломассопереноса . прт зажигании и. горении) торфа, обусловленное тем, что существующие математические модели рассматриваемого явления имеют; ряд допущений, применение которых должно подтверждаться экспериментально. ,

Для достижения; намеченной цели- были поставлены следующие задачи::

- физическое моделирование процесса возгорания и горения торфа, в том числе проведение соответствующих: экспериментов-: в широких пределах изменения определяющих параметров и выделение основных закономерностей процессов тепломассопереноса при зажигании и горении торфа;

- получение новых данных по свойствам: торфа и продуктов его термического разложения для использования при реализации имеющейся математической модели;

- проведение численных экспериментов и сравнение: их с результатами физического моделирования;

- обоснование: рекомендаций по технологии, хранения; добычи и переработки торфа?с минимизацией возгораний и аварийных ситуаций, связанных с ними.

Актуальность решаемых в данной работе задач определяется тем, что недостаточность опубликованных экспериментальных данных по процессам 6 тепломассопереноса в слое торфа при его зажигании и горении является одним из существенных факторов, сдерживающих как расширение масштабов использования« торфа в качестве энергоносителя, так и значительный прогресс в*области разработки»и эффективной реализации мер I предотвращения пожаров в* естественных условиях залегания и при хранении торфа. • Ежегодно ухудшающуюся« обстановку с пожарами (в! том числе 1 торфяными) в Российской Федерации ^ в мире трудно переоценить, в связи с чем исследования в данном направлении являются особенно значимыми.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научной деятельности Национального исследовательского Томского с политехнического университета («Научные основы, моделирование и оптимизация5 технологий' переработки горючих ископаемых»), а также

Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» (научно-исследовательские работы по> лоту 2010-1.1-229-093 «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области производства топлива^и энергии из органического сырья») и соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники- РФ («Топливо и энергетика», «Экология4 и рациональное природопользование»!, «Энергетика и энергосбережение»), а также находится в сфере критических технологий Федерального уровня, получивших высокий рейтинг по показателям состояния и перспектив развития («Системы, математического моделирования»).

Научная новизна заключается в-следующем: - впервые экспериментально установлены пределы теплофизических условий зажигания торфа и его горения в широком! диапазоне изменения- влажности и в разных условиях теплообмена' источника зажигания с окружающей средой и торфом;

- сформулированы новые положения общей физической модели тепломассопереноса при зажигании и горении торфа;

- впервые определены теплофизические характеристики вещества^ кокса и зольного остатка торфа (истинные значения);

- на основе новых экспериментальных данных протестирована известная математическая модель и получена удовлетворительная сходимость численных расчетов с экспериментальными данными. Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается применением апробированных методик экспериментальных исследований, проведением поверки установок на эталонных образцах, оценками» систематических и случайных ошибок, системой повторяемости опытов при фиксированных значениях основных факторов, а также удовлетворительной сходимостью результатов экспериментов с результатами других авторов:

Практическая значимость работы:

- полученные данные по теплофизическим свойствам промежуточных продуктов горения торфа применимы в математических моделях возгорания1 и горения торфа; в том числе при оценке и прогнозах пожарной обстановки, что повышает их достоверность;

- на основе экспериментально установленных параметров предельных теплофизических условий зажигания торфа от внешнего теплового источника обоснованы рекомендации по минимизации возгораний торфа при его добыче, хранении и переработке, применимые в различных технологиях;

- отдельные положения работы используются Сибирским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства и торфа СО Россельхозакадемии;

- основные результаты используются в учебном процессе в дисциплинах по специальности 140502 «Котло- и реакторостроение» «Основы физико-химических процессов производства тепловой энергии», «Технология сжигания органических топлив», «Моделирование физических процессов и объектов проектирования», при выполнении выпускных квалификационных работ и в магистерской программе «Технология воды и топлива в энергетике» по направлению 140100 «Теплоэнергетика».

Личный вклад автора состоит в разработке и планировании экспериментальных исследований, разработке и изготовлении экспериментальной установки для исследования условий зажигания и распространения очага горения в слое торфа, проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов, формулировке выводов и заключения по диссертации. В научном руководстве работой в части планирования экспериментальных исследований, методологии математического моделирования процессов возникновения и распространения торфяного пожара принимал участие к. ф.-м. н. А.Н. Субботин.

На защиту выносятся:

- методика экспериментальных и численных исследований температурных полей и процессов теплообмена в системе «нагретый источник - торф»;

- результаты экспериментальных и численных исследований по определению характеристик, состава и теплофизических свойств, параметров тепломассообмена, зажигания и горения торфа;

- физическая модель тепломассообмена при зажигании и горении торфа от внешнего теплового источника.

Апробация работы. Основные результаты исследований, представленных в диссертации, апробировались на международных и региональных конференциях, в том числе на XV Международной научно-практической конференции студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии» (СТТ-2009) (2009 г., Томск), VI Всероссийском семинаре вузов по теплофизике и энергетике (2009 г., Красноярск), Региональной научно-практической конференции «Теплофизические основы энергетических технологий» (2009 г., г. Томск), Международной научно-практической конференции.«Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири» (2009 г., Томск), VII Всероссийской конференции с международным участием: «Горение твердого' топлива» (2009 г., Новосибирск).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ,, в том числе 4 статьи в центральной печати в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит' из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 126 наименований, содержит 40-рисунков, 31 таблицу и 134 страницы текста.

Во введении обоснована актуальность темы, показаны ее научное и практическое значение, сформулирована цель, изложены положения, вносимые на защиту.

В первой главе дается, краткий анализ состояния изучаемой проблемы, включая основные направления применения торфа. На основе обобщающего анализа публикаций сформулированы задачи исследований, соответствующие поставленной цели работы.

Во второй главе представлены основные методические положения исследований, их назначение, последовательность и схема проведения, в том числе методика экспериментов для определения условий возгорания,торфа, а также для определения теплофизических характеристик рассматриваемых веществ.

В третьей главе дана характеристика объекта исследования в сравнении с известными данными по торфу, результаты всех экспериментальных исследований и их обсуждение.

В четвертой главе приведена физическая и математическая постановка задачи, описана используемая математическая модель возгорания и начального этапа горения торфа. Даны результаты численных расчетов условий возникновения и распространения торфяного пожара в широком диапазоне начальных параметров, основные положения физической модели исследованного явления, а также сопоставление полученных данных с экспериментальными.

В заключении подведены итоги анализа научных результатов, полученных в настоящей диссертационной работе, обоснованы рекомендации по основным направлениям их использования и сформулированы основные выводы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе в соответствии с поставленными, целями и задачами ^выполнен комплекс экспериментальных и численных исследований параметров, характеризующих процесс зажигания и начального периода горения торфяного массива, применительно как к природным залежам торфа, так и к условиям хранения в штабелях. Объект исследования; как установлено по результатам определения теплотехнических свойств для изучавшихся образцов, в достаточной мере соответствует большинству российских торфяных месторождений, что дает основания для расширения сферы использования полученных в работе результатов.

Экспериментальным путем определены теплофизические характеристики торфа и конденсированных веществ, являющихся продуктами его термических преобразований, в диапазоне температур до 673 К, соответствующем начальным стадиям процесса теплового зажигания. Полученные данные о значениях истинной плотности, коэффициента теплопроводности и теплоемкости торфа, его коксового остатка и золы в зависимости от температуры дополняют известные сведения о теплофизических свойствах этих материалов. Установлено, что средняя истинная теплоемкость золы и кокса в пределах температур 273.673 К и 273.473 К соответственно для практических расчетов может приниматься равной для золы 884,9 Дж/(кг-К), для кокса - 706,7 Дж/(кг-К), а теплоемкость торфа с изменением температуры от 273 до 373 К увеличивается с 1230 Дж/(кг-К) до 1650 Дж/(кг-К). В рассматриваемом диапазоне температур коэффициент теплопроводности исследованных образцов торфа и кокса в среднем равен соответственно 0,493 Вт/(м-К) и 0,398 Вт/(м-К),' для золы данная характеристика является возрастающей с 0,5 до 0,79 Вт/(м-К). Полученные значения характеристик теплофизических свойств использованы в качестве параметров при численных исследованиях по математической модели, описывающей процессы тепло- и массообмена при зажигании и горении торфа.

На специально созданной^ экспериментальной установке проведены серии-экспериментов по моделированию условий зажигания массива торфа I при контакте его верхней поверхности с внешним тепловым источником, различающиеся влажностью, торфа и условиями теплообмена с окружающей средой. Различия в теплообмене имитировались опытами с источником зажигания в тепловой изоляции, температура внешней, поверхности которой контролировалась с помощью термопар. В качестве основных исследуемых параметров процесса зажигания в экспериментах приняты, температура зажигания и временной период задержки зажигания. Наряду с этим получены данные о распределении температур в зависимости от времени непосредственно под тепловым источником и в пространственно отстоящих от него точках в массиве торфа, а также значения температуры- теплового источника, необходимой для зажигания торфа, при всех перечисленных вариациях определяющих параметров:

По результатам экспериментов установлено, что с повышением влажности в диапазоне 10.30% процесс испарения влаги из массива торфа становится продолжительнее, более интенсивно охлаждает начальную зону реакции горениями приводит к уменьшению размеров образующегося очага. Вместе с тем локализация зоны горения является следствием, с одной стороны, общего дефицита кислорода, необходимого для реакции горения, с другой* стороны - увеличения расхода энергии на испарение внешней составляющей влажности. В свою очередь, миграция испаренной влаги в порах массива торфа приводит к распространению прогрева торфа по глубине и простиранию прилежащих слоев.

Опыты с теплоизолированным источником зажигания свидетельствуют о сокращении разброса температур в массиве с увеличением периода задержки зажигания. Первое из этих явлений связано с увеличением температурного перепада между источником зажигания» и массивом торфа и, как следствие, с интенсификацией теплообмена посредством теплопроводности в рассматриваемом массиве. Период задержки зажигания увеличивается при этом из-за быстрого прогрева объема торфа, непосредственно примыкающего к источнику зажигания и, как следствие, из-за интенсивной газификации (пиролиза) этого и прилегающего объема торфа. Образовавшиеся продукты пиролиза, смешиваясь с парами воды, способствуют увеличению выноса тепла из массива торфа в создавшихся конвективных потоках. Последние создают дополнительный изолирующий слой, состоящий из горячих продуктов газификации и паров^ воды, что способствует снижению теплообмена источника зажигания» с окружающей средой и увеличивает время снижения его температуры. Производимый эффект усиления выхода газообразных и парообразных продуктов также препятствует проникновению кислорода в массив торфа, что тоже способствует увеличению периода времени зажигания.

Критической для процесса*зажигания торфа используемым источником зажигания является-влажность 35%, когда энергетического запаса источника I тепла недостаточно для испарения»имеющегося количества влаги. При этом под источником-зажигания быстро образуется озоленный слой, а энергии, передаваемой через этот теплоизолирующий слой, достаточно лишь на поддержание испарения влаги. Водяные пары, в свою очередь, создавая конвективные восходящие потоки, вытесняют необходимый для реакции кислород и препятствуют его проникновению под очаг горения. К моменту, когда установятся необходимые условия воздухообмена зоны горения с окружающей средой, источник зажигания уже не обладает энергией, необходимой для инициализации горения.

Использование экспериментально установленных фактов позволило развить главные положения физической модели зажигания торфяного массива от внешнего теплового источника и вместе с экспериментально определенными теплофизическими характеристиками применить их при :реализациишатематической модели процесса, в своёш основе: разработанной А.Н. Субботиным и совместно с; ним? дополненной* субпрограммами численных расчетов: . , , , '".' ' :" : ' , ^

Тестовые расчеты процесса зажигания, и горения торфа- показали хорошую сходимость, результатов с полученнымш. экспериментальными; данными: и подтвердили решающее значение; влажности торфа при возгорании массива.- Установлено; что при увеличении? тепловых: потерь, в окружающую среду очаг, горения;заглубляется,' в.толщу массива торфа, а при минимизации рассматриваемой составляющей тепловых потерь источника способен полностью выйти- на поверхность. Наряду с влажностью и. условиями,г теплообмена , действенным.- фактором; : для*', исследованных процессов является плотность торфа.

Совокупность. результатов- исследований' позволяет обоснованно;: вырабатывать практические рекомендации по предотвращению и ликвидации возгораний; торфа» при: его; использовании в; технологиях, связанных с добычей,, хранением и переработкой. Исключая*. из рассмотрения кардинальные меры, препятствующие прпвносу внешних источников зажигания, что в значительной мере связано с «человеческими фактором», наиболее эффективным, исходя из физической модели, являются пути воздействия; направленные на характеристики; влажности; уплотненности и теплового режима торфяного массива: Некоторые мероприятия; например; прикатывание штабелей тяжелой* техникой, оснащение ее средствами искроулавливания выхлопных газов и пр., известны» как найденные из практического опыта. В этом случае по итогам проведенных исследований можно; систематизировать и. дополнять, ттх на единой» тегогофизической основе, что позволяет исключать противоположно направленные' и получать более качественные результаты.

При разработке технологических регламентов использования торфа главенствующим принципом профилактики возгорания должна быть система контроля и управления влажностью: что предполагает разделение единого массива» на штабели (участки) по влажности и влечет за собой организацию соответствующего входного контроля поставляемого торфа; соответствующий график их расходования, который подразумевает организацию подачи осушенного до критической влажности торфа непосредственно к технологическому процессу с доведением его до требуемой влажности в одной из технологических операций; тепловизионное обследование поверхности (периодический обход складированных запасов, торфа с использованием соответствующей техники с целью выявления участков локального повышения температуры) и др.

Меры ликвидации возгорания должны предусматривать наряду с прочими изменение условий тепломассообмена поверхности штабелей с целью предотвращения заглубления имеющихся очагов горения, локализации и вывода их на поверхность (минимизация теплоотвода с использованием негорючих теплоизоляционных покрытий (пожарная пена и т.д.) мест проявления очагов, прогнозирование их распространения методами моделирования, что позволит, используя данные экспресс-анализа отобранных проб, с достаточной степенью точности определять пространственное местоположение очага горения):

Применение совокупности приведенных рекомендаций позволит существенно снизить количество возгораний торфа при хранении, а также затраты при тушении имеющихся возгораний. Некоторые из приведенных мероприятий используются при складировании торфа и угля, что подтверждает их. эффективность и достоверность полученных в работе I результатов.

Итогом выполненных в настоящей работе исследований являются следующие основные результаты и выводы.

1. Экспериментальным путем для массива торфа в зависимости от влажности.и условий теплообмена определены параметры зажигания, инициированного внешним тепловым источником; которые позволили реализовать численные исследования процесса зажигания и горения с использованием математической модели.

2. Экспериментально определены коэффициенты теплоемкости и теплопроводности торфа, кокса и золы в-диапазоне температур их пребывания в массиве торфа в процессе образования очагов горения, а также значения истинных плотностей для этих веществ. Установлено, что среднюю истинную теплоемкость золы и кокса в пределах температур 273. .673 К и 273. .473 К соответственно можно считать постоянной и равной для золы 884,9 Дж/(кг-К), для- кокса -706,7 Дж/(кг-К), а теплоемкость торфа с изменением температуры 273.373 К увеличивается с 1230 Дж/(кг-К) до 1650 Дж/(кг-К). В рассматриваемом диапазоне- температур теплопроводность торфа и кокса в среднем равна соответственно 0,493 Вт/(м-К) и 0,398 Вт/(м-К), для золы данная характеристика^ является* возрастающей с 0,5 до 0,79 Вт/(м-К). Найденные значения использованы в базе данных для уточнения математической модели.

3. Установлено, что влажность торфа имеет решающее значение для зажигания торфяного массива, существования и развития в нем очагов горения. С повышением влажности размеры очага горения I уменьшаются при сохранении запаса тепловой энергии для последующего распространения. Выявлено наличие критического для процесса зажигания значения влажности торфа, при котором тепловая энергия затрачивается лишь на испарение влаги. В проведенных исследованиях такой величиной является \¥р=35%.

4. Условия теплообмена системы «источник зажигания - массив торфа» с окружающей средой влияют на распространение очага возгорания.

Увеличение тепловых потерь в окружающую среду приводит к заглублению очага горения в массиве торфа, а при их минимизации очаг горения способен полностью выходить на поверхность.

5. Выявленные обобщенные закономерности сложных теплофизических процессов, базирующиеся на использовании методов численного моделирования в сочетании с экспериментальным сопровождением, являются развитием физической модели тепломассопереноса при зажигании и распространении горения в массиве торфа и позволяют обосновывать технологические регламенты при использовании торфа, направленные на предотвращение и устранение аварийных ситуаций.

1. Пугач Л.И., Серант Ф.А., Серант Д.Ф. Нетрадиционная энергетика -возобновляемые источники, использование биомассы, термохимическая подготовка, экологическая безопасность: учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - 347 с. 1

2. Крупнов Р.А., Базин Е.Т., Попов М.В. Использование торфа и торфяных месторождений в народном хозяйстве: учебное пособие. -М.: Недра, 1992.-233 с.

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

4. Елгазин В.И. Основные сведения о пожарах и методах борьбы с огнем: учебное пособие. Томск: Изд-во ТПИ, 1968. - 65 с.

5. Субботин А.Н. Математическое моделирование распространения фронта пожара на торфяниках / Механика реагирующих' сред и ее приложения. Сб. научных трудов. Новосибирск: Наука, 1989. - С. 57-63.

6. Субботин А.Н. О некоторых особенностях распространения подземного пожара // Инженерно-физический журнал. 2003. -Т.76, №5. — С. 159-165.

7. Субботин А.Н. Влияние тепломассообмена на критические условия зажигания и горения торфяника // Сиб. физ.-техн. журн. 1992. -№.6.-С. 133-137.

8. Субботин А.Н. Закономерности развития подземного пожара при разных условиях тепло- и массообмена с внешней средой // Тепломассообмен ММФ. Минск: Изд-во НАНБ, 2000. - Т.4. - С. 224—231.

9. Субботин А.Н. Распространение торфяного пожара при разных условиях тепломассообмена с внешней средой // Пожаровзрывобезопасность. 2007. - Т.16. - № 5. - С. 42-49.

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

11. Лиштван И.И., Базин Е.Т., Гамаюнов Н.И., Терентьев A.A. Физика и химия торфа. М.: Недра, 1989. - 304 с.

12. Теплотехнический справочник: В 2-х т. / Под ред. В.Н. Юренева, Н.Д. Лебедева. -М.: Энергия, 1976. Т. 2. - 896 с.

13. Борисов A.A., Борисов Ал. А., Горелик P.C. Экспериментальные исследования и математическое моделирование торфяных пожаров / Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск: Наука, 1984. - С. 522.

14. Лупанов С.А., Зуева H.A. Обстановка, с пожарами в Российской Федерации в первом полугодии 2007 года // Пожарная безопасность. -2007. -№3. С. 93-96.

15. Лупанов С.А., Зуева H.A. Обстановка с пожарами в Российской Федерации за 9 месяцев 2008 года // Пожарная безопасность. 2008, №4.-С. 113-116.

16. Большая Советская энциклопедия. — М.: Изд-во «Советская энциклопедия», 1946. Т. 54. — 832 с.

17. Лазарев A.B., Корчунов С.С. Справочник по торфу. М.: Недра, 1982.-760 с.

18. Волков В.Н. Основы геологии горючих ископаемых: учебное пособие / Санкт-Петербургский государственный университет. — СПб.: СПбГУ, 1993. 235 с.

19. Смольянинов С.И., Маслов С.Г. Термобрикетирование торфа. -Томск: Изд. ТГУ, 1975. 108 с.

20. Логинов П.Е. Дополнительные материалы по Васюганскому торфяному месторождению за 1962 год. Торфяные месторождения центральной части Западно-Сибирской низменности. М.: Главгеологии РСФСР. Институт «Гипроторфразведка», 1962. - 71 с.

21. Российский статистический ежегодник 19991 М.: Госкомстат России, 1999. - 861 с. ;

22. Попов М.В., Шабаров A.M., Гущин. А.11. Энергетическое. : использование фрезерного торфа: М1:;Энергия;Л9741 - 304 с. '

23. Патент! РФ RU2259385. Способ переработки^ .торфа. / Котельников; А.И: Подзоров; Опубликован 2004. h ,

24. Казаков;, A.B. . Термическая,, конверсия?, низкосортных топлив применительно к газогенерирующим установкам:, диссертация на соискание ученой степени, кандидата технических наук:. Томский политехнический университет. Томск, 2002. - 304 с.

25. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Утверждена распоряжением Правительства: Российской; Федерации № 1234-рот28 августа 2003 года. ,

26. Медведев Ю.М. Утопи ть миллиарды. // Российская газета. 2010. -№5267 (188). : . • ■. ' .

27. Минеральные ресурсы Сибири и Дальнего Востока: Геолого-экономический обзор / В.И. Ботвинников. Сибирский научно-исследовательский, институт геологии, геофизики и минерального сырья. М.: Недра, 1975. - 191 с.

28. Возобновляемые источники энергии перспективы расширения их использования // Теплоэнергетика; - 1997. - №4; - С. 3-5.

29. Волков Э.П. Прогноз развития нетрадиционной энергетики в начале XXI века по данным XV конгресса Мирового энергетического совета // Теплоэнергетика. 1993. - №6. - С: 6-7. ' '

30. Афанасьев; А.Е.,: Чураев H.Bi Оптимизация процессов сушки и структурообразования в технологии торфяного производства. М.: Недра, 1992. - 288 с ,' .: , .

31. Никифоров В.А. Разработка торфяных месторождений и механическая переработка торфа. 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Выща школа, 1979. - 400 с.

32. Чулюков М.А., Чайков В.И. Торфяные пожары и меры борьбы с ними. -М.: Недра, 1969. 112 с. !

33. Александров А.А. Пожарная безопасность. М.: Приор, 1998. -208 с.

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

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

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

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

38. 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.

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

40. 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.

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

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

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

44. Доррер Г.А. Описание динамики лесных пожаров как управляемых динамических систем // Механика реагирующих сред и ее приложения. Новосибирск, 1989. - С. 76-89.

45. 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.

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

47. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров. Томск:I1. Изд-во ТГУ, 1981.-277 с.

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

49. Гришин A.M. Общая математическая модель лесных пожаров и ее приложения // Физика горения и взрыва. — 1996. — Т.32 №5. -С. 45-63.

50. 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.

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

52. Гришин A.M. Моделирование и прогноз катастроф. Томск: Изд-во ТГУ, 2003. - 4.1. - С. 33-38.

53. Гришин A.M. Моделирование и прогноз катастроф. Кемерово: Изд-во Практика, 2005. - 4.1. - С. 14-19.I

54. Гришин A.M., Зинченко В. И., Субботин А. Н. и др. Итерационно-интерполяционный метод и его приложения. — Томск: Изд-во ТГУ, 2004. 320 с.

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

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

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

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

59. Consalvi J.L., Porterie В., Loraud J.C. Dynamic and radiative aspects of fire-water mist interactions // Sci. and Tech. 2004. - Vol. 176. -P. 721-752.

60. Zekri N., Porterie В., Clerc J.P., Loraud J.C. Propagation in a two-dimensional weighted local small-world network // Physical review. -№71.-046121.-2005.

61. Porterie В., Zekri N., Clerc J.P., Loraud J.C. Influence des brandons sur la propagation d'un de forêt. // C.R. Physique. 2005. - №4. - P. 89-94.

62. Porterie В., Zekri N., Clerc J.P., Loraud J.C. Un Réseau de Petit Mondeo local àsites pondérés pour les feux de forêts // C.R. Physique. 2005. -№6.-P. 151-157.

63. Звягильская А.И., Субботин A.H. Влияние влагосодержания и тепло- и массообмена с окружающей средой на критическиеусловия возникновения очага низового пожара // Физика горения и взрыва. -1996. -№5. С. 99-106.

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

65. 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.

66. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1972. -560 с.

67. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. 2-ое издание. - М.: Энергия, 1978. - 480 с.

68. Померанцев В.В., Арефьев K.M., Ахмедов Д.Б. и др. Основы практической теории горения: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. -312 с.

69. Волокитина A.B., Софронов М.А. Классификация растительных горючих материалов // Лесоведение, 1996. -№3. С. 38-44.

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

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

72. ГОСТ 27314-91. Топливо твердое минеральное. Методы определения влаги.

73. ГОСТ 6382-91. Топливо твердое минеральное. Методы определения выхода летучих веществ.

74. ГОСТ 11022-90. Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности.

75. ГОСТ 2408.1-95. Топливо твердое. Методы определения углерода и водорода.

76. ГОСТ 2408.3-95. Топливо твердое. Методы определения кислорода.

77. ГОСТ 8606-95. Топливо твердое. Методы определения серы.

78. ГОСТ 28743-95. Топливо твердое минеральное. Методы определения азота.

79. ГОСТ 147-95. Топливо твердое. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисления низшей теплоты сгорания.

80. ГОСТ 17644-83. Торф. Методы отбора проб из залежей и обработки их для лабораторных испытаний.

81. ГОСТ 5396-77. Торф. Методы отбора проб.

82. Кулеш Р.Н., Субботин А.Н. Зажигание торфа внешним локальным источником тепла // Пожаровзрывобезопасность, 2009. Т. 18. -№4.-С. 13-18.

83. Kulesh R.N., Budkova S.S. Research of peat ignition conditions with change of different physical characteristcs // Modern Technique and Technologies. Tomsk: TPU Press, 2009. - P. 183-185.

84. ГОСТ 3044-77. Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования;

85. ГОСТ 9147-80. Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые; '

86. ГОСТ 4204-77. Реактивы. Кислота серная. Технические условия;89; ГОСТ 8448-78. Бензол каменноугольный иг сланцевый; Технические. условия. ■•■'';' V'. ' ; ■■;,

87. ГОСТ 2408.1-95. Топливо твердое. Методы определения углерода и водорода.' . ■ "■■'/'

88. ГОСТ 2408.3-95. Топливо твердое. Методы определения кислорода.

89. ГОСТ 8606-95. Топливо твердое. Методы определения серы.

90. ГОСТ 28743-95. Топливо« твердое минеральное. Методы определения азота;

91. ГОСТ 5583-78. Кислород газообразный технический; и . медицинский. Технические условия.

92. ГОСТ 1770-74. Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия.

93. ГОСТ 25336-82. Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры.

94. ГОСТ 4526-75. Реактивы. Магний оксид. Технические условия.

95. ГОСТ 83-79. Реактивы. Натрий углекислый. Технические условия.

96. ГОСТ 4108-72. Реактивы. Барий хлорид 2-водный. Технические условия. . '

97. ГОСТ 4145-74. Реактивы. Калий сернокислый; Технические условия.

98. ГОСТ ,127-76. Сера техническая. Технические условия.

99. ГОСТ 5853-51. Индикатор метиловый красный; Технические условия. . , .

100. ГОСТ 10929-76. Реактивы. Водорода пероксид. Технические условия.

101. ГОСТ 3118-77. Реактивы. Кислота соляная. Технические условия.

102. ГОСТ 4165-78. Реактивы. Медь II сернокислая 5-водная. Технические условия.

103. ГОСТ 10298-79. Селен технический. Технические условия.

104. ГОСТ 24363-80. Реактивы. Калия гидроокись. Технические условия.

105. ГОСТ 16539-79. Реактивы. Меди (II) оксид. Технические условия.

106. ГОСТ 3774-76. Реактивы. Аммоний хромовокислый. Технические условия.

107. ГОСТ 6341-75. Реактивы. Кислота янтарная. Технические условия.

108. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. -М: Энергия, 1972. 143 с.

109. ГОСТ 5494-95. Пудра алюминиевая. Технические условия.

110. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и! приборы: учебник. 3-е изд, перераб. - М.: Энергия, 1978. — 703 с.

111. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. -М.: Стандарты, 1972. 155 с.

112. Shenck H.Jr. Theories of engineering experimentation. Third edition. -McGraw Hill, New York, NY. - 1979.

113. Ясельский B.K., Кузнецов А.И. Дядик В.Ф. Обработка результатов измерений. Томск: Изд-во ТПИ, 1977. - 95 с.

114. Кузнецов В.А. Метрология. (Теоретические, прикладные иIзаконодательные основы): учебное пособие. М.: Изд-во стандартов, 1998. - 336 с.

115. И8.Рудзит Я.А. Основы метрологии, точность и надежность в приборостроении: учебное пособие. -М.: Машиностроение, 1991. -304 с.

116. Тойберт П. Оценка точности результатов измерений: пер. с нем. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 88 с.

117. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. JL: Энергия, 1978. -262 с.

118. ГОСТ 15130-69. Стекло кварцевое оптическое. Общие технические условия.

119. ГОСТ 13659-78. Стекло оптическое бесцветное. Физико-химические характеристики. Основные параметры.

120. ГОСТ 7622-72. Стекло органическое техническое. Технические условия.

121. Химия и переработка угля / В.Г. Липович, Г.А. Калабин, И.В. Калкчиц и др. М. Химия, 1988. - 336 с.

122. Шишаков Н.В. Основы производства горючих газов. М.: Государственное энергетическое издательство, 1948. - 479 с.

123. Гува А.Я. Краткий теплофизический справочник. Новосибирск: Сибвузиздат, 2002. - 300 с.