Тепловой и воздушный режимы взрывоопасных помещений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Российская академия наук Сибирское отделение

ТЮМЕНСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

На правах рукописи

ШЛПОВЛЛ Анатолий Филиппович

ТЕПЛОВОЙ И ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМЫ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

01.04.14. - теплофизика и молекулярная физика

05.15.13. - строительств и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень 1092

Работа выполнена в Тюменском инженерно-строительном институте

^ - (

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор 3.Н.АНТИПЬлВ доктор технических наук ' З.Р.ХДЕВЧУК

доктор технических наук, профессор А.Б.ШАБАРОВ

Ведущая организация: ИПМ АН Украины им.И.Н.Францевича

1>.

Защита состоится . . . . V. ^. . . . 1992 г.

в 14.30 ..... на заседании специализированного совета

д C03.70.0I в Тюменском научном центре (г.Тюмень, ул.Таймырская, 74).

С диссертацией можно ознакомиться з библиотеке Тюменского научного центра.

Адрес для отзывов: 625026, г.Тюмень, ул.Таймырская, 74, к.211, научный центр РАН, ученому секретарю специализированного совета.

Автореферат разослан " Д-" С\П 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд.физ.-мат, наук, доцент

А.А.Губайдуллин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В экономике современного общества состояние топливно-энергетического комплекса играет важнейшую роль. Увеличение доли нефти и газа в производстве различных форм энергии вывели нефтегазодобывающие районы России на передний край народного хозяйства. В последние десятилетия резко выросла роль Западной Сибири (в частности, Тюменской области) как гл энергетической базы государства. Расширение с/арих л создание новых центров добычи углеводородного сырья требует увеличения объемов капитального жилищного строительства и создания инфраструктуры для нормальной работы и жизнедеятельности.

Ряд проблем, возникающих при обустройстве новых городов и поселков 'Тюменского Севера, стал предметом изучения многих научных коллективов страны, в том числе и коллектива, возглавляемого автором данной работы.

Разработка и широкое применение в регионе комплектно-блочного метода строительства с использованием легких ограждений стимулировала экспериментальное и теоретическое исследование теплозащитных характеристик легких панелей с учетом "мостов холода" и эксплуатационных и монтажных особенностей.

Экспериментально и теоретически изучались тепловые и воздушные режимы в производственных помещениях, в том числе на компрессорных станциях, где значительны теплоизбытки на рабочих местах.

Применительно к задаче создания оптимального внутреннего климата в жилых и рабочих помещениях рассматривалось внедрение в практику новых перспективных систем отопления и теплоснабжения: безэлеваторной системы отопления и бескомпенсаторной прокладки трубопроводов.

Предложены рациональные схемы вентиляции, которые позволяют значительно уменьшить загазованность и пожароопасность рабочих помещений. На данном этапе работы и потребовалось внимательное изучение физико-химических свойств дисперсных систем. Выяснилось, что обеспечение воздушного режима и взрывобезопасности помещений часто решается одними и теми же инженерными методами.

Актуальность проблемы определяется разработкой и внедрением новых интенсивных и эффективных технологий в народное хозяйство, сочетающихся с теоретическим и экспериментальным исследованием проблем и предложением новых методов расчета и нормативных материалов. Конечным результатом работ автора является экономия топлива и энергии при одновременном улучшении условий труда и быта.

Цель работы состоит в комплексном решении крупной научной проблемы, включающей разработку теоретических основ и практических способов создания тепловых, воздушных и взрывобез-опасных режимов в производственных и жилых помещениях,которые имеют преимущество в экономии материалов и энергии при их создании по сравнению с ранее применявшимися способами. Основные задачи исследований:

1. Разработать физико-математическую модель расчета тепло-потерь легких ограждающих конструкций сооружений нефтегазопроводов с учетом неоднородности тепловых потоков.

2. Выполнить натурные обследования воздухопроницаемости стыковых соединений блок-боксов.

3. Для разработки мероприятий по поддержанию тепловых воздушных и безопасных режимов пожаровзрывоопасных помещений провести изучение основных физико-химических характеристик дисперсных систем с высокой теплотворной способностью и низкой температурой воспламенения.

4. Создание методик и исследование основных параметров взры-ваемости материалов с высокой теплотворной способностью.

5. Разработка основ расчета аварийной вентиляции с учетом основных характеристик физико-химической активности.

6. Поиск основных перспективных направлений по разработке

и внедрению инженерных систем поддержания тепловых, возду"лнь.-х и безопасных условий пожаровзрывоопасных помещений. Методика исследований. 3 процессе ньгл-гных исследований автор основывался на общих принципах системного подхода.

Разработка практического применения исследований включала теоретическую проработку вопросов, моделирование, проверку адекватности в лабораторном эксперименте и окончательную апробацию в опытно-производственных условиях. При этом осуществлялась и обратная связь "от практики - вновь к теории",

что позволило уточнить ряд теоретических модеяьнных положений в процессе исследования.

В целях углубленного изучения явлений и их формализации были использованы современные методы исследования: математическая статистика, многофакторное планирование эксперимента, теория оптимизации, микроскопические электронографи-ческие исследования и др. Расчеты и анализ выполнялись на ЭВМ.

Комплексное исследование теплового, воздушного и взры-вобезопасного режима помещений нашло отражение в регионально-отраслевом решении проблемы, включающем организационно-технологические, материальные, конструкционные решения.

Задача оптимизации стыков легких ограждений решалась на основе методов механики сплошных сред при наличии пор и физико-химической механики, теории оптимизации и математического моделирования. : ::

Впервые комплексно исследовалась работа вентиляции с учетом физико-химических характеристик и параметров взрывае-мости, что позволило обосновать методику расчета вентиляции для взрывоопасных помещений.

Научная новизна. В работе исследованы, сформулированы и научно обоснованы основы и принципы создания и поддержания теплового, воздушного и взрывобезопасного режимов сооружений и внедрены новые более надежные и экономичные системы теплоснабжения, отопления и вентиляции.

Указанные принципы заключаются в разработке новых аналитических и экспериментальных методов комплексного рассмотрения возможностей повышения производительности труда посредством усовершенствования энергетических инженерных систем, контроль безопасного протекания технологических процессов и улучшения условий труда.

Для комплексного решения задачи по температурно-воздуш-ному режиму пожаровзрывоопасных помещений в работе решаются следующие основные научные задачи:

1. Аналитическое решение задачи тепловых потерь через наружные ограждения с учетом теплофизических и конструктивных особенностей легких наружных ограждений.

2. Поддержание теплового режима помещений с учетом теплопос-

туплений от технологического оборудования и инженерных систем теплоснабжения и отопления.

3. Экспериментальная проверка физико-математической модели тепловой защиты легких ограждений.

4. Изучение вопросов инфильтрации воздуха через наружные ограждения, классификация стыковых соединений и разработка рекомендаций по уплотнению стыков.

5. Разработка теоретической модели и экспериментального метода получения монодисперсной фракции частиц порошка при выносе из кипящего слоя.

6. Разработка методики исследования нижнего концентрационного предела воспламенения и распространения пламени в поточной установке как монодисперсного, так и полидисперсного материалов .

7. Обоснование физииеской модели расчета аварийной вентиляции пожаровзрывоопасных помещений в зависимости от основных характеристик: концентрации, н.к.п.в., теплотворной способности материалов и т.д.

Впервые, благодаря комплексному изучению тепловых, воздушных и взрывоопасных условий, удалось качественно и количественно "увязать" в единый комплекс теоретические и экспериментальные работы с массовым внедрением. Основные защищаемые научные результаты:

1. Создание впервые аналитических и численных методов расчета основных элементов тепловой защиты с учетом инфильтрации, неоднородности распределения температур и наличия "мостов холода" для легких ограждающих конструкций типа блок-боксы.

Экспериментальная проверка достоверности разработанной модели в лабораторных и натурных условиях.

2. Разработка методик с последующим исследованием основных закономерностей и параметров воспламенения и взрываемости аэровзвесей и методов флегматизации процессов горения в 'технологическом оборудовании и вентиляционных системах.

3. Предложенную автором физико-математическую и экспериментальную модель для разделения тонких материалов на фракции в восходящем потоке воздуха.

4. Разработанные с участием автора системы создания и поддержания заданных условий пожаровзрывоопасных помещений.

5. Эффективность внедрений результатов работы. Практическая ценность работы состоит в осуществлении возможности решения следующих проблем:

- круглогодичное поддержание температурных и воздушных режимов помещений;

- расчет теплопотерь легких ограждений с учетом "мостов холода";

- определение температур на поверхностях легких панелей при неоднородности температурных полей;

- гидравлический расчет с применением ЭВМ безэлеваторных систем отопления и внедрение их в Западной Сибири;

- расширение области применения СК-труб;

- особое большое практическое значение имеет работа для создания безопасных условий труда на предприятиях с применением дисперсных материалов;

- исследованы основные характеристики, влияющие на параметры взрываемости: дисперсность, концентрация, физико-химический состав материала, теплотворная способность, равномерность распределения частиц в цилиндре и в поточной установке;

- впервые получен устойчивый фронт пламени в области н.к.п.в;

- разработана аналитическая методика расчета выноса монодисперсных материалов из состава исходного полидисперсного материала, разработана программа расчета и построения на ЭВМ интегральной кривой и распределения частиц при воздушной сепарации.

Задачи, решаемые в работе, являются составной частью проблемы, включенной в следующие научно-технические программы:

а) Комплексная программа работ на 1986-1990 годы по совершенствованию конструкций тепловых сетей и защите трубопроводов от коррозии (задание 10, Госстрой );

б) программа 01.07 - задание Госстроя № ИИ-14 от 16.09.85;

в) программа "Нефть и газ Западной Сибири" (Минвуз). Реализация в промышленности. Результаты исследований включены во Всесоюзный нормативный документ СНиЛ "Отопление,, вентиляция и кондиционирование воздуха", в котором отражены особенности строительства в Западной Сибири энергетическо-

го комплекса.

Некоторые результаты расчета теплозащитных свойств легких наружных ограждений включены в ведомственный нормативный документ "Инструкция по теплотехническому расчету легких ограждающих конструкций боксов с теплопроводными включениями", 1983 г.

Предложенные методы оценки теплопотерь с последующим разрывом "мостов холода" внедрены в СибНИШгазстрое г.Тюмени и тресте "Мегионгазстрой" в г.Нижневартовске.

Системы отопления внедрены на объектах треста "Иртыш-сантехмонтаж" Минмонтажспецстроя СССР, а новизна подтверждена авторским свидетельством за № 1556239.

Методики и результаты исследований характеристик взры-ваемости используются Всесоюзным алюминиево-магниевым институтом (г.Санкт-Петербург), Всесоюзным институтом противопожарной обороны, ОКТБ ЙПМ АН У1фаины, ИЧМ АН Украины и другими ведущими организациями народного хозяйства.

Подтвержденный экономический эффект, полученный от внедрения результатов исследований в практику проектирования, монтажа, эксплуатации, а также на предприятиях по созданию безопасных условий труда составил более 2,5 млн.руб. Кроме этого работа имеет большое социальное значение. Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 18 международных, всесоюзных и республиканских конференциях, симпозиумах, совещаниях, семинарах, в том числе:

Состояние, меры по улучшению работы промышленной вентиляции в г.Киеве и области, Киев,1967; IX Республиканская конференция по вопросам испарения, горения и газодинамики дисперсных систем, Одесса,1969; научная конференция молодых исследователей, Киев,1970; X Всесоюзная конференция по актуальным вопросам испарения и горения и газовой динамики дисперсных систем, Одесса, 1970; Ш Всесоюзное научно-техническое совещание по вентиляции и защите атмосферного воздуха,М., 1975; региональная научно-техническая конференция "Вопросы гигиены окружающей среды в районах с высокоразвитой нефтяной, нефтехимической и химической промышленностью,Уфа, 1977; УП научно-техническая конференция, Тймень, 1978; конферен-

ция по охране труда на предприятиях Крайнего Севера,Якутск, 1978; Всесоюзная конференция по оптимизации трубопроводного транспорта нефти и газа, Москва, J979; областная научно-практическая конференция, Тюмень, I960; конференция "Опыт и проблемы новой техники и передовой технологии на строительстве объектов народного хозяйства области, Тюмень, 1981 конференция "Развитие прогрессивных методов градостроительства в сложных природных условиях", Нижневартовск, 1982; всесоюзная конференция "Нефть и газ Западной Сибири", Тюмень,1985; областная научно-методическая конференция "Опыт и проблемы повышения качества подготовки специалистов", Тюмень, 1985; областная научно-практическая конферен- . ция, Тюмень, 1987; международная конференция университетов СССР и Канады, Тюмень, 1991.

Диссертация базируется на результатах исследований, выполненных автором и в соавторстве при его ведущем участии на кафедре теплогазоснабжения и вентиляции ТюмИСИ. Численные расчеты распределения температур на поверхностях легких ограждающих конструкций выполнены совместно с Горко-венко А.И., отдельные результаты по тепловой защите блок-боксов получены совместно с Гербером А.Д., определение изотерм на внутренней и наружной поверхностях: алюминиевой панели с эффективной теплоизоляцией проведено совместно с Аксеновым Б.Г.

В проведении лабораторных исследований гидравлических режимов СК-труб принимали участие Семячкин Б.Е., Ильин В.В., в разработке программы и испытаниях БЭСО в натурных условиях принимали участие Ходаковский И.Н. и Хвощ С.М. В разработке физико-математической модели горения двухфазных потоков принимал участие Барлас P.A.

Большую методическую помощь при исследовании основных характеристик взрываемости оказали Алексеев А.Г., Недин В.В., Нейков О.Д.

В экспериментальных исследованиях взрываемости газодисперсных систем принимали участие Тохтуев В.Г., Олишовец В.А., Працько А.Г., Циделко Т.И.

Внедрение результатов исследований в практику промыш-

ленных исследований было бы невозможно без помощи Лунен-кова O.A., Янчева И.И., Проценко Г.В., Гулько A.A., Сур-гина М.Н., Стефурака Б.И. и др. Всем названным лицам автор выражает искреннюю благодарность.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из 2г.б нзяменований, списка работ автора из 65 наименований и приложения, в т.ч. 293 стр. основного текста, 12 стр. таблиц (23 ыт.), 87 стр. рисунков, '-тр. списка обце"! геретурь; ;; &зтсра и 18 стр. прилокекия.

В настоящее время имеет место высокий уровень развития различных разделов теплотехники, в частности, теплообмена, процессов горения и т.п. Однако, широкому практи-

та предшествовали работы по разработке основ теории и методик экспериментальных исследований (Богословский В.Н., Еахман H.H., Баратов А.Д.,Гейдон А.Г., Глассмен И., Гордон А.,Зельдович Я.Б..Ильинский В.А.,Каменев П.П., Льюис Б.,Михеев М.А.,Нигматуллин Р.И.,Семенов И.Н., Соколик A.C., Стыркович М.А.,Фокин К.Ф., Франк-Каменецкий Д.А., Хитрин Л.Н.,Шлихтинг Г.,Щелкин К.И. и др.). К шестидесятым годам из-за сложности процессов основы теории и методологии были разработаны применительно, главным образом, к теплообмену для традиционных методов строительства и процессов горения газовых смесей. Работы этих авторов решали задачи теплообмена, процессов горения и взрывов,определялись запросами практики до шестидесятых годов. С развитием предприятий переработки дисперсных материалов, а также освоением новых энергетических комплексов появилась необходимость в дальнейшем развитии теоретических и экспериментальных исследований тепловых режимов помещений.

Например, с развитием нефтегазового комплекса широкое распространение получили мобильные сооружения (блок-боксы). Как следует из работ автора, теплообмен в них в значительной степени определяется теплофизическими и конструктивными особенностями и, в особенности, местами с пониженными термическими сопротивлениями ("мостами холода").

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ческому использованию

взрываемос-

В работе проведены комплексные исследования характеристик, определяющих тепловые и воздушные режимы наиболее характерных предприятий энергодобывающей промышленности и порошковой металлургии.

В целом работа состоит из трех взаимосвязанных задач:

- тепловой режим взрывоопасных помещений;

- взрываемость продуцируемых в помещения материалов с высокой теплотворной способностью и- методов борьбы с этими явлениями;

- разработка л внедрение более экономичных и эффективных систем создания и поддержания тепловых и воздушных режимов взрывоопасных зданий и сооружений.

I. Тепловая защита легких ограждающих конструкций. Развитие нефтегазодобывающей промышленности в Западной Сибири, а также в районах Крайнего Севера потребовало быстрейшего решения вопросов создания мобильных (сборных и передвижных) инженерных зданий для компрессорных станций, котельных установок и т.д. Наружные ограждения таких объектов выполнены из легких материалов. С учетом сурового климата и тяжелых условий труда в районах Севера поставлена задача создания комфортного микроклимата в таких помещениях. Действующие нормы и правила по строительной теплотехнике (в частности, последнее издание СНиПа и "Пособие по теплотехническому расчету ограждающих конструкций зданий") являются достаточными при теплотехнических расчетах традиционных ограждающих конструкций. Однако, указанным выше зданиям присущи специфические особенности, что потребовало нового подхода к методике теплотехнических исследований и расчета как ограждающих конструкций, так и зданий в целом. Эти особенности заключаются в следующем:

1. Наличие большого числа теплопроводных включений в местах стыковки панелей и крепления ребер жесткости;

2. Большая разница тепловой инерции по глади панели и в зонах теплопроводных включений;

3. Значительная воздухопроницаемость в местах стыковки панелей.

Предлагаемая ниже методика теплотехнических расчетов позволяет учесть вышеперечисленные факторы и дает инженер- II -

ный способ расчета теплопотерь легких ограждений. *

На рис. I изображена модель панели, из которых выполняются ограждающие конструкции.

Для данного вида панелей теплопроводными включениями являются стыки и ребра жесткости, которыми может быть усилена панель.

Как уже было отмечено, характерной особенностью теплопередачи такой панели является наличие значительного градиента температур на поверхностях панели вблизи теплопроводных включений, что, с учетом большого коэффициента теплопроводности металлической обшивки, приводит к значительным продольным (по осям X и У) тепловым потокам ^х и Я'У и, в конечном счете, к дополнительным потеря;/: тепла. Для .¡плсания стационарной теплопередачи автором разработки предложена система уравнений, описывающая температурные поля на внутренней и наружной поверхностях панели (начало системы координат помещено в центр внутренней поверхности панели) .

Для выполнения расчетов на ЭВМ система уравнений приведена к виду:

■д2и . ЭЧ,

^♦^-ки.+ка^кН.-о.

(I)

Восемь граничных условий, необходимых для решения задачи (I), выглядят следующим образом:

ВЬ = 3±2 Эх Зх

.Эк = Лк -кгк

Зх Зх ьг

3\/ Э\| 1ъ

В1 - и ~ Ь зу " Зу. е^

-12-

при Х - + С1, (2) при Х= ~С1 ,

при = + $ , при ^ = - (з 1

»у) Дг^-М) ~ темпеРатУРы на внутренней и внешней поверхностях панели;

дГ. ^^ ~ коэффициенты теплообмена на этих ' поверхностях,принимаемые соглас-

но СНиПа;

^-В ^-Н ~ температуры внутреннего и наружного воздуха;

- теплопроводность материала обшивки;

Ц. - термическое сопротивление теп-лоизолятора;

_До - теплопроводность теплоизолятора. Система уравнений (I) справедлива и для части панели (фрагмента), ограниченной теплопроводными включениями, например, ребрами жесткости.

Для решения системы (I) составлена программа на ЭВМ, позволяющая определить температурные поля111(Х а также рассчитать тепловые потери через панель и приведенное сопротивление теплопередаче:

й= Г Ах [^[^-"^(хл/ДсК/, (3)

а о

а

где Ц - тепловой поток через панель;

-Ц соответственно температуры на внутренней и наружной поверхностях легких ограждений;

' О. В ~ геометрические размеры панели, соот-

ветственно по осям абцисс и ординат. - 13 -

йПР

(4)

Теплотехнический расчет выполнялся с учетом подогрева инфильтрующегося воздуха до температуры в помещении по уравнению, предлагаемому автором работы.

0"Ср ("^-"Ц), (5)

где О* - массовый расход инфильтрующегося воздуха,

определяется экспериментально;

£р - удельная теплоемкость воздуха;

+ - температура внутреннего воздуха;

-I-11 - температура воздуха, инфильтрующегося в помещение.

Решение системы (I) получено на ЭВМ ЕС-1061 с помощью программы, составленной на алгоритмическом языке "Фортран--4". Программа основана на методе иттерадий, при этом каждое уравнение системы решалось методом прогонки.

Результатом расчетов явились значения температур на внутренней и внесшей поверхностях панели (фрагмента) в узлах прямоугольника, а также теплопотерь 0. и приведенного сопротивления (в программе даны значения ). 2. Исследования физико-химических параметров материалов. При получении и переработке порошков образуются взвешенные частицы, которые частично поступают в атмосферу производственных помещений и накапливаются на оборудовании при недостаточно эффективной вентиляции. Поскольку металлические порошки обладают повышенной активностью к взрыву, цехи, в которых имеется тонкодисперсная пыль взрывоопасных материалов, относятся к взрывоопасным.

Указанные обстоятельства вызвали необходимость проведения специальных исследований активности порошков легких металлов и на их основе создания эффективных методов предупреждения пожаров и взрывов. Учитывая многообразие факторов, влияющих на взрываемость металлических порошков, в качестве основного был принят экспериментальный метод исследования. В процессе выполнения данной работы проведены исследования дисперсного состава порошков мельче 50 мк, разработана методика изменения концентрации в реакционном сосуде, получены монодисперсные порошки, усовершенствована методи-

- 14 -

ка исследования характеристик взрываемости газовзвеси во взрывной камере и разработана методика исследования горения двухфазных потоков в трубах.

Разработанная методика исследований горения двухфазных потоков предусматривает создание (после воспламенения) фронта пламени, не зависящего от внешнего теплового источника; изменение положения фронта пламени за счет изменения концентрации частиц в процессе опыта; определение предельной концентрации и критической скорости распространения пламени и изучение кинетики изменения концентрации порошка в реакционной трубе. Для каждого вида исходного порошка экспериментально определяли величину навески и расход воздуха. Определение предельных концентраций, при которых наблюдается распространение пламени, осуществлялось путем отделения твердой фазы от газовой среды на фильтр АФА-18.

Нижний концентрационный предел, при котором наблюдалось горение вне зоны расположения инициатора,для исследованных порошков изменяется от 85 ыг/л до 130 мг/л, что несколько превышает н.к.п., которые получены во взрывной камере в зоне расположения воспламенителя.

При исследовании распространения пламени необходимо располагать данными о дисперсном составе горящего порошка, так как скорость распространения пламени в значительной степени зависит от крупности.

Для принятого способа создания пылегазового потока разработан аналитический метод расчета весового распределения частиц по крупности в выносимой фракции порошка из кипящего слоя. В сепарационном пространстве рассматривается ламинарное течение, установившееся в трубе круглого сечения. При расчете использовался закон изменения скорости в поперечном сечении трубы в зависимости от радиуса и расстояния точки от края трубы, а также закон Стокса. Ниже приводится общая зависимость, полученная в результате теоретических исследований т>

]Т'(ВП (6)

где - диаметр частиц, скорость витания кото-

рых не превышает

- суммарное распределение порошка в рассматриваемом сечении;

О % .

где 2 - радиус трубы;

- расстояние до края трубы;

общий вес фракции, проходящей через сечение трубы.

На рис. 2 приводятся сравнительные результаты разделения частиц по крупности, рассчитанные по разработанной методике с экспериментальными данными автора. Достоверность эффективности сепарации подтверждается микрофотографией полученных узкофракционных частиц сферического магния.

Учитывая достаточно малый период индукции относительно выноса порошка заданной фракции во времени, принято, что воспламенение происходит при фракционном составе, соответствующем начальному моменту выноса.

Определение предельных концентраций и критической скорости распространения пламени начинали с концентрации порошка 500-800 мг/л. Зажигание порошка в опытах происходило практически мгновенно при достижении пылевым облаком зоны расположения воспламенителя. При недостаточной концентрации наблюдается воспламенение отдельных частиц. Дальнейшее увеличение концентрации приводит к образованию зоны реакции. При некоторой концентрации 'порошка, характерной для каждого материала, фронт пламени находится в зоне расположения воспламенителя. При уменьшении скорости движения воздуха скорость распространения фронта пламени становится больше скорости движения запыленного потока и фронт пламени опускается. При уменьшении концентрации до некоторой величины, при которой теплоотвод превышает теплопривод в зоне горения, пламя затухает.

Для выносимой фракции порошка скорость распространения пламени рассчитывали по скорости движения фронта пла-

мени и пылегазового потока. Минимальная скорость движения пламени находится в области 10-11 см/сек. В табл. I приводятся результаты исследования предельной концентрации и критической скорости распространения пламени при известной крупности выносимого порошка.

Таблица I

Наименование порошка

Размер частиц¡Предельная

:концентрация, МК :при которой ¡распространяется пламя, _: мг/л

Скорость распространения пламени,

см/с

АЖХС

ПАМ

АМЦ-1

АМЦ-3

ПП-4

0-15 0-14 0-15 0-13 0-16

130 85 105 100 90

10,2 10,7 10,7 10,5 11,0

Как свидетельствуют результаты проведенных исследований, величина н.к.п., полученная во взрывной камере, меньше предельной концентрации распространения пламени, которая получена в поточной установке, что объясняется, очевидно, увеличением коагуляционной способности тонких порошков и влиянием источника воспламенения, так как в зоне расположения нагретой спирали температура значительно повышается. Естественно, наличие в зоне реакции внешнего источника тепла нарушает тепловой баланс и приводит к уменьшению н.к.п.

3. Исследование параметров взрываемости аэровзвесей. В работе основное внимание было уделено разработке и усовершенствованию методик проведения исследований взрываемости полидисперсных порошков. Основным достоинством и отличительной особенностью разработанной с участием автора методики от известных является система распыления, обеспечивающая достаточно равномерную концентрацию порошка в облаке, качественную диспергацию и контроль концентрации путем отбора проб в любой точке взрывной камеры.

Взрывной цилиндр, имеющий объем 4000 см3, снабжен современной аппаратурой для подготовки, проведения взрыва и регистрации результатов испытаний.

- 17 -

Результаты проведенных исследований распределения концентрации по высоте и сечении реакционного сосуда позволяют сделать вывод о достаточно равномерном распределении концентрации в интервале 0,3 - 0,4 сек, т.е. в момент воспламенения порошка.

Учитывая существенное влияние,оказываемое на характеристики взрываемости порошков, крупности и удельной поверхности, было проведено исследование гранулометрического состава и удельной поверхности порошков.

Важными показателями, характеризующими взрывоопасность порошков, являются максимальное давление при взрыве и скорость нарастания давления.

Исследование влияния концентрации порошка в воздухе на давление, развиваемое при взрыве и скорость нарастания давления, начинали серией взрывов, распыляя пробы порошка с массой 0,1; 0,2; 0,4; 1,0; 3,0; 7,0; 10,0; 15,0; 20,0; 40,0 г.

Минимальную массу пробы принимали в области предлагаемого уровня нижнего концентрационного предела взрываемости. Каждый опыт, в случае удовлетворительного совпадения результатов (расхождение не более 20% ), повторяли дважды. При большем расхождении проводили дополнительные взрывы.

После обработки осциллограмм давлений определяли и проводили вторую серию взрывов (около 20) в области н.к.п.в. Максимальные давления взрыва для большинства порошков находятся в области концентрации порошков от I до 2 кг/м3. При уменьшении размеров частиц величина концентрации порошков, при которой наблюдается максимальное давление, снижается. Так, если для более крупных порошков ПА и ПП-4 максимальному давлению соответствует N -2^2,5 кг/мЛ , то для мелкого порошка ПАК-4 N = кг//и3»т.е. приближается к стехиометри-ческой.

Величина максимальных давлений всех порошков находится в области 0,6 МПа. Более мелкий порошок ПАК-4 давал при взрыве максимальное превышение давления 0,8 МПа. В наших опытах максимальные навески распыленных порошков были равны 40,0 г, а соответствующие им концентрации 5-9 кг/м3.

Наибольшие значения скорост;: нарастания давления соот-- 18 -

ветствуют области концентрации, при которой наблюдались максимальные давления, т.е. 1-2 кг/м3.

При увеличении концентрации выше 2,0 - 2,5 кг/мэ скорость нарастания давления уменьшается.

Скорость нарастания давления изменяется от 23Р ЫПа/сек (АМЦ-3) до 8,0 МПа/сек (МПФ-4).

У всех исследованных нами порошков наблюдались закономерность роста давления и скорости нарастания давления с увеличением концентрации до некоторой предельной величины. Дальнейшее увеличение концентрации приводит к падению давления и скорости нарастания давления.

Падение давлений будет наблюдаться до определенной величины, характерной для каждого порошка. Определение предельных взрывоопасных концентраций обуславливается необходимостью предупреждения внезапных взрывов при протекании различных технологических процессов.

При уточнении н.к.п. в области концентрации между минимальными значениями, при которых наблюдался взрыв, и ближайшим меньшим значением концентрации, при котором взрыва не было, выбирали значения концентрации, отличающиеся друг от друга на величину не более 10 %. Опыты начинали с больших значений концентрации. Область н.к.п. считалась установленной в случае отсутствия взрывов не менее, чем в шести опытах при одном значении концентрации. В случае взрыва переходили к распылению навесок порошков, обеспечивающих создание концентрации ближайшей меньшей величины.

Различие н.к.п. взрываемости алюминиевых порошков вызвано, в основном, крупностью и формой частиц.

При определении н.к.п. в опытах последовательно создавали все более низкие концентрации порошков, пока не достигали такой величины, при которой уже не наблюдалось появления пламени, ни повышения давления. Минимальные : значения н.к.п. имеют порошки магния фрезерованного (15 мг/л) и ПАМ (30 мг/л). Максимальные значения н.к.п. имеют порошки АЖХС (100 мг/л) и ПА (120 мг/л).

Температуру воспламенения порошка определяли, распыляя порошок в вертикальной трубчатой печи. Внутренний диаметр реакционной трубки печи равен 40ым, длина 600 мм, максималь-

- 19 -

ная температура - 1200°С.

Возникновение взрыва аэровзвеси зависит как от концентрации порошков,.так и от наличия источника воспламенения. За минимальную температуру воспламенения газовзвеси принимали регулируемую температуру, при которой нарушается тепловое равновесие системы.

Распыленный порошок после печи попадает в специальную камеру с огнегасительными решетками. Для осаждения тонких частиц предусмотрен тканевый фильтр.

Для исследованных порошков распыляемая навеска составляла 200 мг/л, т.е. соответствовала концентрации 400-600мг/л, т.е. значительно превышающей н.к.п. Максимальная температура печи в центральной части у стенки контролировалась тер-мопаро'й.

За воспламенением наблюдали при прохождении порошка между нижним концом реакционной трубки печи и огнегаситель-ным патрубком камеры.

При отсутствии воспламенения температуру повышали на 20°С. В случае воспламенения порошка опыты на ближайшей более низкой температуре, не вызывающей воспламенения порошка, повторяли шесть раз.

Наряду с минимальной температурой воспламенения порошка, характеризующей его взрывоопасность при относительно длительном пребывании в зоне с повышенной температурой, важным показателем взрывоопасности порошка является минимальная энергия воспламенения, т.е. энергия выделение которой даже за очень незначительный отрезок времени (например, в виде искры механического или электрического происхождения) способно воспламенить порошок.

Наименьшую температуру воспламенения имели порошки магния фрезерованного а наибольшую - ПА (1000°С). Соответственно минимальная энергия воспламенения для вышеуказанных порошков нагретого тела равняется 210 и 1Г70 (табл.2).

В настоящее время одним из наиболее эффективных средств борьбы с пожарами и взрывами при производстве и переработке порошков, является регулирование процентного содержания кислорода в газах. Для исследования взрываемости порошков в газе с пониженным содержанием кислорода разработана специаль-

- 20 -

ная схема газоподготовки.

Для выбора эффективного инертного газа приводились исследования наиболее взрывоопасной алюминиево-красочной пудры (ПАК-4) в среде азота, двуокиси углерода, аргона и геля.) Для порошков на алюминиевой основе был принят азот. Так как порошки магния и ПАЫ воспламенялись в числом азоте, в качестве инертной среда для вышеуказанных порошков использовался аргон.

1фоме инертных газов проводились исследования влияния негашенной извести на взрываемость порошков фрезерованного магния. Исследования показали, что активность магний-известковых смесей, принимаемых для десульфации чугуна, значительно снижается по сравнению с чистым магнием.

Результаты исследований характеристик взрываемости полидисперсных порошков приводятся в сводной таблице 2.

Таблица 2.

Наимено-:+ вание Б ми- :дР мак- :н.к.п. :Ма :Макс.содерж.

нимально симальн. • : а"» : 0г в сис-

порошков: • / : МПа/с: воздух

А* \ МПа : /иг/л

•

:макс:ср:не :восп. ; : :воспл:

ПА 1000 1,170 0,6 120 2ф 1ф 12,0 12,5

Ш-4 870 1,080 0,6 ■80 2Ц) 9Р 7,0 7,5

ПАК-4 520 0,328 0,8 45 21,0 13р 6,8 7,8

ПАЫ 480 0,287 0,5 30 21р 12£> 0,003 0,5

АМЦ-1 700 0,625 0,6 70 8р 6,0 6,5

АМЦ-2 600 0,440 0,6 45 19р 8р 1,0 1,5

АМЦ-3 650 0,520 0,5 55 23Р 6,5 1,0 1,5

АЖХС 900 1,170 0,6 100 12р ф 9,0 9,5

450 0,246 0,6 20 12р 7,0 0,003 0,05

ШФ-4 - 350 0,210 15 8р Ц) 0,003 0,05

35 % ШФ-4 +

+ 65^ СаО 800 0,900 1,2 400 7,3 4,5 -

Известно значительное влияние удельной поверхности диспергированных материалов как на воспламеняемость, так и на

- 21 -

взрываемость металлических порошков. Исследование влияния крупности затруднено из-за сложности разделения полидисперсных материалов на отдельные фракции.

В разработанной установке для разделения мелких порошков на фракции используется воздушная сепарация в восходящем потоке воздуха в сочетании с последующим отделением твердой фазы от газовой среды в циклоне и фильтре. Унос фракции называется гидродинамическим воздействием газового потока на частицы при выбросе диспергированного материала в надслой-ное пространство. Выделенная фракция разделяется дополнительно в циклоне. Более грубые порошки осаждаются в бункере. Наиболее тонкие частицы газовым потоком уносятся из циклона и улавливаются в фильтре.

Нами исследованы параметры взрываемости различных по крупности порошков магния и алюминия марки ПЛ. В диапазоне крупности частиц более 50 мк отдельные фракции порошков выделяли просевом через сито.

Для самых мелких из исследованных партий порошков алюминия с (¿с , равным 6,5 и 8 мк, температура воспламенения составляет 6Ю-650°С. С увеличением крупности частиц температура воспламенения порошков алюминия резко возрастает, особенно для фракций крупнее 25-30 мк. Температура воспламенения порошков алюминия пиротехнического крупностью 41 мк составляет 980-Ю00°С.

При определении н.к.п. порошки алюминия - до 32 мк воспламенялись нагретой до температуры 1000-1Ю0°С спиралью. Более крупные порошки воспламенялись от спирали, и ввиду этого были применены воспламенители диаметром 3-5 мм из пирофорной смеси с магниевым порошком.

Величина н.к.п. возрастает прямо пропорционально крупности частиц и равна для алюминиевых порошков с с!^ = 8 мк. и о1с = 85 мк соответственно 55 и 90 г/м3.

Исследование влияния крупности частиц на температуру воспламенения ПП-4 и М^ температуру воспламенения определяли, распыляя порошок в вертикальной трубчатой печи. У алюминиевых порошков, как показали исследования, температура воспламенения резко возрастает с увеличением крупности частиц. Температура воспламенения магниевых порошков в мень-

- 22 -

шей степени зависит от дисперсности.

Минимальная температура воспламенения пудры Ш-4 равняется 630°С, а для фракций с (1й=8мк. находится в области Ю00°С. Для порошков АЛ^ при с(й~ 1Ь МК и С^са 245ллк температура воспламенения соответственно равняется 640° и 900°С.

Для оценки влияния крупности на взрываемость были исследованы также порошки алюминия и магния. Максимальные приращения давления для порошков мельче 50 мк наблюдаются при концентрациях 1,5 + 1,6 кг/м3, а для более крупных - 2,0 т + 2,5 кг/м3.

Для исследования влияния 1фупности частиц мельче 50 мк на взрываемость использовали фракции, полученные разделением

сапарационной установке.

На рис.3 приводится пример результатов экспериментальных исследований влияния 1фупности на рост давления взрыва для порошков магния сферического, разделенного автором по разработанной методике.

4. Разработка и внедрение эффективных систем теплового и воздушного режимов.Важное место в энергетической программе занимают вопросы снабжения общественных и производственных зданий тепловой энергией.

Проблемы экономии охватывают не только экономию топлива и тепловой энергии, но и рациональное и экономное использование систем обеспечения температурно-воздушных режимов помещений.

В работе приводятся результаты разработки и внедрения с участием автора установок создания и поддержания тепловых и воздушных режимов применительно к пожаро- и взрывоопасным помещениям.

В результате изучения воздушного режима в турбинном зале компрессорных станций магистральных газопроводов в условиях Тюменской области установлено, что основными вредностями в указанных помещениях являются теплоизбытки.

Для определения тепловыделений работающего агрегата проводили натурные исследования температурного поля на его поверхности. Температурные измерения проводили с помощью хро-

полидисперсных порошков

и ПП-4 на разработанной нами

мель-копелевых термопар. Термопары на поверхности турбины крепили к наружной изоляционной прокладке, которую приклеивали к горячей поверхности турбины.

Вся поверхность газотурбинной установки была разбита условно на пять зон:

- входная часть турбины;

- зона камер сгорания;

- зона турбины;

- зона выброса продуктов сгорания;

- поверхность газохода, предназначенного для удаления продуктов сгорания в атмосферу.

Результаты расчета тепловыделений от турбины по зонам приведены в таблице 3.

Таблица Ь

Зона ъь, м ! : М и, °С : л-Ьо, ; °С °с : Ьх/(гл2 - гр) 0.1 Ьт

I 1,2 8,67 35 25 ю 7,44 645

П 3,0 16,25 100 25 75 7,Б6 9582

Ш 1.5 7,54 120 25 95 9,30 6664

1У 2,0 13,00 200 25 175 10,76 24479

У 1,5 61,23 50 25 25 6,7С 10272

Полное расчетное тепловыделение всей установки (^составляет 51642 Вт.

Автором разработана схема местного отсоса (рис.4 ), в результате внедрения которой тепловыделения в помещение уменьшились, ориентирово чно, на порядок.

Строительство

и эксплуатация сооружении В 3; щадаой Сибири осложняются климатическими условиями региона. Для поддержания температурных режимов зданий основные теплопотери компенсируются системами отопления. Улучшение теплового режима зданий и экономичное расходование тепловой энергии могут быть обеспечены при автоматическом регулировании тепло-подачи в здания. Введение средств местного автоматического регулирования теплоподачи позволяет также повысить эффективность работы системы отопления.

Существует несколько типов безэлеваторных систем. Наиболее перспективны системы с гравитационными подмешиванием, одна из которых разработана в Тюменском инженерно-строительном институте с участием автора (рис.5 ). Система имеет следующие достоинства: отсутствие элеваторного узла, что упрощает монтаж узла ввода в здание; сокращение необходимого для нормальной работы систем отопления перепада давления; уменьшение диаметров магистральных трубопроводов за счет повышения температурного перепада между подающей и обратной магистралью.

Принципиальная схема безэлеваторной системы отопления с регулируемой тепловой производительностью представлена на рисунке 5.

Система работает следующим образом. Высокотемпературная вода поступает по трубопроводу I в главный стояк 2. В верхней точке теплоноситель расходится по опускным стоякам 4-5-6, где вода охлаждается. После транзитных стояков вода движется в обратный трубопровод 7 и возвращается к источнику тепла. После стояка 4 вода подмешивается к высокотемпературной воде из трубопровода I, понижая температуру в главном стояке до допустимой по санитарным нормам.

Для увеличения тепловой и гидравлической устойчивости работы системы нагревательные приборы лестничной клетки и мусорокамеры рекомендуется присоединять по предварительно включенной схеме, особенно в северных районах. Избыточный перепад давления в теплосети компенсируется соответствующей дроссельной шайбой.

Таким образом, использование в безэлеваторной системе отопления с регулируемой тепловой мощностью и большим ИДД, перегретой воды и полного перепада давлений тепловой сетл повышает эффективность системы. Ло сравнению с типовой элеваторной системой отопления сметная стоимость - сокращается на 6-8%, расход радиаторов - на 5-7%.

Система внедряется на жилом комплексе нефтяников в г.Нижневартовске.

Важной частью централизованного теплоснабжения являются тепловые сети, капитальные затраты на которые нередко составляют 50% от стоимости источника тепла. Материалоемкость тепловых сетей можно снизить за счет применения материалов

более высокого качества и более совершенных технологических решений.

Известно, что для компенсации температурных удлинений, возникающих в трубопроводах при транспортировке высокотемпературных продуктов, традиционно применяют специальные устройства - компенсаторы. Применение компенсаторов значительно увеличивает капитальные вложения в тепловые сети.

В 70-е годы в практику строительства трубопроводов вошел новый способ прокладки, который получил название бескомпенсаторного .

В ШС им. Патона предложен метод непрерывной компенсации осевых деформаций магистральных трубопроводов, введением в конструкцию труб компенсаторов-гофров.

Ндвые трубы отличаются от обычных наличием винтовых гофров, непрерывно компенсирующих продольные деформации при изменении температуры, внутреннего давления и других осевых воздействий (например, деформации грунтов). Конструкция труб приспособлена к спиральному способу изготовления, что позволяет придать процессу их производства непрерывный характер. Число гофров на рулонной полосе зависит от осевой деформации, которую необходило компенсировать. Разработаны варианты с гофром по середине полосы, с двумя гофрами по краям, с опорным гофром по середине и краям и, наконец, с гофрами, расположенными равномерно по всей ширине полосы.

Самокомпенсирующиеся (СК) трубы конструкции ЮС им. Патона обеспечивают непрерывную компенсацию температурных и других осевых деформаций по всей длине трубопровода.

Бескомпенсаторный способ прокладки тепловьгх сетей позволяет резко сократить расход тепла за счет снижения теплопроводности изоляции, расход железобетона за счет частичной либо полной ликвидации железобетонных каналов, колодцев, компенсаторов ниш, неподвижных опор, расход металла за счет частичного или полного устранения компенсаторов и наиболее эффективной формы теплотрассы. Резкое уменьшение массивных железобетонных элементов,в свою очередь, приводит к уменьшению трудозатрат и сокращению сроков строительства. При этом особенно следует отметить сокращение ручного и тяжелого физического труда. Прокладка тепловых сетей без установки железобетонных каналов и габаритных П-образных компенсаторов позволяет уменьшить ширину траншеи и, следова-

- 26 -

тельно , ширину грунта, что в значительной мере сберегает зеленые насаждения и окружающую среду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты по материалам исследований включены во Всесоюзный и ведомственный нормативные документы и заключаются в следующем:

I. Теоретически и экспериментально исследованы процессы взрываемости и горения поли- и монодисперсных материалов, характерных для предприятий порошковой металлургии.

Экспериментальные исследования выполнены в следующих направлениях:

а) Разработаны экспериментальные установки для исследования основных параметров взрываемости полидисперсных и монодисперсных материалов: давления (Р ), скорости нарастания давления (V ), температуры воспламенения ( "Ь ), концентрации распыленных порошков ( Я ), нижнего концентрационного предела взрываемости (н.к.п.в.), процентного содержания кислорода (% 02).

б) Для разработанных экспериментальных установок предложена методика выполнения экспериментальных исследований: создание и контроль равномерной аэровзвеси, определение дисперсности частиц, системы газоподготовки и основных физических параметров взрываемости ( "Р , V » "Ь > н.к.п.в. Д 0^»

Ж ).

в) Для полидисперсных смесей впервые удалось образовать равномерную аэровзвесь и контролировать динамику изменения концентрации во времени.

г) Впервые экспериментально установлено, что во время взрывов металлических порошков происходит неполное сгорание частиц. С увеличением концентрации частиц полнота сгорания снижается даже при стехиометрической концентрации по кислороду и составляет всего 20 -г 30 %.

д) Математическая модель процесса сепарации позволяет определить фракционный состав частиц, полученных в результате сепарации. Предполагается, что исходный фракционный состав известен, его масса достаточно велика и сепарацион-ная установка работает конечное время. Достоверность мате-

матической модели проверена экспериментально и позволяет исключить дорогостоящий эксперимент по определению фракционного состава выносимых частиц твердой фазы. Математическая модель используется при исследовании, как оказалось, одного из наиболее важных факторов, влияющих на основные характеристики взрываемости.

е) Разработанная установка разделения материалов на фракции, позволила исследовать влияние крупности материалов на основные параметры взрываемости ( Р , V > "Ь > н.к.п.в.).

ж) Экспериментальные и теоретические исследования физических процессов взрываемости и горения позволили разработать рекомендации по флегматизации взрываемости при получении дисперсных материалов и созданию температурно-воздушных режимов взрывоопасных помещений.

з) Экспериментально установлены закономерности основных параметров взрываемости от концентрации частиц, из которых получены следующие выводы:

- При увеличении концентрации частиц во взрывной цилиндре давление и скорость нарастания давления сначала увеличиваются, а затем, после достижения некоторой критической величины, начинают уменьшаться.

- Установлено, что н.к.п.в. существенно зависит от

.крупности частиц, поэтому для его определения предварительно необходимо знать его дисперсность и химический состав. В.работе для известных диапазонов крупности для порошков алюминия, магния и сплавов на их основе получены величины н.к.п.в., которые изменяются от 15 мг/л до 400 мг/л.

- В зависимости от крупности и химического состава экспериментально получены предельные допустимые содержания кислорода в среде инертных газов, при которем происходит воспламенение.

к) Предложенная сепарационная установка впервые позволила создать двухфазный контролируемый поток (порошок-воздух) с известной концентрацией и крупностью материала с последующим определением н.к.п.в. Момент воспламенения и образования критического фронта пламени зафиксирован на кинопленке.

2. Теоретически и экспериментально исследованы парамет-

- 28 -

ры тепловых и воздушных режимов наиболее характерных взрывоопасных помещений (наземные сооружения нефтегазопроводов: блок-боксы, СИЗ).

В процессе исследований экспериментально установлено:

а) Существующая методика расчета тепловой защиты зданий не позволяет получить объективные данные по температур-

но-воздушным режима« мобильных сооружений (блок-боксы и СхСЗ). Для взрывоопасных сооружений существенными оказались тепло-потери, где имеются места с пониженными термическими сопротивлениями (стыковые соединения, ребра жесткости : "мосты холода").

б) Показано значительное влияние на теплопотери инфильтрации воздуха.

в) Установлена неоднородность температурных полей по глади панели (стандартная методика оперирует с однородными температурными полями).

г) Экспериментальные результаты получены посредством впервые разработанной методики определения инфильтрации воздуха, учета изменения температур на поверхности панели, определения приведенного термического сопротивления "мостов холода".

д) С целью исключения дорогостоящих экспериментальных исследований была разработана математическая модель определения теплопотерь боксов, учитывающая их основные теплофизи-ческие и конструктивные особенности.

е) Математическая модель представляет собой квазитрехмерное уравнение теплопроводности, содержащее коэффициенты, зависящие от основных теплофизических и конструктивных параметров блок-боксов. Частным случаем этой модели является уравнение, описывающее теплопотери через стыки панелей.

ж) В результате решения дифференциальных уравнений определялись поле температур на поверхности панели, теплопотери через панели с учетом "мостов холода". Сопоставление

с температурными полями, полученными экспериментально, подтвердило достоверность разработанной физико-математической модели.

з) Впервые установлено, что в зависимости от теплофизических неконструктивных особенностей, теплопотери, полученные по предлагаемой методике, могут отличаться в несколько

- 29 -

раз от теплопотерь, рассчитанных по стандартной методике.

и) Расчет позволил получить новое приведенное термическое сопротивление, которое дает возможность правильно вычислить теплопотери по стандартной методике. Этим исключается необходимость использования сложного математического аппарата в инженерных расчетах.

3. По результатам аналитических и лабораторных исследований разработаны усовершенствованные и внедрены инженерные системы обеспечения температурно-воздушных режимов помещений, по работе которых предлагаются следующие выводы:

а) Разработанная безэлеваторная система отопления (БЭСО) позволяет обеспечить заданный тепловой режим помещения независимо от колебания наружных температур в результате гвдравлический и тепловой устойчивости. Новизна системы подтверждается авторским свидетельством.

б) Натурные и лабораторные испытания гидравлических

и теплотехнических режимов эксплуатации самокомпенсирующихся труб позволили определить эффективность теплоснабжения зданий и сооружений.

в) В результате натурных испытаний тепловыделений на компрессорных станциях удалось разработать местный отсос, на поверхности которого удалось уменьшить тепловыделения на порядок, а температуру понизить с 200°С до 45°С.

г) Все разработанные системы температурно-воздушных режимов обеспечили значительный экономический эффект, а также имеют большое социальное значение, отмеченные в актах внедрения.

Основное содержание диссертации освещено в следующих публикациях.

Монографии и пособие

1. Шаповал А.Ф. Общая теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция применительно к условиям Западной Сибири//Мин-вуз РСФСР: Тюмень. - 1985.

2. Шаповал А.Ф. и др.Особенности сооружения теплопроводов в районах Западной Сибири.-М. :ВНИИ0ЭНГ, 1988.

3. Шаповал А.Ф. и др. Некоторые особенности теплового режима зданий и сооружений с легкими ограждающими конструкциями.-

д - экспеРиленшслычые данные • - теоретический росчеш

Рис. I. а) Модель панели » б) Распределение температур на внутренней и

наружной поверхностях панели с учетом влияния "мостов холода" - 31 -

*

Рис. 2. Ингегральные кривые распределения порошка ПА при сепарации по разработанной методике

Рис. 3. Влияние крупности порошка магния на рост давления взрыва

Рис. 4. Принципиальная схема местного отсоса

<4

[ар

г с':.

—■■— р.

Рис. 5. Безэлеваторная система отопления с регулируемой тепловой мощностью

- М. :ШИЮЭНГ, 1989. '

4. Шаповал А.Ф. Воздушный, тепловой и безопасный режимы пожа-ро- и взрывоопасных помещений//Нефтяная и газовая промышленность: сер.Техника и технология добычи нефти и газа и обустройство нефтяных месторождений. - Ы. : ШИИОЗНГ, 1990.

Научные статьи и изобретения

5. Шаплвал А.Ф. и др. О методике определения нижнего концентрационного предела воспламенения потока с увязкой//Тезисы докладов 1У научной конференции аспирантов и молодых исследователей. - Киев: ИПМ АН УССР, 1970.

6. Шаповал А.Ф. и др. Фракционирование мелких металлических порошков// Сб. Технология получения новых материалов. - Киев: Ш АН УССР, 1972.

7. Шаповал А.Ф. и др. О методе определения скорости распространения пламени в запыленных потоках в области критической концентрации// Сб.Физика аэродисперсных систем. - Киев: Вшца школа. - 1973. - Вып.9.

8. Шаповал А.Ф. и др. Изучение распределения частиц по крупности при воздушной сепарации // Проблемы теплоснабжения и вентиляции в условиях климата Восточной Сибири: Межвузовский сб.научных тр. -Иркутск. - 1977.

9. Шаповал А.Ф. .Методика исследования инфильтрации воздуха через стыковые соединения блок-боксов// Нефтепромысловое строительство. - М.- 1982. - Вып.9.

10. Шаповал А.Ф. Исследование процесса разделения дисперсной фазы по крупности в лабораторных условиях//Совершенствование методов и расчетов систем теплогазоснабжения и вентиляции: Межвузовский сб. научн.тр.- Л,- 1982.

11. Шаповал А.5. Неразрушающий контроль качества стыковых соединений//Современная технология возведения зданий и сооружений: Межвузовский тематический сб.научн.тр.- ЛИСИ. - 1985.

12. Шаповал А.Ф. Технология производства гофрированных труб для тепловых сетей//Нефтяная промышленность : Научно-технический сб.тр./ВНИИОЭНГ. - М.- Вып.П. - 1989.

13. Шаповал А.Ф. Экспериментальные исследования активности дисперсных материалов с высокой теплотворной способностью// Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных мес-торождений/ЭИ. - Вып.9.-М.-1990.

14. Шаловал А.Ф. Определение избыточного тег."", поступающего в помещение компрессорной станции//Нефтяная и газовая промышленность: Сер. Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности. -М.: ШИИОЭНГ. - 1991.-Вып.3. -с.26-27.

15. Шаловал А.Ф. Расчет тепловых потоков через ограждения сооружений нефтегаг0пр0Б0Д0в//Нефтяная и газовая промышленность.-М. - 1991.

16. Шаповал А.Ф. и др. Исследование характеристик взрываем'.с-ти металлических порэижов на основе алюминия//Сб.научн.тр. IX Республиканской конференции по вопросам испарения, горения и газодинамики дисперсных систем. - Одесса. - 1969.

17. Шаповал А.Ф. и др. Исследование влияния содержания кислорода в защитных газах на взрываемость металлических порошков// Сб.научн.тр. X Всесоюзной конференции по актуальным вопросам динамики дисперсных систем. - Одесса. - 1970.

18. Шаповал А.Ф. и др. Влияние крупности частиц на воспламенение и параметры взрыва, дисперсгированных порошков алюминия и магния// Сб. Предупреждение внезапных взрывов газодисперсных систем. - Киев: Наукова думка. - Вып. 66. - 1971.

19. Шаповал А.Ф. и др. Взрываемость порошков алюминия,•магния и некоторых сплавов на основе алюминия// Сб.Предупреждение внезапных взрывов газодисперсных систем. - Киев:Наукова думка.-Вып. 45.- 1971.

20. Шаповал А.Ф.,Алексеев А.Г. Инертная газовая среда, как средство предупреждения внезапных взрывов порошков.алюминия, магния и сплавов на основе алюминия//Сб.Предупреждение внезапных взрывов газодисперсных систем. - Киев:Наукова думка.-197I. - с.73.

21. Шаловал А.Ф.,Барлас P.A. Оценка необходимой энергии инициатора при воспламенении газовзвеси//Сб.Материалы и изделия, полученные методом порошковой металлургии/ШМ АН УССР. -Киев.-1975. - с. III.

22. Шаповал А.Ф., Недин В.В. Методика и результаты определения минимальной температуры воспламенения газовзвеси//Сб.Предупреждение внезапных воспламенений порошков и взрывов газодисперсных систем/ИПЫ АН УССР: Наукова думка. - Киев.- 1975.-с. 51.

23. Шаловал А.Ф. .Тохтуев В.Г. Исследование минимальной темпе-

ратуры воспламенения аэрогелей металлических порошков//Сб.Предупреждение внезапных воспламенений порошков и взрывов газодисперсных систем/ИПМ АН УССР: Наукова думка. -Киев.-1975. -с. 63.

24. Шаповал А.Ф.,Диков В.В. Результаты исследований характеристик воспламенения и взрываемости порошков и некоторых сплавов .на их основе//Сб.Предупреждение внезапных вопламенений порошков и взрывы газодисперсньг-: су.стйм/ИЛМ Л.'-! УСЗРгКиев/Йг-г- "г-думка. - 1975.- с.106.

25. Шаповал А.Ф., Тихоненков Б.П. Натурные исследования загазованности воздушной среды на предприятиях нефтегазодобывающей промышленности Западной Сибири//Тезисы докладов конференции Гигиена.окружающей среды в районах с высокоразвитой нефтяной, нефтехимической промышленности.-Уфа.-1977. - с.30.

26. Шаповал А.Ф.,Иванов В.И. и др. Некоторые особенности тепловой защиты сооружений газовой промышленности в условиях Крайнего Севера//Сб .'Материалов конференции Охрана труда на предприятиях Крайнего Севера/ВЦСПС ВЦНИИОТ.- Якутстк.- 1978.-с. 162.

27. ШапоЕал А.Ф., Терехов Г.А. К вопросу аспирации теплоизбытков с поверхности газовых турбин компрессорных станций магистральных газопроводов//'Тезисы докладов Всесоюзной конференции по оптимизации трубопроводного транспорта нефти и газа.-М. 4-1979.-с.51.

28. Шаповал А.Ф.,Козин Ю.П. и др. Натурные исследования воздухопроницаемости через стыки в блок-боксах типа Б12А//Развитие комплектно-блочного строительства: Сб.тр.ШМИСТ.-М.-1980.

29. Шаповал А.Ф..Горковенко А.Л. Определение теплопотерь легких ограждающих конструкций//Сб.тр. Вопросы нормирования в строительной светотехнике и климатологии/НИИСФ. -М.- 1983.

30. Шаповал А.Ф.,Ермакович Д.Е. и др. Применение транспортабельных автоматизированных блочных установок в Западной Сибири/Нефтепромысловое строительство:Экспресс-информация. -Вып.2.-М.- 1986.

31. А.с. 1133555 СССР МКИ£(И// 33/38 Способ применения воз-духопроницаемсоти строительных конструкций. В.В.Миронов,А.Ф.шаповал, В.С.Стариков, Е.А.Нецветаев - 3645394, заявл.15.08.83; опубл. 07.01.85.

32. Шаловал А.Ф.,Горковенко А.И. Инструкция по теплотехническому расчету легких ограждающих конструкций боксов с теплопроводными включениями/ Миннефтегазстрой, СибНИП^газстрой.-Тюмень.-1983.

33. Шаповал А.Ф., Ильин В.В. Бескомпенсаторная прокладка трубопроводов с электронагревом//Монтачс сантехнических и вентиляционных ус-тройств:Экспресс-информация.- Зап.5.-М.-1986.

54. _У;Ловс1л А.З., .LibvtH B.B. Предварительное термическое напряжение при бескомпенсаторной прокладке//Тезисы докладов Актуальные проблемы строительства. - Воронеж. - 1987.

35. Лаповал А.Ф., Гербер А.Д. и др. Математические методы расчета теплопотерь через теплопроводные включения// Автоматизация и телемеханизация в неЬтякой промышленности//ЭИ. -М.-Зып.З. - 1990.

36. A.c. 1556239 ¡¿ш F 24 Ю 3/02 Система отопления здания. И.Н.Ходаковский, А.Ф.Шаповал, С.Э.Ходаковская - заявл. 18.04.88; опубл. 8.12.1989, л- 4458337/29-06.