Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Романенко П.Н. Пожарная профилактика систем отопления и вентиляции учебник

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.6 Mб
Скачать

J0

0,1

0,2

0,3

O.it

0,5

0,6 Fg

Рис. 4.18. График зависимости 0 = / (Fo) для определения тем­ пературы па поверхности стенки, теплоизолированной древесиной

Линии 2—10 соответствуют температурным кривым 2—10 на рис. 4.14

Т емперат урн ый режим нетеплоемких печей может быть рас­ считан аналогично температурному режиму теплоемких печей.

Расчеты показывают, что температура на внешней поверхности нетеплоемких футерованных печей через 1—2 ч повышается до величин, опасных в отношении самовоспламенения соприкасаю­ щихся сгораемых материалов . Особенно опасны нетеплоемкие ме­ таллические печи без футеровки. Температура на их внешних по­ верхностях в области топливника может повышаться до 600° С.

При этом тепловой режим быстро выходит на стационарный и температуру на внешних поверхностях печи можно определить по уравнениям стационарной теплопередачи:

tw = t ' f - { t ' f - t " f ) ^ ,

(4.21)

где Ял.— сумма термических сопротивлений теплопроводности и тепловосприятию

110

 

Ro — полное

термическое

сопротивление

теплопередачи

 

 

 

і ? 0

=

1/а, +

8 / Х с т + 1 / а 2 ;

 

 

 

 

ccj,

0.2 — коэффициенты

теплообмена

соответственно

на внут­

 

ренней

и

внешней

поверхностях;

 

 

 

 

 

ö — толщина

 

стенки;

 

 

 

 

 

 

Х с т коэффициент

теплопроводности м а т е р и а л а

стенки.

Д л я

определения

 

коэффициента теплообмена

аг

температурой

поверхности twприходится

 

предварительно

задаваться,

т. е. задача

решается методом последовательных приближений .

 

 

 

Опытные значения температуры уходящих дымовых газов при­

ведены для некоторых типов печей в табл . 4.2.

 

 

 

 

Видно, что tyx может

повышаться до 640° С. П р о д у к т ы

горения

с такой высокой температурой часто отводятся стальными

трубами,

которые

нагреваются

т а к ж е до

величин,

опасных

в

отношении

самовоспламенения

сгораемых

материалов .

 

 

 

 

§ 4.3. Поверочный тепловой расчет печей

Одним из направлений, обеспечивающих снижение пожарной опасности печей, является правильный подбор их по теплоотдаче и конструктивное исполнение в соответствии с теплотехническим расчетом.

При поверочном расчете печей известными являются: теплопотери помещения, вид топлива, количество топок в сутки и их продолжительность, конструктивные размеры печи. Расчетом опре­

деляются требуемые или допустимые по нормам

теплоотдача

печи,

тепловое н а п р я ж е н и е топливника,

объем кладки

печи

и температу­

ра

на внешних теплоотдающих

поверхностях.

 

 

 

 

Теплоотдача печи Q определяется из условий,

принятых

проек­

том

теплоотдающих F и тепловоспринимающих

F'

поверхностей.

Чтобы исключить необходимость перегрева печей, величина тепло­

отдачи

д о л ж н а

быть

равна

или больше

теплопотерь

 

 

 

 

Q =

4fx

+ Чг?г

+ • • • +qnF„,

 

вт;

 

 

(4.22а)

 

 

Q =

Çi'f-V

+

42 F/

-f- q,'F,'

+

q/F/,

em,

 

 

(4.226)

F b

F'lt

F.,,

F2

, •

, Fn—площади

 

поверхностей

теплоотдачи

 

 

 

 

 

 

 

и тепловосприятия

отдельных эле­

 

 

 

 

 

 

 

ментов

 

печи,

м2;

 

 

 

 

 

 

<7i,Ç2> •••>Яп—нормативные

 

 

плотности

тепловых

 

 

 

 

 

 

 

потоков

на

теплоотдающих

поверх­

 

 

 

 

 

 

 

ностях

элементов печи,

вт/м2;

 

 

q'u

q./,

q'.Al q\ — нормативные

плотности

тепловых

 

 

 

 

 

 

 

потоков

соответственно

д л я

топлив­

 

 

 

 

 

 

 

ника, первого дымооборота, после­

 

 

 

 

 

 

 

дующих дымооборотов и колпака в

 

 

 

 

 

 

 

бесканальных печах,

вт/м2.

 

 

Нормативные плотности тепловых потоков приведены в табли ­

цах

4.8

и 4.9

[11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i l l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

 

 

 

 

 

 

Средние

величины

с/,, <у2, • • •, дп,

вт/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Открытые отступкн и ка­

Отступкн

к камеры ши­

Отступкн и

Перекрыша

на высоте

 

 

 

 

 

риной от 7 до

13 см, от­

печи 2,1 м и менее

 

 

 

 

 

меры

шириной

13 см и

крытые с

обеих

сторон,

камеры зак­

 

 

при толщи­

 

 

 

 

Открытые

более,

а также

отступкн

рытые, с

 

 

Тип

печей

поверхности

и камеры,

закрытые с

а также

закрытые с бо­

нижней и

при

толщи­

не свыше

 

 

 

 

 

боков и открытые вверху

ков и со дна, с

нижней

верхней ре­

не

14 см

14 см до

 

 

 

 

 

 

и

внизу

 

решеткой

и

открытые

шетками

и

менее

21 см вклю­

 

 

 

 

 

 

 

вверху

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чительно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Толстостенные в шту­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

катурке

или метал­

465—650

 

465—650

350—490

235—325

350—490

235—325

лическом

футляре

 

Толстостенные

израз­

580—700

 

580—700

435—525

290—350

435—525

290—350

цовые

 

 

 

 

Тонкостенные

весом

580—700

 

580—700

435—525

290—350

435—525

290—350

1000 кг

il

более

 

Тонкостенные

весом

525—640

 

525—640

395—490

 

200—240

395—480

200—240

до 1000

кг

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е . Для обеспечения пожарной безопасности предпочтительно принимать меньшие значения q\,q->, ••• ,q„.

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.9

 

 

величины q'u

q'*, q'3,

q'іг вт/м-

 

 

 

 

Тинлішо

 

<і'-і

Ч'з

 

Дрова

с

илажпостыо 25%

7000

5250

2700

3500

Торф

кускоиоіі с влажностью 3U%

6400

4650

235Û

3250

Каменный

уголь

6400

4650

2350

3250

Торф

брикетный

7000

4900

2550

32Ьи

Уголь

подмосковный

5800

4100

2350

2900

Уголь

бурый

5800

4100

2350

2900

Антрацит

 

5250

3700

2350

2900

П од тепловым напряжением топливника понимают количество тепловой энергии, выделившееся в топливнике за единицу времени, отнесенное к единице объема топливника. Повышение этой вели­ чины сверх допустимой ведет к увеличению температурных напря­ жений и разрушению кладки печи.

Тепловое напряжение объема топливника Е проверяется по формуле:

 

 

 

 

Е

=

шИт >,

' в , П > М '

 

 

 

( 4 ' 2 3 )

где Q — расчетные

теплопотери

отапливаемого помещения

или

 

 

теплоотдача

 

печи,

er;

 

 

 

 

 

m — продолжительность

топки, ч;

 

 

 

 

п — время

 

между

топками,

ч\

 

 

 

 

V,-

объем

топливника,

м3;

 

 

 

 

 

"Чт — к. п. д. топливника

(для топливников

с колосниковой

ре­

 

 

шеткой

г| т = 0,9) ;

 

 

 

 

 

 

•»1 к. п. д. печи

(для печей с колосниковой

решеткой при сжи­

 

 

гании

антрацита и = 0,75,

при сжигании

других

видов топ-

 

 

лив т ) = 0 , 7 ) .

 

 

 

 

 

 

 

Н о р м и р у е м а я

величина Е приведена в табл . 4.10. М а к с и м а л ь н о

допустимое ее превышение от нормируемых

величин

не

более

20%

[П] .

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

4.10

 

 

 

 

Тепловое

напряжение топливника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Топливо

 

 

Е,

вт/м3

Дрова влажностью 25%, торф кусковой влажностью 30%, подмос­

 

 

ковный

уголь,

бурые

угли

 

 

 

410 000

Горф

брикетный

 

 

 

 

 

 

 

440 000

•каменный

уголь

 

 

 

 

 

 

 

520 000

Антрацит

 

 

 

 

 

 

 

 

555 000

8 Зак.

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

113

Д л я

обеспечения

необходимой аккумуляции тепла

печью

и

предотвращения

ее перегрева

вес массива

печи G должен

быть

не

менее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qn

кг.

 

(4.24)

 

 

 

З.бсЛг

 

 

 

 

 

 

 

 

где Q

- теплоотдача

печи,

er;

 

 

 

 

п -

•время

между

топками,

ч;

 

 

 

с-

-теплоемкость

м а т е р и а л а

печи,

кдж/кгград;

 

 

- перепад температур массива печи в максимально разогре­ том состоянии и к началу следующей топки, принимаемый по табл . 4.11, град.

 

 

Таблица 4.11

Перепад температур массива печи [11]

 

Тип

печей

Ы, °С

Толстостенные

 

80

Тонкостенные весом 1000 кг и более

120

Тонкостенные весом менее 1000

кг

160

Температурный р е ж и м печей проверяется по методике, изло­

женной в § 4.2. Расход

топлива

В,

необходимый

для расчета тем­

пературы газов,

определяется

по

формуле:

 

 

 

 

 

В -

3,6 Q(m + n)

кг\ч,

 

(4.25)

 

 

 

Qpnr,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где QpH—низшая

 

теплота

сгорания

топлива,

кдж/кг.

 

Остальные

 

величины

имеют

те

ж е значения,

что и в

формуле

(4.23).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

4.4.

Конструктивное исполнение и расчет

 

 

 

 

противопожарных

разделок

 

 

В местах,

где

неизбежно

примыкание сгораемых конструкций

к поверхностям

элементов печи,

устраивают вертикальные

или го­

ризонтальные

 

противопожарные

разделки .

 

 

Вертикальные разделки устраивают в местах примыкания к поверхностям элементов печей стен и перегородок, а горизонталь­ ные — в плоскости перекрытий.

114

На рис. 4.19 показана схема устройства вертикальной раздел ­ ки, представляющей собой в к л а д ы ш из несгораемых материалов между поверхностью печи и сгораемой стенкой или перегородкой.

Рис. 4.19. Схема

устройства

вертикальной

про­

 

тивопожарной разделки

 

/ — п е ч ь;

2 — вертикальная разделка;

3 — перегородка,

вы­

 

полненная

из сгораемых

материалов

 

Вертикальные

разделки

выполняются с соблюдением следую­

щих требований:

разделки устраиваются на всю высоту печи или трубы и толщи ­ ной не менее толщины стены или перегородки;

разделки не перевязываются с печью или трубой во избежание трещин при осадке зданий;

8*

115

сгораемые потолочная подшивка и пол доводятся только до разделки;

размеры разделок, представляющие собой суммарную толщину стенок элемента печи и ширину вкладыша, д о л ж н ы быть не ме­

нее

величии, указанных

в

табл .

4.12.

 

 

 

Из табл . 4.12 видно,

что

размер разделки

зависит

от типа пе­

чей,

продолжительности

тонки и

защиты сгораемых

конструкций

от

возгорания.

 

 

 

 

 

Конструкции считаются защищенными от возгорания, если они

покрыты двумя слоями войлока,

пропитанного

в глиняном раство­

ре или другим несгораемым материалом, эквивалентным по терми­

ческому

сопротивлению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 4.20 показано устройство горизонтальных

разделок,

представляющих

собой

утолщение стенок трубы в месте ее про­

хода

через

перекрытие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К устройству горизонтальных разделок предъявляются следую­

щие

требования

[38,

39,

40,

41]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

во

избежание

образования

трещин

при

осадке

разделки

не

должны опираться на конструктивные элементы

перекрытия; меж­

ду разделкой н перекрытием оставляют з а з о р

2 см, который запол ­

няется несгораемым

материалом

(например,

глиняным

раствором

с

добавкой

асбестовой

мелочи

и

д р . ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высота разделки принимается больше толщины перекрытия на

величину

возможной

 

осадки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высота

разделки д о л ж н а

быть на 7 см выше сгораемой засыпки

в

чердачном

перекрытии;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пол над разделкой выполняется из несгораемых

материалов;

 

 

 

размеры

горизонтальных

разделок (такие

же,

как

и для

верти­

кальных) принимаются

в соответствии-с табл .

4.12

 

 

 

 

 

 

 

Р а з м е р ы разделок между дымовыми к а н а л а м и и печами и сго­

раемыми

материалами

в

лестничных клетках

предусматриваются

такими

же .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Несгораемые балки

д о л ж н ы

отстоять

от внутренних

поверхнос­

тей

дымоходов на расстоянии не менее 13 см.

 

 

 

 

 

 

 

Нормируются

т а к ж е

разделки между сгораемым полом и внут­

ренними

поверхностями

элементов печп. В частности, эти

раздел ­

ки

д о л ж н ы быть

не

 

менее:

 

 

 

 

 

 

 

см

и

 

 

 

 

при сгораемом основании до дна зольника —

14

до

дна

дымооборотов

21

см;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при несгораемом основании и сгораемом

полу

дно зольника

на уровне пола, до дна

последнего дымооборота

14

см,

до

дна

остальных

дымооборотов

21

см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практика и опыт показывают, что разделки, выполненные из

кирпича

и с соблюдением

выше

изложенных

требований,

обеспечи­

вают противопожарную защиту примыкающих к ним строительных конструкций.

116

Рис. 4.20. Устройство горизонтальных противопожарных разделок

а -

примыкание деревянных

балок

и ригелей

к дымоходу; 6"-ѵвеличенная

разделка

без

и з о і я -

цнн

войлоком; а -

в междуэтажном

перекрытии; г — в чердачном

перекрытии; а - в

чердачном

перекрытии

с учетом осадки

стен; е - в

междуэтажном

перекрытии

с

учетом

осадки'

стен-

/ - д ы м о в о й

канал; 2 - к н р п и ч н а я разделка; s -

деревянная

балка;

- / - д в а

слоя войлока,

пропи­

танного

глиняным

раствором; о - н е с г о р а е м ы н

материал; 5 - ц е м е н т н ы й

плинтус;

7 - п е р е к р ы т и е

 

до

осадки приподнято

на 4%

высоты

стены; S—перекрытие

после

осадки-

9—песок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

4.12

 

 

 

 

Величина разделок в перекрытиях и

стенах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

разделки,

см

 

Тип

печеіі

или

иных устройств

конструкция

конструкция

 

не

защище­

 

защищена

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на

от

возго­

 

от

возгора­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рания

 

 

ния

 

Отопительные печи периодического действия с

 

 

 

 

 

 

 

продолжительностью

топки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до 3

ч

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

 

 

25

 

свыше

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

 

 

38

 

Печи, отапливаемые газом с расходом газа 2 мг/ч\

 

 

 

 

 

 

 

отопительные печи длительного горения; квар­

 

 

 

 

 

 

 

тирные кухонные плиты, работающие на жид­

 

 

 

 

 

 

 

ком и твердом топливе; комбинированные

ку­

 

 

 

 

 

 

 

хонные плиты со встроенными котлами и

 

 

 

 

 

 

 

отдельные

котлы

квартирного

отопления

 

 

 

3S

 

 

25

 

Кухонные

плиты

на

предприятиях

общественного

 

 

 

 

 

 

 

питания

и

в

общежитиях; отопительные печи

 

 

 

 

 

 

 

в детских

и лечебных

учреждениях независимо

 

 

 

 

 

38

 

от продолжительности

топки

 

 

 

 

51

 

 

 

На рис. 4.21 приведен график изменения температур на древе­

сине за

разделкой

в области перекрытия при

испытании

теплоем­

кой печи. Опытами охвачен весь диапазон температурных

режи­

мов, представленных на рис. 4.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

Видно,

что

в

печах периодической

топки

кирпичная

разделка

в 25 и 38 см обеспечивает требования

пожарной

безопасности

по

прогреву

д а ж е

без

защиты сгораемых

конструкций от

возгорания.

Однако опыты показали т а к ж е , что при высоких температурах от­ ходящих газов и длительной топке в разделке появляются трещи­ ны, через которые могут выходить продукты сгорания. Поэтому при величине разделок в 25 см обязательна з а щ и т а древесины луч­

ше всего двумя слоями войлока, смоченного

в глиняном

растворе.

При использовании в качестве разделок

других строительных

материалов, а т а к ж е при экспертизе п о ж а р о в

от печного

отопления

возникает необходимость теплотехнического расчета разделок .

Специалистам пожарной охраны, как правило,

приходится

вес­

ти поверочный расчет разделок . При этом известны материал

раз­

делки, ее форма и размеры . Расчетом необходимо

определить

тем­

пературу в торце разделки .

Геометрически разделки представляют собой вертикальные или горизонтальные ребра на поверхностях элементов печи. Торцы ребер достаточно хорошо теплоизолированы, а боковые поверх­

ности

открыты и теплообмениваются

с о к р у ж а ю щ е й

средой. Исход­

ной температурой д л я расчета ребер

является температура в осно­

вании

ребра, приближенно р а в н а я

температуре

на поверхности

118

....

элементов печи при отсутствии разделок, которая изменяется во времени.

В настоящее время нет аналитического метода расчета темпе­ ратурного поля в ребрах при нестационарном тепловом режиме, а приближенные методы решения этой задачи весьма трудоемки. Поэтому в практике целесообразно предварительно рассчитать температуру в торце разделки при стационарном тепловом режи ­ ме. Если расчетная температура удовлетворяет требованиям по­ жарной безопасности, то нет надобности вести расчет температуры разделки при нестационарном тепловом режиме .

О

1 1 3 4

5 6 7 8 3

Ю

 

Расход

гаоа,нм3

 

Рис. 4.21. График изменения во времени

 

температуры на древесине

за

разделкой

 

/, 3, 5 и 9—кирпичная

разделка

в 38 см и про­

 

должительность топки

соответственно

3, б, 12 и

 

2-1 ч; 2, 6, S и 11—кирпичная

разделка

в 25 с и

 

и продолжительность

топки

 

соответственно

 

3,6.12 и 24 ч ; 4, 7, 10 и 12— кирпичная

разделка

 

в 12 см и продолжительность

топки

соответст­

 

венно 3, 6, 12 и 24 ч

 

 

При стационарном тепловом режиме температура в основании

ребра может

быть определена по уравнению

(4.21). Коэффициенты,

теплообмена

вычисляются по уравнениям

(4.12) или (4.16).

Д л я определения температуры на внешней поверхности трубы термические сопротивления, входящие в формулу (4.21), вычисля­ ются по уравнениям:

119

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ