2019-3_Стр. 19-25

УДК 536.46

Р.С. Волков, доц., канд. техн. наук;

Д.С. Сивков, аспирант;

В.М. Гумеров, студент

(Национальный исследовательский Томский политехн. ун-т);

И.Р. Хасанов, гл. науч. сотр., д-р техн. наук (ФГБУ ВНИИПО МЧС России)

СКОРОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИСПАРЕНИЯ КАПЕЛЬ ВОДЫ С РАЗЛИЧНЫМ КОМПОНЕНТНЫМ СОСТАВОМ

 Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ
в рамках научного проекта 18-38-00007 мол_а.

Аннотация. С использованием средств высокоскоростной видеорегистрации (до 6 · 10⁵ кадров в секунду), а также кросскорреляционного оптического комплекса на базе твердотельного импульсного Nd:YAG лазера выполнено экспериментальное исследование процесса высокотемпературного (до 900 К) испарения капель воды с различным компонентным составом. Размеры капель варьировались в диапазоне 0,05–1,6 мм. Рассмотрены случаи конвективного (в потоке газа) и радиационного (стационарное размещение) нагрева капель. Использованы три разные методики расчета массовых скоростей испарения капель и впервые показаны особенности, которые необходимо учитывать для получения корректных значений скоростей. Установлены диапазоны изменения массовых скоростей испарения воды  в широком интервале температур (373–900 К) для различных компонентных составов. Определены типы примесей, которые  или существенно интенсифицируют процесс испарения воды, или не оказывают на него существенного влияния. Сформулированы практические рекомендации по эффективному использованию воды с разным компонентным составом в целях максимального снижения температуры продуктов горения.

Ключевые слова: высокотемпературное испарение воды, капля воды, примеси, массовая скорость испарения, продукты горения, высокотемпературный газовый поток

Список литературы

1. Пиджаков, А.Ю., Решецкий Ф.Н., Гаврилова О.В. Применение авиации МЧС России при тушении лесных пожаров // Вестник Санкт-Петербургского ун-та ГПС МЧС России. 2011. № 1. С. 68–71.

2. Москвилин Е.А. Применение авиации для тушения лесных пожаров // Пожарная безопасность. 2009. № 1. С. 82–92.

3. Параметры сброса воды авиационными средствами при тушении лесных пожаров / Н.П. Копылов, И.Р. Хасанов, А.Е. Кузнецов, Д.В. Федоткин, Е.А. Москвилин, П.А. Стрижак, В.Н. Карпов // Пожарная безопасность. 2015. № 2. С. 49–55.

4. Коршунов Н. Авиационное тушение лесных пожаров: эффектность репортажей и эффективность технологий // Авиапанорама. 2011. № 4. С. 10–13.

5. Высокоскоростная видеорегистрация разрушения водяных снарядов при свободном падении в воздушной среде / Волков Р.С., Н.П. Копылов, Г.В. Кузнецов, П.А. Стрижак, И.Р. Хасанов // Пожарная безопасность. 2015. № 4. С. 109–115.

6. Стрижак П.А. Численное исследование условий испарения совокупности капель воды при движении в высокотемпературной газовой среде // Пожаровзрывобезопасность. 2012. Т. 21, № 8. С. 26–31.

7. Unsteady temperature fields of evaporating water droplets exposed to conductive, convective and radiative heating / V. Kuznetsov, M.V. Piskunov, R.S. Volkov, P.A. Strizhak // Applied Thermal Engineering. 2018. Vol. 131. P. 340–355.

8. Integral characteristics of water droplet evaporation in high-temperature combustion products of typical flammable liquids using SP and IPI methods / G.V. Kuznetsov, P.A. Strizhak, R.S. Volkov, O.V. Vysokomornaya // International Journal of Thermal Sciences. 2016. Vol. 108. P. 218–234.

9. Volkov R.S., Strizhak P.A. Measuring the temperature of a rapidly evaporating water droplet by Planar Laser Induced Fluorescence // Measurement. 2019. Vol. 135. P. 231–243.

10. Терехов В.И., Пахомов М.А. Тепломассоперенос и гидродинамика в газокапельных потоках. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009.

Материал поступил в редакцию 26.03.2019 г.

Волков Роман Сергеевич – доцент, кандидат технических наук. E-mail: romanvolkov@tpu.ru;

Сивков Дмитрий Сергеевич – аспирант. E-mail: dss6@tpu.ru;

Гумеров Владислав Мансурович – студент. E-mail: gumerov10@gmail.com

(Национальный исследовательский Томский политехнический университет).

Адрес: ул. Ленина, д. 30, г. Томск, 634050, Россия.

Хасанов Ирек Равильевич – главный научный сотрудник, доктор технических наук (ФГБУ ВНИИПО МЧС России).

Адрес: мкр. ВНИИПО, 12, Балашиха, Московская область, 143903, Россия