ΠΡΟΦΙΛ ΕΤΑΙΡΕΙΑΣ  | ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ |  ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ - ISO |  ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ  |  LINKS |  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

 
 
Βιβλιοθήκη
ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ
ΠΥΡΑΣΦΑΛΕΙΑΣ
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ
ΔΟΧΕΙΩΝ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΑ
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ - ΠΗΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ
ΔΟΚΙΜΕΣ ΚΑΤΑΣΒΕΣΤΙΚΗΣ
ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ
ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΩΝ
ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΑΣ ΚΑΙ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ
ΠΥΡΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΥΡΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΤΙΡΙΩΝ
ΑΥΤΟΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΤΑΣΒΕΣΗΣ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΥΡΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ

 

Μετάδοση της Θερμότητας

Εισαγωγή

Καίτοι η χημεία και η μηχανική των ρευστών είναι σημαντικές στη μελέτη της καύσης, μπορούμε να παραλείψουμε τη μελέτη τους για στοιχειώδεις ποσοτικούς λόγους. Όμως, για να αναπτύξουμε τη δυνατότητα να κάνουμε ποσοτικές αναλύσεις για τη φωτιά πρέπει πρώτα να αναπτύξουμε τη δυνατότητα κατανόησης και υπολογισμού της μετάδοσης της θερμότητας.


Ορισμοί και Γενικές Ιδέες

Η μελέτη της ενέργειας πηγάζει από το θέμα της θερμοδυναμικής, μια πολύ λογική επιστήμη που προσεκτικά προσδιορίζει την ενέργεια, θερμότητα, θερμοκρασία και άλλες ιδιότητες. Όπως με τη ροή ρευστών, τη μετάδοση θερμότητας και τη χημεία, η θερμοδυναμική είναι διάρκειας τουλάχιστον ενός σχολικού εξαμήνου.
Η ενέργεια μπορεί να λάβει πολλές μορφές. Δεν μπορεί να καταστραφεί (εκτός και θεωρούμε τις πυρηνικές αντιδράσεις), αλλά μπορεί να λάβει διαφορετικές μορφές. Η ενέργεια λόγω της κίνησης είναι κινητική, λόγω της ροής φόρτισης είναι ηλεκτρική και λόγω της θερμοκρασίας είναι θερμική. Στη μελέτη της καύσης, μια μορφή κλειδί της ενέργειας είναι η χημική. Η ενέργεια είναι μια κατάσταση της ύλης από την οποία πιθανόν να εξάγουμε έργο / εργασία ή να λάβουμε θερμότητα. Για παράδειγμα, σε μια χημική αντίδραση, η θερμική ενέργεια (εσωτερική) μετατρέπεται σε χημική ενέργεια, η οποία σε μια καύση αυξάνει την μετάδοση θερμότητας. Σε ένα αυτοκίνητο, η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε έργο που κινεί τους τροχούς και σε θερμότητα που χάνεται στον αέρα από το "μπλοκ" (σώμα) του κινητήρα.
Η θερμική (ή εσωτερική) ενέργεια είναι μια ιδιότητα της ύλης άμεσα σχετιζόμενη με τη γενική ιδέα της θερμότητας. Κάτι που είναι "ζεστό" έχει μια σχετικά υψηλότερη εσωτερική ενέργεια και θερμοκρασία συγκρινόμενο με κάτι που είναι "κρύο". Οι διαβαθμίσεις που χρησιμοποιούνται για την μέτρηση της θερμότητας είναι αυθαίρετες και έχουν θεσπισθεί για διευκόλυνση και για χρήση από την επιστήμη. Η σχέση μεταξύ τεσσάρων διαβαθμίσεων δεικνύεται στο σχήμα 3-1. Βασίζονται στα σημεία ψύξεως και βρασμού του νερού. Δύο απόλυτες διαβαθμίσεις, RANKING (R) και KELVIN (Κ) θέτουν το μηδέν της θερμότητας στην μηδενική εσωτερική ενέργεια.
Σ' αυτή την κατάσταση, η μοριακή μηχανική δραστηριότητα σταματάει. Η θερμοκρασία είναι μια άμεση μέτρηση αυτής της δραστηριότητος.
Η θερμότητα είναι θερμική ενέργεια σε κίνηση που κινείται από μια "ζεστή" περιοχή προς μια "ψυχρή". Υπάρχουν δύο νόμοι που διέπουν αυτή την μετάδοση θερμότητας: ο ένας χρειάζεται ύλη για να διέλθει δια μέσου της και ο άλλος επιτρέπει την διέλευση της θερμότητας εν κενό. Αυτή η διαδικασία συμβολικά δεικνύεται στο σχήμα 3-2.

Το σύμβολο q αντιπροσωπεύει τη θερμότητα· και το Q αντιπροσωπεύει την ενέργεια. Και τα δύο μετρώνται σε JOULES (J). Χρειάζονται 4,182 J για να ανυψωθεί 1 γραμμάριο (g) του νερού κατά 1 C (βλέπε πίνακες 1-4 και 1-5). Ο ρυθμός της ροής θερμότητας ή ο ρυθμός της δημιουργούμενης (μετατροποποιημένης) ενέργειας δίδεται σε KJ/s ή KW, Kilowatts. Ευτυχώς, πριν από το τέλος του βιβλίου, θα σχετίζετε την καύση από την άποψη παραγωγής της KW, με τον ίδιο τρόπο που σχετίζετε τις διαβαθμίσεις για μια ηλεκτρική λάμπα, φούρνο ή τοστιέρα.
 


 

 

 

 

 

 

 

 

Σχήμα 3-3 Παραδείγματα μετάδοσης θερμότητας σε πυρκαγιά. Αγωγιμότητα: Μετάδοση θερμότητας σε σταθερό μέσον Μεταφορά: Μετάδοση θερμότητας δι' αγωγιμότητας σε κινούμενο ρευστό προς ένα στερεό. Ακτινοβολία: Μετάδοση θερμότητας δια ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας δημιουργούμενης λόγω θερμοκρασίας ενός αντικειμένου.
 

 

 

 

Μορφές Μετάδοσης Θερμότητας

Οι νόμοι της αγωγιμότητας και ακτινοβολίας διέπουν την μετάδοση θερμότητας. Στις αρχές του 1800 ο FOURIER διατύπωσε το νόμο της αγωγιμότητας της θερμότητας, ο οποίος αναφέρει ότι ο ρυθμός ροής της θερμότητας δια μέσου της ύλης, είναι άμεσα ανάλογος με τη διαφορά θερμοκρασίας. Διατυπωμένη στις αρχές του 1900, η θεωρία του κβάντος από τον MAX PLANCK, οδήγησε σε μια θεωρητική βάση για τη μετάδοση της θερμότητας δι' ακτινοβολίας. Τέτοια ακτινοβολία κινείται με την ταχύτητα του φωτός στο κενό.
Η μεταφορά είναι μια άλλη κατηγορία μετάδοσης της θερμότητας που είναι υποσύνολο της αγωγιμότητας. Αφορά ειδικά στην αγωγιμότητα σε κινούμενο ρευστό. Μορφές Μετάδοσης Θερμότητας
Οι νόμοι της αγωγιμότητας και ακτινοβολίας διέπουν την μετάδοση θερμότητας. Στις αρχές του 1800 ο FOURIER διατύπωσε το νόμο της αγωγιμότητας της θερμότητας, ο οποίος αναφέρει ότι ο ρυθμός ροής της θερμότητας δια μέσου της ύλης, είναι άμεσα ανάλογος με τη διαφορά θερμοκρασίας. Διατυπωμένη στις αρχές του 1900, η θεωρία του κβάντος από τον MAX PLANCK, οδήγησε σε μια θεωρητική βάση για τη μετάδοση της θερμότητας δι' ακτινοβολίας. Τέτοια ακτινοβολία κινείται με την ταχύτητα του φωτός στο κενό.
Η μεταφορά είναι μια άλλη κατηγορία μετάδοσης της θερμότητας που είναι υποσύνολο της αγωγιμότητας. Αφορά ειδικά στην αγωγιμότητα σε κινούμενο ρευστό.

Αγωγιμότητα

Η απλούστερη εκπροσώπηση του νόμου της αγωγιμότητας είναι η σταθερή (αμετάβλητη με το χρόνο) ροή της θερμότητας δια μέσου ενός τοίχου όπως δεικνύεται στο σχήμα 3-4. Η εξίσωση δίδεται κατωτέρω:
q = KA(T2-Ti)/I (3-1)
όπου
Κ είναι η θερμική αγωγιμότητα
Α είναι το εμβαδόν δια μέσου του οποίου η θερμότητα μεταδίδεται
Τ2 και Τι είναι οι αντίστοιχες θερμοκρασίες των επιφανειών του τοίχου και
Ι είναι το πάχος του τοίχου

Αυτή η εξίσωση αναφέρει ότι ο ρυθμός της ροής θερμότητας (π.χ. KJ ανά δευτερόλεπτο ή KW) μεταξύ δύο θερμοκρασιών, Τι και Τ2, σε ένα στερεό είναι ανάλογος με μια ιδιότητα του στερεού, γνωστή ως θερμική αγωγιμότητα (Κ).
 

 

Επίσης, όσο μεγαλύτερο είναι το εμβαδόν ροής δια μέσου του οποίου η θερμότητα άγεται, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός ροής, q. Αυτό είναι ανάλογο με νερό που ρέει δια μέσω μιας σωλήνωσης. Η συνήθης χρησιμοποιημένη R - τιμή, παρακαμπτήριος μόνωσης για σπίτια -είναι το αντίστροφο του ΚΑ/1. Αυτή η αντιστροφή καλείται θερμική αντίσταση σε αναλογία / αντιστοιχία με την ηλεκτρική αντίσταση όπου q αναλαμβάνει το ρόλο του ρυθμού ροής του ρεύματος (ηλεκτρικού) και η θερμοκρασία αναλαμβάνει το ρόλο της τάσεως. Ας θεωρήσουμε ένα παράδειγμα:
Παράδειγμα: Βρείτε τον βαθμό ροής της θερμότητας ανά μονάδα εμβαδού δια μέσου ενός τοίχου από αφρό πολυουρεθάνης, πάχους 0,05 m(l) για μια διαφορά θερμοκρασίας από 40°C έως 20°C. Υπόψη ότι ο βαθμός ροής της θερμότητας ανά μονάδα εμβαδού καλείται θερμική ροή (συμβολίζεται με q").
q" = q/4 = (0,034 W/m - Κ) (40 - 20)°C/0,05m = 13,6 W/m2 ή 0,013 KW/m2
Θεωρήστε τις ίδιες συνθήκες, εκτός από το ότι το στέρεο σώμα είναι τώρα χάλυβας. Εδώ το Κ (από τον πίνακα 3-1) είναι 45,8 W/m.Κ. Υπόψη ότι όπου χρησιμοποιούμε Κ ή C για τον όρο της θερμικής αγωγιμότητας (ή για τη θερμοκρασία στην εξίσωση) δεν υπάρχει μεταβολή διότι ασχολούμεθα με διαφορές θερμοκρασιών. Ο υπολογισμός γι' αυτή την περίπτωση είναι:


 


 

 

Έτσι βλέπουμε την ικανότητα της θερμότητας να διαπερνά τον χάλυβα δια μέσου μονωτου όπως η πολυουρεθάνη.
Υπό συνθήκες πυρκαγιάς, η αγωγιμότητα της θερμότητας μπορεί να παίξει ρόλο στην εξάπλωση της φωτιάς. Οι φωτιές είναι γνωστό ότι εξαπλώνονται  όταν πλοία, λόγω της άμεσης αγωγιμότητας της θερμότητας, δια μέσου των χαλύβδινων πατωμάτων και μπουλμέδων. Γενικά, η μετάδοση της θερμότητας είναι περισσότερο συνθέτη απ' ότι απεικονίσθηκε από την εξίσωση (3-1). Στρώματα διαφορετικών υλικών, το σχήμα τους και ο χρόνος της θερμικής διάτρησης (διείσδυσης), όλα μαζί συνθέτουν στην εν λόγω πολυπλοκότητα.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γενικά, η μετάδοση της θερμότητας είναι ασταθής, και χρειάζεται ορισμένος χρόνος για να διαπεράσει η θερμότητα δια μέσου τοίχου. Ως μια κατά προσέγγιση εκτίμηση, του πόσος χρόνος χρειάζεται για να γίνει αισθητή στο πίσω μέρος του τοίχου μια αύξηση θερμοκρασίας στο εμπρός μέρος αυτού, χρησιμοποιούμε τον ακόλουθο τύπο. Αυτός δίδει χρόνο στο κύμα θερμότητος να διαπεράσει τον τοίχο.
   Χρόνος θερμικής διαπέρασης =Ι2/16α

όπου
α = K/pc, θερμική διάδοση
ρ = πυκνότητα
c = ειδική θερμότητα
Πόσος χρόνος θα χρειασθεί ώστε το πίσω μέρος του τοίχου, του προηγούμενου παραδείγματος με την πολυουρεθάνη, να αναγνωρίσει ότι θερμότητα έχει εφαρμοσθεί στο εμπρόσθιο μέρος αυτού; Η θερμική διάδοση μπορεί να βρεθεί από τον Πίνακα 3-1.
Χρόνος = (0,05 m)2 / [16 (1,2 χ 10'6 m/s)] = 130 s
Αντίθετα, ο χαλύβδινος τοίχος έχει χρόνο διαπέρασης 12,4 δευτερολέπτων. Κατά προσέγγιση, σταθερή αγωγιμότητα δια μέσου του τοίχου θα λάβει χώρα μετά απ' αυτόν τον χρόνο διαπέρασης. Μετά μπορεί να εφαρμοσθεί η εξίσωση 3-1. Όλες αυτές  οι όψεις / πλευρές πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την ανάλυση της αγωγιμότητας της θερμότητας.

Μεταφορά

Σε ένα κινούμενο ρευστό, η μετάδοση θερμότητας από το ρευστό σε μια στερεά επιφάνεια καλείται μεταφορά, αλλά ο διέπων νόμος είναι αγωγιμότητα. Όμως, η διαφορά θερμοκρασιών και η διανυθείσα απόσταση πλησίον της επιφάνειας δεν μετράτε άμεσα. Για παράδειγμα, καθώς ο ζεστός αέρας ρέει πάνω από παγωμένο νερό, η μετάδοση θερμότητας δι' αγωγιμότητας στην επιφάνεια του πάγου εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασιών πλησίον της επιφανείας, ΔΤ. Σύμφωνα με το νόμο της αγωγιμότητας, η μετάδοση θερμότητας στην επιφάνεια του πάγου από τον αέρα, όπως δεικνύεται στο σχήμα 3-5, πάλι δίδεται από την εξίσωση (3-1):
q = ΚΑ ΔΤ/Ι
όπου Ι είναι η απόσταση μεταξύ των θερμοκρασιών που αντιστοιχούν στην ΔΤ. Η θερμική ροή στον τοίχο είναι:
q" = q/A = Κ ΔΤ/Ι
Επειδή η ΔΤ και Ι δεν είναι διαθέσιμες, εάν δεν γίνουν πρώτα αναλυτικές μετρήσεις, η εξίσωση αναδιαμορφώνεται ως:
q" = (Κ/1) (Τ2-Τι)
όπου Τ2 είναι η θερμοκρασία του ρεύματος αέρος (π.χ. 30°C) και Τι είναι η επιφανειακή θερμοκρασία (π.χ. 0°C). Η ταχύτητα ροής του αέρα θα επηρεάσει την απόσταση Ι· Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ροής, τόσο περισσότερο θα μειωθεί το Ι. Η ποσότητα (K/i) ορίζεται ως συντελεστής μετάδοσης θερμότητας δια μεταφοράς, συμβολιζόμενος με (h). Εξαρτάται από τις ιδιότητες του αέρα καθώς και από την ταχύτητα ροής. Έτσι, η εξίσωση για ένα ρέον ρευστό που δίδει την θερμική ροή στην επιφάνεια δίδεται ως:
q" =h(T2-Ti) (3-2)
Είναι αρκετά πολύπλοκο για να εξηγηθούν όλοι οι μέθοδοι προσδιορισμού του (h). Για διαδικασίες πυρκαγιάς δεν χρειαζόμαστε πολλές πληροφορίες ώστε να κάνουμε εκτιμήσεις. Ο πίνακας 3-2 δίδει χαρακτηριστικές τιμές για το (h). Οι συνθήκες πυρκαγιάς δεν μεταβάλλουν σημαντικά τις τιμές που δίδονται για τον αέρα όπως προτείνονται στον Πίνακα 3-2. Ας θεωρήσουμε ένα παράδειγμα πυρκαγιάς.



 

 

 

 

Παράδειγμα: Βρείτε την θερμική ροή δια μεταφοράς από μια τυρβώδη φλόγα προς ένα ψυχρό τοίχο στους 20 "C. Υπολογίστε την τιμή του (h) από τον πίνακα της ελεύθερης αγωγιμότητας (μια ανυψωτική ροή που είναι ενδεικτική της φλόγας) ως 5 W/m2-°C. Η μέγιστη θερμοκρασία μέσου χρόνου της φλόγας είναι περίπου 800 °C.
q" = (5 W/m2 - °C) (800 - 20) °C = 3,900 W/m2 = 3,9 KW/m2
Eάv χρησιμοποιούσαμε 10 W/m C αντί του h, η απάντηση μας θα ήτο διπλάσια. Αυτή η διακύμανση από 5 σε 10 KW/m είναι αντιπροσωπευτική των περισσότερων καταστάσεων τυρβώδους πυρκαγιάς. Η θερμική ροή δια μεταφοράς προς μια καιόμενη επιφάνεια θα είναι ελαφρώς λιγότερη, διότι η ροή των αέριων καυσίμων θα σπρώξει τη ζεστή φλόγα μακριά από την επιφάνεια, αυξάνοντας το Ι (βλέπε το σχήμα 3-5).


Επίσης, για στοιχισμένες (τακτοποιημένες και χωρίς διακυμάνσεις) φλόγες, η φλόγα θα είναι πιο κοντά στην επιφάνεια, γεγονός που αντιστοιχεί σε μικρότερες (Ι). Για το λόγω αυτό οι μικρές στοιχισμένες φλόγες έχουν υψηλότερη θερμική ροή μεταφοράς από τις τυρβώδεις (φλόγες).

Ακτινοβολία

Ο PLANCK καθιέρωσε την θεωρητική βάση για την επεξήγηση της μετάδοσης της θερμότητας. Όλη η ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητική ενέργεια αποτελούμενη από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Αυτές οι ακτίνες της ακτινοβολίας έχουν μια συχνότητα και μια ταχύτητα (την ταχύτητα του ήχου εν κενώ). Η διακύμανση της συχνότητας προσδιορίζει την περιγραφική ονομασία ή τα φαινόμενα που σχετίζουμε με την ακτινοβολία. Για παράδειγμα, υψηλής συχνότητας (εναλλακτικά μικρό μήκος κύματος) ακτινοβολίας φαινόμενα κατά φθείνουσα σειρά είναι οι κοσμικές ακτίνες, οι ακτίνες γάμα και χ που φθάνουν σε υπεριώδεις, που συνορεύουν με το ορατό φως. Από το ορατό φως πηγαίνουμε στο υπέρυθρο και μετά στα ραδιοκύματα. Η θερμική
 

ακτινοβολία επεκτείνεται πέραν της υπερύθρου και λίγο μέσα στο ορατό φως. Αντικείμενα που έχουν θερμοκρασίες 1000 C μπορεί να εμφανισθούν έντονα κόκκινα· "βλέπουμε" την θερμική ακτινοβολία εντός της συχνότητας ή της διακύμανσης του μήκους κύματος του ματιού μας. Η χρήση μιας κάμερας υπέρυθρης ακτινοβολίας επεκτείνει την ικανότητα μας να βλέπουμε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Οι κάμερες νυκτός πραγματοποιούν αυτό, κάνοντας ορατούς τους ανθρώπους στο σκοτάδι.
Η ακτινοβολία δημιουργείται με δύο διαφορετικούς τρόπους. Τα ραδιοκύματα μπορούν να αναπτυχθούν για τις ραδιοφωνικές εκπομπές. Για παράδειγμα, στους 100 MHz (Μέγα Hertz) ή 100 εκατομμύρια κύκλους ανά δευτερόλεπτο, στο καντράν των FM του ραδιοφώνου μας πιθανόν να βρούμε WFIR (υπέρυθρης ακτινοβολίας συχνότητα - μήκος κύματος). Η θερμική ακτινοβολία δημιουργείται μόνο λόγω της θερμότητας. Ολα τα υλικά που έχουν θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν ακτινοβολία. Αυτή η ακτινοβολία έχει μια διακύμανση συχνότητας και μπορεί να προβλεφθεί από τη θεωρία του PLANCK, όμως, δεν θα εξετάσουμε την ακτινοβολία σ' αυτό το βάθος. Αντί να εξετάσουμε πώς η θερμική ακτινοβολία καλύπτει το καντράν του ραδιοφώνου, απλά θα εξετάσουμε την γενική απόδοση. Η μέγιστη δυνατή απόδοση της ακτινοβολίας λόγω της θερμότητας εκφράζεται από την άποψη της θερμικής ροής ως:
q" = σΤ4 (3-3)
όπου Τ είναι η θερμοκρασία του αντικειμένου εκφρασμένη σε KELVIN (Κ) και σ καλείται η σταθερά του STEFAN - BOLTZMANN, που δίδεται ως 5,67 χ 10"11 KW/m2 - Κ4. Αυτός ο τύπος εφαρμόζεται στον τέλειο θερμοπομπό ή μέλαν σώμα (θερμοπομπός που εκπέμπει την μέγιστη δυνατή ακτινοβολία).
Τα αντικείμενα δεν εκπέμπουν απαραίτητα στην μέγιστη απόδοση που δίδεται από την εξίσωση 3-3. Οι επιφανειακές επιδράσεις και οι αντίστοιχες απορρόφησης, ελαττώνουν αυτήν την απόδοση. Η ιδιότητα που δίδει το κλάσμα της πραγματικής απόδοσης προς την μέγιστη τιμή, καλείται δυνατότητα εκπομπής, που συμβολίζεται από το Ελληνικό γράμμα (ε). Για στερεές και υγρές επιφάνειες, το (ε) είναι χαρακτηριστικά 0,8 ± 0,2 για εφαρμογές πυρκαγιών από ακτινοβολία. Για αέρια ή φλόγες το (ε) εξαρτάται από το πάχος της φλόγας. Οι φλόγες ακτινοβολούν λόγω διακριτικών θυλάκων ακτινοβολίας από αέρια (καύσιμες ύλες και προϊόντα καύσης) και ενός πλήρους φάσματος συχνοτήτων ακτινοβολίας από μόρια αιθάλης. Η δυνατότητα εκπομπής της φλόγας μπορεί να υπολογισθεί από τον τύπο.
ε = 1 - exp (-kl) (3-4)
όπου (κ) είναι ο συντελεστής απορροφητικότητας και (Ι) το πάχος της φλόγας. Ο συντελεστής απορροφητικότητας είναι μια ιδιότητα της φλόγας και είναι ένα μέτρο του πόσο εύκολα η ακτινοβολία θα διαπεράσει τη φλόγα. Για παράδειγμα, οι ακτίνες -Χ έχουν σχετικά μικρό συντελεστή απορροφητικότητας για το ανθρώπινο δέρμα, γεγονός που συνεπάγει εύκολη διείσδυση. Για τυρβώδεις φλόγες, το (κ) χαρακτηριστικό κυμαίνεται από 0,1 έως 1,0 m"1. Για τις συνήθεις φλόγες καυσίμων υλών που έχουν πάχος 2m ή και περισσότερο, το (ε) θα είναι σχεδόν 1, η μέγιστη εκπέμψιμη απόδοση. Αλλά, για πολύ μεγάλες φωτιές, η αιθάλη μπορεί κυριολεκτικά να κρύψει την φλόγα, η οποία μπορεί να ελαττώσει την ακτινοβόλο ροή θερμότητας προς το γύρω περιβάλλον. Αυτή η κατάσταση είναι αντίθετη με την αντίληψη ότι οι μεγάλες φωτιές παράγουν περισσότερη ακτινοβόλο θερμική ροή από τις μικρές φωτιές.

Ας υποθέσουμε έναν υπολογισμό για την συνεπαγόμενη ακτινοβόλο θερμική ροή που προκαλείται από μια πυρκαγιά ή θερμική επιφάνεια προς ένα απομακρυσμένο αντικείμενο, όπως δεικνύεται στο σχήμα 3-6.

Η πηγή της ακτινοβολίας μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι μια θερμή επιφάνεια ή μια φλόγα σε θερμοκρασία Ϊ2. Η ακτινοβόλος θερμική ροή που λαμβάνεται από στόχο σε μια απόσταση c θα μειωθεί απ' αυτή που εκπέμπεται από την Τ2. Το κλάσμα της μειωμένης ενέργειας καλείται συντελεστής διαμόρφωσης, συμβολιζόμενο με F12. Αντιπροσωπεύει το κλάσμα των ακτίνων που μπορούν να ιδωθούν από τον στόχο σε σχέση προς το ακτινοβολούν αντικείμενο (σχήμα 3-7).


 

 

 

 

 

 

 

To F12 εξαρτάται από την απόσταση Ο, το μέγεθος της πηγής όπως το αντικείμενο 2· και τον προσανατολισμό αμφοτέρων (του αντικειμένου και του στόχου). Για τη διευθέτηση, που απεικονίζεται στο σχήμα 3-6, το F12 μπορεί να βρεθεί από τον πίνακα του σχήματος 3-8. Χαρακτηριστικές παραπομπές μετάδοσης θερμότητας περιέχουν πολλούς πίνακες για διαφορετικές διαμορφώσεις.




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Η Θερμική Ροή ως Ένδειξη Ζημιάς

Η θερμική ροή προκαλεί' θέρμανση στα αντικείμενα και πιθανόν και βλάβη ή έναυση. Ως σημείο σύγκρισης, η ακτινική θερμική ροή από τον ήλιο προς την επιφάνεια της γης είναι σχεδόν 1 KW/m, το μέγιστο. Οι ελάχιστες τιμές της θερμικής ροής που μπορεί να προκαλέσουν ζημιά υπό συνθήκες φωτιάς παρατίθενται κατωτέρω:

Πόνος σε γυμνό δέρμα: 1,0 KW/m

Κάψιμο σε γυμνό δέρμα: 4 KW/m

Έναυση αντικειμένων: 10 έως 20 KW/m

Αυτές οι ελάχιστες τιμές θα προκαλέσουν τα ενδεικνυόμενα αποτελέσματα μετά από μεγάλη έκθεση πολλών δευτερολέπτων ή λεπτών. Αυτό φαίνεται στην εργασία των STOLL και GREENC που δείχνουν το κατώφλι (όριο) και το χρόνο πρόκλησης ζημιάς σε γυμνό δέρμα (σχήμα 3-10).
Η θερμική ροή υπ' αυτές τις συνθήκες εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως είδαμε, αλλά ορισμένα σχήματα μπορούν να παρέχουν γενικές κατευθύνσεις ποσόστωσης των επιδράσεων της φωτιάς.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Το σχήμα 3-11 δείχνει μετρήσεις της ακτινικής θερμικής ροής (ακτινοβολίας) που λαμβάνεται από στόχο περίπου 1 m από φωτιά ξύλινου ή πλαστικού καφασιού. Τα αποτελέσματα είναι σύμφωνα με την εξίσωση (3-6) και δίδει μια τιμή του Xr μεταξύ 0,30 και 0,40.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Δευτερεύουσα θερμική ροή σε πατώματα, λόγω των ίδιων καύσεων πλαστικών και ξύλινων καφασιών εντός δωματίου με ένα άνοιγμα πόρτας, δείχνονται στο σχήμα 3-12. Ανεξάρτητα από το είδος της καύσιμης ύλης και της διαφοροποίησης του εξαερισμού προς το άνοιγμα της πόρτας, τα αποτελέσματα είναι σχεδόν εξαρτώμενα μόνο από τη μέση θερμοκρασία του στρώματος καπνού. Αυτό ισχύει επίσης, για μετρήσεις της συνολικής (μεταφοράς συν ακτινοβολίας) θερμικής ροής σε στόχο που είναι σε ταβάνι όπως φαίνεται στο σχήμα 3-13.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
© 2004 Fire Security |  Privacy Policy  | IΩΝΙΑΣ & ΝΙΚΑΣ ΧΑΜΟΜΗΛΟΣ ΑΧΑΡΝΑΙ Τ.Κ. 13671 2461971-2401083-2464823