Компактный газовый состав (табл. 1), истекающий через устье скважины диаметром d мм, имеет высоту

Компактный газовый состав (табл. 1), истекающий через устье скважины диаметром d мм, имеет высоту факела пламени НФ (табл. 2). Химический недожог составляет ηX % от низшей теплоты сгорания (табл. 3). Тушение пожара осуществляется водяными струями из лафетных стволов. Рассчитать: 1) дебит газового фонтана; 2) секундный расход газовой смеси; 3) теплоту пожара – тепловыделение в зоне горения в единицу времени; 4) низшую теплоту сгорания смеси газов; 5) тепловую энергию факела с учётом тепловых потерь; 6) мощность (интенсивность) теплового излучения на различных расстояниях от устья скважины. Определить: 7) I, II, III и IV границы зон теплового воздействия пламени. Вариант задания выбирается по двум последним цифрам номера зачётной книжки: по последней цифре (9) – вариант по таблице 1, по предпоследней цифре (5) вариант по таблицам 2 и 3. Таблица 1 – Состав газового фонтана № п/п Компонент фонтана Содержание компонентов (% об.) по вариантам 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1. Метан 80 75 85 70 80 70 90 84 72 85 2. Этан - - - 20 - - - - 10 - 3. Пропан - 15 5 - - - - 6 - - 4. Бутан 10 - - - - 20 5 - 8 - 5. Сероводород 4 5 - 5 15 10 - 10 5 5 6. Азот - - 10 - - - - - - - 7. Диоксид углерода - 10 - - 5 - - - - - 8. Кислород 6 - - 5 - - 5 - 5 10 Таблица 2 – Параметры газового фонтана № варианта Диаметр устьевого оборудования, мм Высота факела пламени (м) по вариантам 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 65 14 35 35 28 35 34 27 27 40 28 1 80 49 29 24 35 45 13 44 27 28 35 2 100 35 15 34 20 19 35 34 15 14 20 3 120 20 28 49 13 28 25 14 45 44 13 4 150 34 35 14 48 28 25 28 35 34 48 5 175 14 35 35 28 35 34 27 27 40 28 6 200 20 28 49 13 28 25 14 45 44 13 7 250 19 48 21 24 15 45 44 45 24 45 8 275 34 35 14 48 28 25 28 35 34 48 9 300 49 29 24 35 45 13 44 27 28 35 Таблица 3 – Химический недожог фонтанирующей смеси Показатель процесса горения Вариант 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Химический недожог, доли от низшей теплоты сгорания 0,05 0,10 0,08 0,12 0,07 0,10 0,15 0,07 0,15 0,10

Состав газового фонтана: метан – 85%; сероводород – 5%, кислород – 10%; высота факела пламени – 34 м; потери тепла за счёт химического недожога – 0,1, диаметр устья – 175 мм.
Дебит газового фонтана:
VД=0,0025 ∙ HФ2= 0,0025 ∙ 342 = 2,89 млн м3/сут
Секундный расход газа:
V= VД/ (24 ∙ 3600) = 2,89 ∙ 106 / (24 ∙ 3600) = 33,4 м3/с
Теплота пожара рассчитывается:
qП = QН ∙ (1-ηХ)∙ V
Низшая теплота горения газовой смеси составит:
QН = 0,01∙∑ QНi∙φГi = 0,01 ∙ (35982 ∙ 85 +93400 ∙5) = 35255 кДж/м3.
qП = 35255 ∙ (1-0,1)∙33,4=1059765 кВт ≈ 1059,8 МВт.
Мощность теплового излучения факела пламени на заданном расстоянии имеет зависимость:
qЛ= (ηЛ ∙ qП )/( 4 ∙ π ∙[(H/2)2+ L2]) = 0,22∙ 1059765/ (4∙3,14∙[(34/2)2 + L2]),
где: М= 0,01∙∑Мi∙φi=0,01∙(16∙85+34∙5+32∙10)=21,05 кг/кмоль;
ηЛ =0,048∙М = 0,048∙21,05= 0,22
Задаваясь расстоянием до скважины, определяем соответствующие значения мощности теплового потока и результаты заносим в таблицу 4.
Таблица 4 – Зависимость мощности излучения от расстояния от устья скважины
№ п/п Расстояние от устья скважины (L), м Мощность излучения от пламени (qл), кВт/м2
1 2 63,4
2 5 59,1
3 10 47,7
4 15 36,1
5 20 26,9
6 25 20,3
7 30 15,6
8 35 12,3
9 40 9,8
10 50 6,7
11 60 4,8
12 70 3,6
По результатам расчёта, представленным в таблице 4, строим график зависимости мощности излучения от расстояния до устья скважины (рис