Расчет основных параметров горения газового фонтана

1. Дебит газового фонтана рассчитывается по высоте пламени [D, млн. м³/сутки]:

D = 0,0025 * Н²_ф = 0,0025 * 28² = 1,96 млн∙м³/сутки

V_г= D / τ = 1,96* 10⁶ / ( 24 * 60 * 60 ) = 22,7 м³/с

2. Режим истечения газовой струи определяется сравнением эффективности скорости истечения (V_Э) со скоростью звука (V_зв)

V_Э = 4V / πd_у² = ( 4 * 22,7 ) / (3,14 * 0,24²) = 502 м/с

Скорость звука в метане V_зв составляет 430 м/с. Расчетная скорость истечения газовой струи превышает скорость звука. Режим истечения газа – турбулентный.

3. Расчет теоретической ( ) и действительной ( температур горения, для этого определим теплоту сгорания, т.е. количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы количества горючего материала, с учетом состава газового фонтана.

CH₄+2(O₂+3,76N₂) CO₂+2H₂O+2_*3,76N₂

C₄H₁₀+6,5(O₂+3,76N₂) 4CO₂+5H₂O+6,5_*3,76N₂

C3H8 + 5(О2 + 3,76 N2 ) = 3 CО2 + 4 H2O + 5*3,76 N2

Определим число молей и продуктов горения

Vпг=1,24+2,4+10+0,06=13,92 =569,33

4. Действительная температура горения всегда ниже теоретической, так как часть тепла теряется на излучение. При расчете действительной температуры горения учитывают потери тепла в результате химического недожога в зоне горения, когда образуются продукты неполного горения (CO, C, C_n, H_m и др.) и потерь тепла излучением факела пламени.

Действительная температура горения фонтана будет равна :

5. Изменение мощности (интенсивности) излучения факела пламени фонтана (q_л, кВт/м²) в зависимости от расстояния до устья скважины можно рассчитать по соотношениям:

L, м	20	40	60	80	100	120	150
,кВт/	30,71	10,19	4,82	2,78	1,8	1,25	0,81

названиенгд

Зависимость изменения мощности излучения факела пламени от расстояния до устья скважины.

Построив график зависимости q = f (L), устанавливаем, что:

• расстояние, на котором личный состав может работать неопределенно долгое время и считается безопасным, которое определяется по мощности теплового потока, не превышающего 1,6 кВт/м², равно 106 м от устья скважины фонтанирующего газа;

• расстояние, на котором личный состав может работать длительное время в боевой одежде и в касках с защитными щитками без специального теплозащитного снаряжения, которое определяется по мощности теплового потока, составляющего величину 4,2 кВт/м², равно 64,5 м от устья скважины фонтанирующего газа;

• расстояние, на котором личный состав может вести боевую работу в течении не более 5 мин в специальном теплозащитном снаряжении под защитой распыленных водяных струй, определяемое мощностью теплового потока в 14 кВт/м², составляет 33,3 м.