6. Определение теоретического расхода воды на тушение газового фонтана производится по формуле:

Коэффициент излучения был рассчитан ранее. Коэффициент в свою очередь рассчитывается из соотношения:

Для определения этого коэффициента необходимо рассчитать действительную температуру горения стехиометрической смеси горючих газов с воздухом (при α=1) и температуру горения при концентрации горючей смеси, равной нижнему концентрационному пределу .

Находим :

Предварительно находим избыточный объем воздуха:

Для этого рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания газовоздушной смеси заданного нам состава:

Нижний концентрационный предел для многокомпонентной газовой смеси рассчитывается по формуле Ле-Шателье:

Отсюда

Тогда

Среднее значение теплоемкости воздуха в интервале температур 298-2000 К составляет 32,3 Дж/(моль*К). Отсюда:

Определим коэффициент :

Расход воды, требуемый для прекращения горения газового фонтана:

. Низшая теплота сгорания газовой смеси выражена в кДж/м³, поэтому количества тепла, которое вода отнимает из зоны горения, также выразим в кДж/м³.

При 298 К один килограмм воды занимает объем, приблизительно равный 1 л или 10^-3 м³. Тогда или 4570000 кДж/м³.

Подставив все известные значения определим теоретический расход воды на тушение газового фонтана:

= 53 л/с.

Вывод

1. В результате проведенных расчетов определены основные параметры горения газового фонтана: мощность фонтана (1,96 млн м³/сут), действительная температура его горения (1442,6^оС), интенсивность лучистого теплового потока в зависимости от расстояния до устья скважины.

2. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, за пределами которой личный состав при выполнении боевых действий может находиться неопределенно долгое время (Е=1,6 кВт/м²), расположена на расстоянии 106 м от устья скважины.

3. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой личный состав может работать без специального теплозащитного снаряжения не более 15 минут при условии защиты кожных покровов (Е=4,2 кВт/м²), находится на расстоянии 64,5 м от устья скважины.

4. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой личный состав может вести боевую работу в специальном теплозащитном снаряжении под защитой распыленных водяных струй не более 5 минут (Е=14 кВт/м²), находится на расстоянии 33,3 м от устья скважины.

5. Требуемый секундный расход воды с учетом коэффициента ее использования, обеспечивающий прекращение горения газового фонтана с дебитом 1,96 млн.м³/сут, составляет 530 л/с.