Время нагрева воды от 0 °C до 100 °C

Уточним тепловой поток из-за повышения температуры стальной оболочки; принимаем температуру нагрева оболочки постоянной и равномерной с темпом нагрева: ш« 18°С/10,3 с «1,74°С/с; тогда имеем

to6oM4KU =t0 + m (10,3 + 6,9 +55) = - 18 + 1,7472,2 = 107,6 °C

Тогда q = а (4 - 107, 6) = 150,4 (556 - 107, 6) = 67439, 36 кДжч ’м'2

Уравнение теплового баланса за время Т4 нагрева воды от 0 °C до 100 °C: #Т4 = с 2Р2§2(100 - 0),

где с 2= 4, 19 кДжкг' ”?С ’1 - теплоемкость воды;

т4 =

4,19-1000-0,004-100

= 0,025ч = 1,49 мин.

6743936

Время испарения воды

Уравнение теплового баланса:

q^5 = р2§2Г,

где г = 2260 кДжкг'1 - скрытая теплота парообразования;

Т5 =

  • 1000-0,004-2260
  • 6743936

= 0,134 ч = 8,04 мин.

Общее время превращения льда в пар будет равно:

0, 172 + 0, 115 + 0, 91 + 1, 49 + 8, 04 = 10, 73 мин.

Таким образом, мы получили следующую физическую модель: с одной стороны стальная оболочка башни нагревается от огневого воздействия, с другой стороны она изолирована паровоздушной прослойкой.

Учитывая, что время от начала огневого воздействия на таяние и испарение прилегающего к оболочке льда составляет 10, 73 мин., принимаем температуру пожара, согласно стандартной кривой при 15 мин., равной 718 °C; температура стальной оболочки равна 107,6 °C. Уточненный коэффициент теплоотдачи будет равен

а = 41, 87елр(0, 0023718) = 218, 32 кДжм'Ч^С

Коэффициент удельной теплоемкости стали будет равен: с = 0, 44 + О, 00048(580- 107, 6) = 0, 667 кДжкг ^С"'.

Тогда время прогрева до критической температуры оболочки можно будет определить из уравнения (3.17) /58/:

—L1E2 = ехр(-а -т1(с- р- 8У),

t0-te(r)

или

срд , t (т)-1в(т) 0,667-7800-0,004 , 580-718

a t0 —tg(r) 218,32 107,6-718

= -0,0953- (-1,49) = 0,142ч = 8,5 мин.

Таким образом, время прогрева стальной оболочки башни до критической температуры, соответствующей потери устойчивости и последующим обрушением будет равно

тОбЩ= 10, 73 + 8,5 = 19,23 мин.

Однако обрушение башни произошло несколько позже, т.е. через 20 -30 мин. Это можно объяснить развитием пожара не по стандартному режиму, из-за существенного рассеивания тепла в окружающую среду. Таким образом, причина обрушения водонапорной башни заключается, во-первых, в неправильной эксплуатации башни в зимнее время, что привело к замерзанию воды внутри ее и, как следствие, к увеличению нагрузки на несущую оболочку. Во-вторых, самой важной причиной обрушения водонапорной башни, приведшей к несчастному случаю, является прогрев несущей стальной оболочки до критической температуры, т.е. наступление предела огнестойкости.

В результате проведенных исследований установлена причина обрушения водонапорной башни Рожновского. Разработана методика и проведены соответствующие расчеты по прогреву стальной конструкции заполненной льдом до критической температуры металла, характеризующей наступление предела ее огнестойкости. Рассчитан предельный угол прогретого сегмента несущей колонны башни, при котором нагрузочный эффект в непрогретом сегменте достигает предельной величины, приводящий к потере устойчивости и обрушению башни.

Расследование показало также незнание инженерно-техническими работниками вопроса огнестойкости строительных и, в частности, металлических конструкций (если металл не горит, значит и огонь ему не страшен). А отсюда, неправильная организация работ, отсутствие инструктажа на рабочем месте с указанием основных причин, которые могут привести к обрушению конструкции и несчастному случаю. Поэтому изучению вопроса пожарной безопасности зданий и сооружений и, в частности, огнестойкости строительных конструкций, а также проведению профилактических мероприятий должно уделяться постоянное внимание.

Контрольные вопросы

  • 1. Из-за чего произошло обрушение водонапорной башни Рожновского?
  • 2. Произошло бы обрушение башни Рожновского если бы в ней находилась вода а не лед?.
  • 3. Предложите способ безопасного отогревания башни.
  • 4. Предложите способ безопасной эксплуатации башни.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >