neliskulmaisessa, teräksestä v etanolia, mikä vastaa 9mm ke käsiteltävien altaiden simuloint
Taulukko 1 Menetelmillä M1 ja M2 määritellyt teholliset absorptiokertoimet eri pituus skaaloilla
"
" "
"
"
"
Kuva 2
a) esittää yhtälÜstä koltettiin etanolia neliskulmaisessa, te! säteilyn & %# # &# (2) lasketun # !! vaimenemisen melle polttoaineelle. Kaikissa tapauksissa säteily viamenee aluksi räksestä valmistetussa, mitoiltaan " ! & # !& & # !" !" !" hyvin voimakkaasti, mutta tämän alun voimakkaan vaimenemisen 0.81 × 0.70 × 0.05 m3:n altaassa. !! #% # " # ! ! ! ! jälkeen säteilyn intensiteetti tasaantuu. Tämä on seurausta polttoAltaassa oli 5 litraa etanolia, miaineiden epätasaisista absorboituu absorptioskä vastaa 9 mm:n kerrosta. Kuva 3 !"% # spektreistä. & " Säteily "" " pektrin piikkien kohdalta hyvin nopesti, jonka jälkeen säteilyn havainnollistaa etanolialataiden ja !"# "% & # " $ %& $ $ spektriin jää energiaa vain alueille, joilla neste on melkein läpinämuidenkin tässä osiossa käsiteltävi kyvä. Kuva 2 b) vertaa menetelmillä FDS:n säteilymallin ennusen altaiden simulointimalliasimuKuva 2 a) säteilyn esittää säteilyn yhtälÜstä (2) lasketun vaimenemisen kolmelle polttoaineelle. Kaikissa tamaa vaimenemista menetelmillä M1 ja M2 määritetyilloinnissa käytetyn mallin. tapauksissa säteily viamenee aluksi hyvin voimakkaasti, mutta tämän alun voimakkaan lä kertoimilla yhtälÜstä (2) laskettuun. FDS:ssä käytetty harmaan Taulukko 2 Listaa etanoliallaspavaimenemisen jälkeen säteilyn intensiteetti tasaantuu. Tämä on seurausta polttoaineiden aineen malli ei kykene toistamaan alun nopeata absorptiota ja nopesti, lon simuloinnissa käytetyt parametepätasaisista spektreistä. Säteily absorboituu absorptiospektrin piikkien kohdalta hyvin jonka säteilyn spektriin energiaa vain alueille, Kuva joilla neste on havainnollismelkein läpinäkyvä. Kuva sitäjälkeen seuraavaa hidastajääabsorboitumista. 2 b) rit. Kuva 4 puolestaan esittää simu2 b) vertaa menetelmillä FDS:n säteilymallin ennustamaa säteilyn vaimenemista menetelmillä M1 Kuva simuloint taa hyvin menetelmien M1 ja M2 eron. Mikäli halutaan ennustaa lointien tulokset. Tuloksista nähKuva33.Allaspalon Allaspalon ja M2 määritetyillä kertoimilla yhtälÜstä (2) laskettuun. FDS:ssä käytetty harmaan aineen malli ei Taulukko 2 Listaa etanoliall simulointimalli. neteeseen absorboituvan lämpÜenergian jakumaa pinnan läheiselvästi, että lämmÜnjohtakykene toistamaan alun nopeata absorptiota ja sitä seuraavaa hidasta absorboitumista. Kuva 2 dään b) syydessä, käytetään menetelmää Mikäli halutaan vuuden kasvattamisella ei itsessään havainnollistaa hyvin menetelmien M1 ja M2. M2 eron. Mikäli halutaanvarmistaa, ennustaa neteeseen simulointien tulokset. Tuloksis absorboituvan jakumaa pinnan läheisyydessä, käytetään menetelmää M2. Mikäli että oikealämpÜenergian määrä energiaa läpäisee nestekerroksen, käytetään meole suurta merkitystä palotehon kesuurta merkitystä palotehon k halutaan varmistaa, että oikea määrä energiaa läpäisee nestekerroksen, käytetään menetelmää M1. netelmää M1. hitykselle. Sen sijaan absorptiokertoimella on varsin suuri merabsorptiokerroin on pieni, sim kitys. Kun absorptiokerroin on pieni, simuloidussa palotehossa havaittiin. Sen sijaan absorptiok esiintyy samankaltainen nouseva trendi kuin kokeessa havaittiin. Sen sijaan absorptiokertoimen ollessa suuri, on paloteho miltei vakio Malli koko κ palon Ν ajan. M1K1 Malli M1K2 Malli κ Ν M1K1 M2K1 M1K1 160 0.17 a)
b) M1K2 160 M1K2 0.89 Kuva 2a) säteilyn vaimeneminen muutamilla polttoaineilla. Ennustukset yhtälÜstä (2). b) Säteilyn M2K1 M2K1 1140M2K2 0.17 vaimeneminen Menetelmillä M1 muutamilla ja M2 määritettyjen absorptiokertoimien Kuva 2. a)heptaanissa. Säteilyn vaimeneminen polttoaineilla. Ennus- (katkoviivat) vertailu yhtälÜstä (2) määritetyn vaimenemisen kanssa (kokonainen viiva). M2K2 1140 0.89
160 Îş 160 160 1140 160 1140 1140
0.17 Îť 0.89 0.17 0.17 0.89 0.89 0.17
Taulukko 2 Etanoliallaspalo
Taulukko 2. Etanoliallaspalon Malli simuloinnissa κ Ν käytetyt parametrit.
M1K1
160
0.17
Taulukko 3. Eri polttoaineiden M2K2 1140 0.89 tukset yhtälÜstä (2). b) Säteilyn vaimeneminen heptaanissa. Meneteltermisiä ominaisuuksia. millä M1 ja M2 määritettyjen absorptiokertoimien (katkoviivat) vertaiTaulukko 3 Eri polttoaineiden termisiä ominaisuuksia. yhtälÜstä (2) määritetyn kanssa (kokonainen viiva). 1.2 luNesteen sisäinen konvektio vaimenemisen ja tehollinen lämmÜnjohtavuus Taulukko 3 Eri polttoaineiden termisiä ominaisuuksia.
Ď
3ΛEri Ď Taulukko cp Asetoni
791
Ď 1.2 Nesteen sisäinen konvektio ja tehollinen lämmĂśnjohta-Asetoni 791 2.13 0.2 vuus Bentseeni 874 1.74 0.14 Bentseeni 874 Asetoni 791 Butaani
573
2.28
0.12
cp
Λ
hv
ys
Tb
polttoaineiden hv ys Tb termisiä ominaisuuksia. 2.13 0.0140.2 Λ 56.3 501 hv
501cp
393 1.74 2.130.1810.14 0.280.3 385
393 501
0.014 56.3 ys Tb 0.181 0.014 80.3 56.3
0.029 0
Butaani 2.28 0.029 Nesteen sisäiselle liikkeelle on useita mahdollisia syitä. Yksi syy on Bentseeni 573 874 1.74 0.12 0.14 385 393 0.181 080.3 Etanoli 794 2.44 0.17 837 0.008 78.5 epätasainen hÜyrystyminen nesteen pinnalla. TällÜin syntyy nesEtanoli 794 2.44 0.008 Butaani 573 2.28 0.17 0.12 837 385 0.029 78.5 0 teen virtaama hitaamman hÜyrystymisen alueilta kohti kiivaamHeptaani 675 2.24 0.14 317 0.037 98.5 man hÜyrystymisen alueita. Toinen mahdollinen lähde on astian Heptaani 675 2.24 317 0.037 Etanoli 794 1099 2.440.0010.14 0.17 0.008 98.5 78.5 Metanoli 796 2.48 0.2 64.8 837 kuumat seinät. Metallisset astiat johtavat lämpÜä paremmin kuin Nesteen on lämpÜ useita mahdollisia syitä. Yksi Metanoli 796 2.48 0.2 0.001 nesteet jasisäiselle pinnan liikkeelle alla seinän onkin korkeampi kuinsyy nes-on epätasainen HeptaanihÜyrystyminen 675 2.24 nesteen 0.14 1099 317 0.037 64.8 98.5 pinnalla. TällÜin syntyy nesteen virtaama hitaamman hÜyrystymisen alueilta kohti kiivaamman teen. Seinän vieressä neste lämpenee ja lämpÜlaajeneminen saa Metanoli astiat 796 johtavat 2.48 lämpÜä 0.2 1099 0.001 64.8 hÜyrystymisen mahdollinen lähdeMyÜs on astian kuumat seinät. Metallisset lämmenneen alueita. nesteenToinen nousemaan ylÜspäin. sisäiset lämparemmin kuin nesteet ja pinnan alla seinän lämpÜ onkin korkeampi kuin nesteen. Seinän vieressä neste mÜnlähteet saattavat aiheuttaa liikettä nesteessä. lämpenee ja lämpÜlaajeneminen lämmenneen nesteen nousemaan ylÜspäin. MyÜs sisäiset lämmÜnlähteet Kaikkien näiden ilmiÜidensaa täydellinen huomioonottaminen saattavat aiheuttaa liikettä nesteessä. edellyttäisi kolmiuloitteista simulaatiota nesteen liikkeistä astiassa. Tälläinen lähestymistapa on kuitenkin turhan raskas ja epäKaikkien näiden insinÜÜrisovelluksia ilmiÜiden täydellinen huomioonottaminen edellyttäisi käytännÜllinen ajatellen. Helpoin tapa yrit- kolmiuloitteista simulaatiota nesteen liikkeistä astiassa. Tälläinen lähestymistapa on kuitenkin turhan raskas ja epäkäytännÜllinen tää huomioida nesteen konvektio on muokata nesteiden termisiä insinÜÜrisovelluksia ajatellen. Helpoin tapa yrittää huomioida nesteen ominaisuuksia. Tässä tyÜssä on oletettu, että nesteen konvektio ai- a)konvektio on muokata nesteiden b) termisiä ominaisuuksia. Tässä tyÜssä lämpÜlähteistä. on oletettu, ettäEfektiivinen nesteen konvektio aiheutuu pääasiasaa nesteen heutuu pääasiasaa nesteen sisäisistä a) b) Kuva 4 Etanolin paloteho eriRayleighin lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiokertoimilla. Simulointitulosten sisäisistä lämpÜlähteistä. Efektiivinen lämmÜnjohtavuus lasketaan sisäisen lämpÜlähteen luvun lämmÜnjohtavuus lasketaan sisäisen lämpÜlähteen Rayleighinvertailu lu- koedataan [8] a) Absorptiokertoimet määrätty menetelmällä M1 b) absorptiokertoimet kaavasta [7]: [7]: Ra i avulla Kuva 4. Etanolin paloteho eri lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiovun Rai avulla kaavasta määrätty menetelmällä M2
(5) .
kertoimilla. Simulointitulosten vertailu koedataan [8] a) Absorptioa) b) kertoimet (5) määrätty menetelmällä M1 b) absorptiokertoimet määrätty menetelmällä M2. Seuraavaksi tarkastelua laajennetaan suurempaan määrään polttoaineita. FDS:n suurille allaspaloille
Kuva 4 Etanolin paloteho eri lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiokerto
a) b) laskennallisten kokeiden ennustamia palotehoja verrataan eri korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla tehtyjen vertailu koedataan [8] a) Absorptiokertoimet määrätty menetelmällä Tällä tavoin ovatusien usein lähes perusteella voidaan päätellä, että Metodilla M2 määritetyt absorptiokertoimet ja kirjallisuudesta saadut M Tällä tavoin määritetyt määritetyt lämmÜnjohtavuudet lämmÜnjohtavuudet ovat lähes kymkymmenkertaisia kirjallisuudesta lÜytyviin määrätty menetelmällä M2 lämmÜnjohtavuuden arvot ovat riittävät maksimipalotehon. Taulukko 3 listaa simuloinneissa käytetyt Kuva 4 Etanolin paloteho eri lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiokerto menkertaisia kirjallisuudesta lÜytyviin arvoihin verrattuna. Seuraavaksi tarkastelua laajennetaan suurempaan määrään poltarvoihin verrattuna. termiset ominaisuudet. vertailu koedataan [8] a) Absorptiokertoimet määrätty menetelmällä M
toaineita. FDS:n suurille allaspaloille ennustamia palotehoja vermäärätty menetelmällä M2 rataan eri korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla tehtyjen laskenSeuraavaksi tarkastelua laajennetaan F LämmÜnjohtavuuksien ja absorptiokertoimien vaikutusta testatnallisten kokeiden perusteella voidaan suurempaan päätellä, että määrään Metodillapolttoaineita. M2 ennustamia palotehoja verrataan eri korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla tehtyj tiin etnoliallaspalon simuloinnilla. Koedata on peräisintestattiin Victorian määritetytsimuloinnilla. absorptiokertoimet LämmÜnjohtavuuksien ja absorptiokertoimien vaikutusta etnoliallaspalon Koedataja kirjallisuudesta saadut lämmÜnSeuraavaksi tarkastelua laajennetaan suurempaan määrään polttoaineita. F perusteella päätellä, että maksimipalotehon. Metodilla M2 määritetyt absorptiokertoime on peräisin Victorian yliopistossa, Australiassa,Tässä tehdystä koesarjsta. kokeessavoidaan poltettiin etanolia yliopistossa, Australiassa, tehdystä koesarjsta. kokeessa pol- Tässä johtavuuden arvot ovat riittävät Taulukko 3
Tuloksia TULOKSIA
ennustamia palotehoja verrataan korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla arvot ovat eri riittävät maksimipalotehon. Taulukko 3tehty list altaassa. Altaassa oli 5 litraa neliskulmaisessa, teräksestä valmistetussa, mitoiltaan 0.81x0.70x0.05 m3 lämmÜnjohtavuuden perusteella voidaan päätellä, että Metodilla M2 määritetyt absorptiokertoime termiset ominaisuudet. etanolia, mikä vastaa 9mm kerrosta. Kuva 3 havainnollistaa etanolialataiden ja muidenkin tässä osiossa 16 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 lämmÜnjohtavuuden arvot ovat riittävät maksimipalotehon. Taulukko 3 lis käsiteltävien altaiden simulointimalliasimuloinnissa käytetyn mallin. termiset ominaisuudet.