Получаем, что средняя скорость полёта капли при свободном падении
=2,215 м/с.
Продолжительность падения капли t может быть рассчитана по формуле
с. (20)
Затем вычисляют объём капли Vк по формуле
м2. (21)
Масса капли mк, кг:
, (22)
где 
- плотность металла в расплавленном состоянии, кг*м-3.
Плотность меди в расплавленном состоянии (по данным преподавателя) равна 8,6*103 кг/м3, а масса капли по формуле (22)
mк=8,6*103*10,3138*10-9=8,867*10-5
Время полёта капли металла в расплавленном (жидком) состоянии tр, с.:
, (23)
где Ср – удельная теплоёмкость расплава материала капли, для меди Ср=513 Дж*кг-1*К-1;
Sк – площадь поверхности капли, м2, Sк=0,785dк2=5,722*10-6;
Тн, Тпл – температура капли в начале полёта и температура плавления металла, соответственно, Тн=2373 К, Тпл=1083 К [6];
То – температура окружающего воздуха, То=293 К;
- коэффициент теплоотдачи, Вт*м-2*К-1.
Коэффициент теплоотдачи рассчитывается следующей последовательности:
1) сначала вычисляют число Рейнольдса
, (24)
где v=1,51*10-5 1/(м2*с) [4] – коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 293 К,
=3,9*102
2) затем – критерий Нуссельта
=12,338. (25)
3) далее – коэффициент теплоотдачи
, (26)
где 
=2,2*10-2 Вт*м-1*К-1 [4] – коэффициент теплопроводности воздуха,
=1*10 2 Вт*м-2*К-1.
Рассчитав коэффициент теплоотдачи найдем время полёта капли металла в расплавленном (жидком) состоянии по формуле (23)
=3,615 с.
Так как t<tр, то конечную температуру капли определяют по формуле
=2373 К. (27)
Температура самовоспламенения пропана 466 оС, а температура капли (искры) к моменту подлета её к луже ЛВЖ 2373 К или 2100 оС. При данной температуре изопрен возгорится и будет устойчиво гореть, а пропан взорвется ещё при возникновении искры короткого замыкания. Температура вспышки изопрена -480С.
Искры электросварки
При сварке происходит разлет частиц железа.
Необходимо учесть, что сварка ведется на разных высотах (1 и 3 метра), поэтому сначала рассчитаем общие значения для капли железа.
Для капли железа, диаметром dк=1,9*10-3 м, находим по формуле (21)
м3.
Если плотность железа в расплавленном состоянии =6,5*10*3 кг/м3, то масса капли железа по формуле (22) равна
=2,3*10-5 кг.
Площадь поверхности капли железа Sк=2,83*10-6 м2. Исходя их того, что площадь капли находится по формуле Πd2/4.
Удельная теплоёмкость расплава железа Ср=600 Дж*кг-1*К-1.
Температура капли в начале полета Тн=3273 К.
Температура плавления железа Тпл=1811 К.
Температура окружающего воздуха То=293 К.
Теперь необходимо рассчитать по отдельности для разных высот:
а) сварка происходит на высоте 1 м.
Средняя скорость полёта капли железа при свободном падении по формуле (19)
=2,2 м/с.
Продолжительность падения капли железа t по формуле (20) равна
с.
Число Рейнольдса для железа по формуле (24) будет равно
=2,8*102 (м2∙с)-1
Критерий Нуссельта по формуле (25)
=1*101.
Коэффициент теплоотдачи по формуле (26)
=1,2*102 Вт*м-2*К-1.
Рассчитав коэффициент теплоотдачи найдем время полёта капли металла в расплавленном (жидком) состоянии по формуле (23)
=2,8*101 с.
Так как t<tр, то конечную температуру капли определяют по формуле (27)
=3,2*103 К.
б) сварка происходит на высоте 3 м.
Средняя скорость полёта капли железа при свободном падении по формуле (19)
=3,8 м/с.
Продолжительность падения капли железа t по формуле (20)
с.
Число Рейнольдса для железа по формуле (24) будет равно
=4,8*102 (м2∙с)-1
Критерий Нуссельта по формуле (25)
=13,62.
Коэффициент теплоотдачи по формуле (26)
=1,6*102 Вт*м-2*К-1.
Рассчитав коэффициент теплоотдачи найдем время полёта капли металла в расплавленном (жидком) состоянии по формуле (23)
=2,1*101 с.
Так как t<tр, то конечную температуру капли определяют по формуле (27)
=3,2*103 К.
Из двух рассмотренных случаев возникновения искры от электросварки, самая низкая температура искры наблюдается во втором случае при H =3м и равна 3183 К или 2910 оС. Температура самовоспламенения пропана 466 оС, поэтому от искры электросварки произойдет возгорание изопрена и взрыв пропана. Температура вспышки изопрена -480С
Электрическая лампа накаливания общего назначения
Пожарная опасность светильников обусловлена возможностью контакта горючей среды с колбой электрической лампы накаливания, нагретой выше температуры самовоспламенения этой среды. Таким образом, колба электрической лампы накаливания может только взорвать газ, а на пролитую ЛВЖ ни каким образом не воздействует и не может воспламенить. Чтобы пропан взорвался, необходимо, чтобы температура нагрева колбы лампы была выше температуры самовоспламенения пропана (tсамовосп.=466 оС [2]).
Температура нагрева колбы электрической лампочки зависит от мощности лампы, её размеров, расположения в пространстве и продолжительности непрерывного горения. Зависимость максимальной температуры на колбе горизонтального расположенной лампы от её мощности и продолжительности работы приведена на рис. 2 [4].
Скачать реферат