Анотація до роботи:

Кріса І.Я. Ідентифікація осередків самозігрівання рослинної сировини, які спричиняють пожежі на підприємствах переробки та зберігання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - пожежна безпека, Академія пожежної безпеки України МНС України. Харків, 2004.

Дисертація присвячена вдосконаленню системи контролю термічної активності рослинної сировини при її зберіганні. Дослідження спрямовані на створення ефективної підсистеми обробки результатів вимірювань температури сировини технічною системою контролю, з метою оперативного виявлення місць локалізації осередків самозігрівання, обчислення їх розмірів та теплотворчої спроможності. Ця інформація допомагає раціонально використати відповідні засоби для запобігання та усунення аварійних пожежонебезпечних ситуацій на підприємствах переробки та зберігання рослинної сировини.

При створенні підсистеми розроблено нові, більш досконалі моделі локалізованих стаціонарних температурних полів самозігрівання рослинної сировини. Вивчено вплив різних чинників на температури самозігрівання. Запропоновано оригінальний метод послідовного звуження інтервалів для ідентифікації осередків самозігрівання та реконструкції температурних полів за результатами вимірювань температури в окремих точках масиву сировини. Складено алгоритм та спеціальні програми реалізації методу на персональному комп’ютері. У ході числових експериментів та порівнянь результатів розрахунків з результатами вимірювань температури сировини підтверджена адекватність моделей і ефективність запропонованих методик ідентифікації.

У роботі одержано нові науково-обгрунтовані результати, які у сукупності забезпечують вирішення поставленої науково-практичної задачі по вдосконаленню системи виявлення пожежонебезпечної ситуації при зберіганні рослинної сировини шляхом розробки методів та засобів комп’ютерної діагностики локалізованих осередків самозігрівання. При цьому:

1. Проведено аналіз причин аварій на підприємствах зберігання і переробки рослинної сировини та показано, що самозігрівання сировини спричинило багато пожеж і вибухів.

2. Установлено, що існуючі засоби контролю процесу самозігрівання сировини не забезпечують повної інформації про нього, особливо про місця виникнення локалізованих осередків, їх форми, розміри, теплотворчу спроможність. Тому актуальна модернізація існуючих технічних систем термоконтролю сировини створенням і впровадженням підсистеми оперативного визначення параметрів внутрішніх термоджерел та реконструкції температурних полів за результатами вимірювань температури в окремих точках масиву.

3. Розроблено нові моделі теплових полів самозігрівання сировини у стаціонарному режимі. Показано, що в залежності від умов самозігрівання, розподіл надлишкової температури можна описувати за допомогою одно, двох і трьохвимірних рівнянь теплопровідності з урахуванням втрат тепла у навколишнє середовище.

4. У формі рядів прискореної збіжності побудовано розв’язки прямих одновимірних, двовимірних і тривимірних задач теплопровідності, які надалі використано для проведення ідентифікації параметрів осередків та реконструкції температурних полів. Для одновимірних задач ці ряди вдалось звести до замкнених форм розв’язків, а у випадках задач більшої розмірності – понизити кратність рядів на одиницю, тобто звести подвійні ряди до одинарних, а потрійні – до подвійних.

5. Вивчено особливості температурних полів. Розрахунками виявлено існування таких форм осередків, які в сімействі конформних рівнопотужних термоджерел дають найбільші температури самозігрівання. Вивчена залежність надлишкової температури від теплофізичних характеристик сировини, а також розмірів і форми масиву. Показано, що зі збільшенням коефіцієнта теплопровідності сировини знижається надлишкова температура масиву. Щоб зменшити температуру самозігрівання сировини в стаціонарному режимі при фіксованому об’ємі масиву треба вибирати його розміри так, щоб було найбільшим відношення граничної площі поверхні до об’єму. Це в першу чергу стосується сировини, яка зберігається на відкритому повітрі (стоги сіна, соломи, тощо.).

6. Досліджено теплові поля насипу з декількома пластовими осередками. Встановлено умови, при виконанні яких з заданою похибкою можна обчислювати температуру в околі якого-небудь осередка без урахування впливу сусідніх термоджерел.

7. Розроблена схема установки для теоретико-експериментального визначення коефіцієнтів теплопровідності та тепловіддачі. Вона передбачає вивчати залежність цих характеристик від виду сировини, його вологості, спресованості, температури та інших чинників.

8. Створено числовий метод послідовного звуження задаваних інтервалів (МПЗЗІ) для ідентифікації параметрів осередка і реконструкції температурного поля. Складено алгоритм та пакет програм для його комп’ютерної реалізації. Ці програми дозволяють на комп'ютері знаходити параметри і місця дислокації різних осередків самозігрівання у масивах циліндричної та прямокутної форми, а також визначати параметрів пластових осередків на основі одновимірної моделі масиву. На багатьох прикладах підтверджена ефективність МПЗЗІ та його комп’ютерного забезпечення. Шляхом порівняння результатів ідентифікації, одержаних для окремих задач числовим і аналітичним методами, показано, що МПЗЗІ дозволяє з високою точністю (до трьох знаків після коми) наблизитьсь до точного розв’язку зворотної задачі теплопровідності. Проведено порівняння теоретичних і експериментальних результатів. Їх збіжність підтвердила адекватність розроблених теоретичних моделей.

9. Вивчено вплив похибок вимірювань вхідних температур та інших параметрів на результати ідентифікації. Підтверджено, що зворотні задачі, які розв’язуються в дисертації, теж відносяться до класу некоректних, а запропонований МПЗЗІ забезпечує одержання наближених регуляризованих рішень. Виявлено, що похибки вимірювань значно впливають на результати ідентифікації параметрів осередка (особливо питомої потужності) і в меншій мірі на результати реконструкції температурного поля. Дано рекомендації, як краще проводити осереднення при проведенні ідентифікації, щоб зменшити вплив похибок вимірювань.

10. Винесений у додаток пакет комп'ютерних програм «Poshuk» доцільно впровадити в роботу пожежної охорони при створенні регіональної служби підрозділів з профілактики й гасіння пожеж на підприємствах зберігання та переробки рослинної сировини. Він прискорить діагностику самозігрівання і дасть можливість використати засоби адресної подачі охолоджуючих речовин і флегматизаторів при усуненні аварійної ситуації.

11. Розроблені програми комп’ютерної діагностики осередків самозігрівання впроваджено на Харківському міському комбінаті хлібопродуктів № 2 та у навчальному процесі АПБ України. Користувачі підтвердили їх ефективність.

Основні положення дисертації опубліковані в роботах:

1. Криса И.А., Ольшанский В.П. Идентификация параметров очагов самонагревания растительного сырья в стационарном режиме. - К.: Пожинформтехника, 2002. - 152 с.

2. Криса И.А., Ольшанский В.П. Стационарные температурные поля при самонагревании растительного сырья (их расчет и реконструкция). - К.: Пожинформтехника, 2003. - 296 с.

3. Криса И.А., Ольшанский В.П. О взаимном влиянии пластовых очагов при установившемся самонагревании сырья // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. ХИПБ. – Вып. 7. – Харьков: Фолио, 2000. – С. 112-117.

4. Криса И.А., Мамон В.П., Ольшанский В.П. К вычислению температуры пластового самонагревания сырья в установившемся режиме // Науч.-техн. сб.: Коммунальное хозяйство городов. -Вып. 23. - К.: Техніка, 2000. -С. 222-227.

5. Криса И.А., Елизаров В.В., Ольшанский В.П. Расчет температуры самонагревания сырья несколькими очагами // Вісник інженерної академії України. - № 2. - 2000. - С. 40-43.

6. Криса И.А., Ольшанский В.П. Стационарное температурное поле самонагревания сырья гнездовым очагом // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АПБ Украины. - Вып. 8. - Харьков: Фолио, 2000. - С. 93-98.

7. Ольшанский В.П., Криса И.А., Мамон В.П. Сафронова А.П. Температурная задача установившегося самонагревания сырья несколькими очагами // Науковий вісник будівництва. -Вип. 9. - Харків: ХДТУБА, 2000. - С. 219-221.

8. Гуторов В.А., Криса И.А., Ольшанский В.П. Расчет температуры стационарного пластового самонагревания сырья в силосе // Інтегровані технології та енергозбереження. - Харків: ХДПУ, 2000. - № 1. - С. 20-34.

9. Ольшанский В.П., Криса И.А., Мамон В.П., Чернобай Г.А. К расчету стационарного режима самонагревания сырья пластовым очагом // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Вып. 103. - Харьков: ХГПУ, 2000. - С. 86-90.

10. Криса И.А., Ольшанский В.П. Температурная задача установившегося стержневого самонагревания сырья в силосе прямоугольного сечения // Інтегровані технології та енергозбереження. - № 1. - 2001. - С.67-76.

11. Криса И.А., Мамон В.П., Ольшанский В.П., Сафронова А.П. Установившееся температурное поле стержневого самонагревания сырья в прямоугольном силосе // Науч.-техн. сб.: Коммунальное хозяйство городов.- Вып. 30. - К.: Техніка, 2001. - С. 261-268.

12. Ольшанский В.П. Криса И.А. Стационарное температурное поле трехмерного массива насыпи, порожденное сферическим очагом // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АПБ Украины. - Вып. 9. - Харьков: Фолио, 2001. - С. 141-149.

13. Ольшанский В.П., Криса И.А. Стационарное температурное поле цилиндрического массива сырья, порожденное очагом такой же формы // Інтегровані технології та енергозбереження. - № 3. - Харків: ХДПУ, 2001. - С. 82-89.

14. Ольшанский В.П. Криса И.А. Мамон В.П. Установившееся температурное поле цилиндрического массива сырья, вызванное цилиндрическим очагом самонагревания // Науч.-техн. сб.: Коммунальное хозяйство городов. - Вып. 33. - К.: Техніка, 2001. - С. 276-280.

15. Гуторов В.А.. Криса И.А., Ольшанский В.П. Стационарная темпера-турная задача самонагревания сырья в прямоугольном силосе // Вестник НТУ (ХПИ). - № 4. - 2001. - С. 32-38.

16. Криса И.А. О влиянии размеров и формы массива на температуру самонагревания сырья в установившемся режиме // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АПБ Украины. - Вып. 11. - Харьков: Фолио, 2002. - С. 131-133.

17. Криса И.А., Мамон В.П., Ольшанский В.П. Компьютерная идентификация параметров пластового очага при стационарном самонагревании прямоугольного массива сырья // Науковий вісник будівництва. - Вип. 17. - Харків: ХДТУБА, 2002. - С. 88-92.

18. Криса И.А., Ольшанский В.П. Определение параметров и места локализации пластового очага при стационарном самонагревании прямоугольного массива сырья // Науковий вісник УНДІ ПБ. - № 1 (5). - 2002. - С. 76-79.

19. Криса И.А., Ольшанский В.П., Чернобай Г.А. Температурная задача установившегося самонагревания цилиндрического массива сырья несколькими очагами // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. АПБ Украины.- Вып. 12. - Харьков: Фолио, 2002. - С. 116-120.

20. Криса И., Ольшанский В. К определению параметров и места локализации пластового очага при стационарном режиме самонагревания растительного сырья // Пожежна безпека. - № 3. – 2002. - С. 8-10.

21. Криса И.А., Ольшанский В.П. К расчету установившейся температуры самонагревания прямоугольной насыпи гнездовым очагом // Пожаровзрывобезопасность. - № 5. – 2001. - С. 40-44.

22. Криса И.А., Ольшанский В.П. Дослідження стаціонарних температурніх полів, що виникають при самозігріванні сировини // Пожежна безпека: Збірник наукових праць (матеріали V міжнародної конференції). - Львів: Сполон, 2001. - С. 465-466.

23. Криса И.А., Ольшанский В.П. Исследование стационарных температурных полей самонагревания сырья // Крупные пожары: предупреждение и тушение. Материалы XVI научно-практической конференции. - М., 2001. - С. 104-105.

24. Ольшанский В.П., Криса И.А. Об идентификации очагов самонагревания растительного сырья // Пожарная безопасность, 2003. Материалы VI научно-практической конференции. - Харьков: АПБУ, 2003. - С. 136.