Вестник МГТУ. 2016, №4.

Борисенко Д. И. и др. Разработка экспериментального стенда… 848 УДК 63:536.6:662.987 Д. И. Борисенко, А. С. Исаев, Н. С. Грибова, И. А. Кечкин, И. В. Кузьмичев, А. А. Локтев, К. В. Меркулов, А. О. Никитина, А. А. Поддубный, С. А. Симонов Разработка экспериментального стенда для исследования очагов самонагревания в сыпучих средах Для исследования условий возникновения и закономерностей развития очагов самонагревания в сыпучих средах, в том числе и слежавшихся, разработан экспериментальный стенд, позволяющий выявлять взаимные связи теплофизических характеристик исследуемой среды и внешних параметров. Стенд позволяет управлять процессами, протекающими в исследуемой среде: провоцировать возникновение очагов самонагревания и варьировать интенсивность их развития, а также регистрировать пространственно-временные распределения температуры и влажности, по которым восстанавливаются интересующие характеристики среды. Емкость с исследуемой сыпучей средой представляет собой вертикальный цилиндр, в котором реализуется осесимметричная задача за счет возникновения очага самонагревания в толще исследуемой среды – на оси симметрии емкости. Очаг создается в заданном месте сыпучей среды путем доставки в него влаги с заданными характеристиками по специальному каналу и нагреву заданного места до нужного значения. Отвод тепла из очага самонагревания осуществляется за счет передачи тепла охлаждающей жидкости, находящейся в теплозаборной трубке. Теплозаборная трубка помещается внутри системы теплоотвода представляющей собой секционную трубу, устанавливаемую в толще исследуемой сыпучей среды. Для исключения неконтролируемых перетоков тепла из очага самонагревания по системе теплоотвода, секции трубы, расположенные вне зоны провоцирования очага самонагревания, изготавливаются из материала с низким коэффициентом теплопроводности. Напротив, секция, расположенная в зоне очага, изготавливается из высокотеплопроводного материала. Для улучшения теплового контакта между теплозаборной трубкой и внутренней поверхностью теплопроводящей секции системы теплоотвода используется промежуточный теплоноситель. Попадание промежуточного теплоносителя в пространство между теплозаборной трубкой и внутренней поверхностью теплопроводящей секции системы теплоотвода происходит автоматически при необходимости отвода тепла из очага самонагревания. Ключевые слова: хранение сельскохозяйственной продукции, самонагревание, очаг самонагревания, лабораторный эксперимент, теплофизические измерения. Введение Удовлетворение потребностей населения Российской Федерации в рыбной продукции сопряжено с рядом проблем, одной из которых является производство и хранение рыбных кормов [1; 2]. Рыбная мука имеет некоторые особенности в хранении, так как относится к 4 классу опасности по ГОСТ 19433–88 1 и является веществом, склонным к самовозгоранию. Как отмечено в [3], длительное или неумелое хранение рыбной муки приводит к снижению кормовой ценности, а иногда и к приобретению этим продуктом токсических свойств. С увеличением объемов производства рыбной муки остро встает вопрос ее хранения и транспортировки. В данной связи проведение исследований и установление условий возникновения и закономерностей развития очагов самонагревания, разработка технологии их контроля и подавления имеют сегодня особую актуальность. Результаты и обсуждение Экспериментальная установка В литературе описаны экспериментальные установки для исследования теплофизических свойств сыпучих веществ (например [4] – для пищевых продуктов и [5] – для горных пород), но ответить на вопрос, как возникают очаги самонагревания в сыпучих средах, они не позволяют. Авторами разработан экспериментальный стенд для исследования теплофизических процессов, протекающих в сыпучих средах, склонных к самовозгоранию. Стенд состоит из емкости, заполненной исследуемой средой, в которой установлены чувствительные элементы, регистрирующие пространственно-временные распределения измеряемых величин, а также система провоцирования самонагревания и отвода тепла. Принципиальная схема экспериментального стенда показана на рис. 1. Очаг самонагревания провоцируется путем локальной подачи тепла и (или) влаги в заданном месте. При этом задаваемыми являются не только точные пространственные координаты зоны, где осуществляется взаимодействие тепла и влаги с исследуемой средой, но и объем, температура и химический состав подаваемой влаги, а также величина и режим нагрева. 1 ГОСТ 19433–88. Грузы опасные. Классификация и маркировка. М., 1988. 57 с.