علم

هندسة النار: كيف نبني أفضل حريق علمياً

هندسة النار: كيف نبني أفضل حريق علمياً



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ربما تكون النار هي أهم عملية للحفاظ على الحياة المتحضرة ، لكنها ليست بسيطة مثل إضاءة المباراة. هناك طريقة لهندسة الحريق بشكل مثالي لزيادة توزيع الحرارة ومعدل الاحتراق والكفاءة. دعنا مهندس النار.

ما يحتاجه الحريق

تحتاج نار المخيم إلى ثلاثة أشياء لتحدث: الأكسجين والحرارة والوقود. هذا هو مثلث النار الأساسي ، لكن إنشاء حريق مثالي ليس بهذه البساطة. صدق أو لا تصدق ، تم نشر العديد من الدراسات حول ما هو مطلوب لإشعال حريق مثالي ، وأكثرها شهرة هو واحد من فريق في جامعة ديوك ، نُشر في Nature Scientific Reports. قام الفريق بفحص الطرق العديدة المختلفة التي يستخدمها الناس لإشعال النار في المعسكرات ووجدوا أن أفضل الحرائق واسعة بقدر طولها. هذا يديم الشكل الهرمي الأساسي الذي تم استخدامه على مر العصور. ومع ذلك ، فإن الاستنتاج لا يعد شيئًا إذا لم تكن مدعومًا بالبيانات.

طور الفريق معادلة توضح شكل النار كدالة لدرجة الحرارة والتي يمكن رؤيتها أدناه. عندما تساوت نسبة الارتفاع (H) إلى مقياس الطول الأساسي (D) حوالي واحد ، وجد الفريق أن درجة حرارة الحريق كانت الأعلى. مقياس الطول الأساسي عبارة عن وحدة استخدمها الفريق لتجاهل شكل النار في الدراسة ، على سبيل المثال ، سيكون لنار مربع بعرض W نفس قيمة D مثل حريق مخروطي بقطر يساوي العرض W.

فهم الرياضيات

تم العثور على سبب هذا النطاق للتوصيل الحراري المعظم حول نسبة H / D للواحد هو قدرة الهواء على التدفق من خلال الكثافات المتغيرة داخل النار وخارجها. يتم تغذية أي حريق بالأكسجين من خلال فرق ضغط مع الهواء المحيط به. مع احتراق النار ، يتجمع هواء ساخن منخفض الكثافة في الداخل ، ويجلس الهواء البارد عالي الكثافة (نسبيًا) حول النار. معدل تدفق الهواء عبر فرق الضغط يعتمد على كثافة الهواء المحيط (ρ) ، وتسارع الجاذبية (g) ، ومعامل التمدد الحراري في النار (β) ، وفرق درجة الحرارة (ΔT) ، و ارتفاع (ح) النار. ربط الفريق هذه المصطلحات في المعادلة التالية.

ΔP ~ρgβΔTH

في النهاية ، وجد أن تدفق الهواء قد تم تعظيمه عندما كانت نسبة الارتفاع إلى القاعدة واحدة ، كما تمت مناقشته من قبل. كما يفعل أي مهندس جيد ، عندما أدركوا هذه النقطة من الكفاءة القصوى ، انتقلوا بعد ذلك إلى فهم سلوك الحرائق في الأشكال المتطرفة ، ونيران قصيرة واسعة ، ونيران طويلة نحيفة.

ذات صلة: أسباب حريق نوتر دام كان تحديًا لرجال الإطفاء

عند دراسة أقصى ارتفاع نحيف ، وجد الفريق أنه كلما أصبح سطح النار أطول ، بينما ظل الحجم كما هو ، تقل المسافة من أي نقطة داخلية إلى الهيكل. لقد ربطوا كثافات الهواء المحيط بمنطقة المقطع العرضي لهيكل النار. في المقابل ، وجد الفريق أنه مع ارتفاع طول النار بشكل نسبي ، تنخفض درجة حرارة الجسم بشكل كبير.

وجد الفريق الآن ما أطلقوا عليه الحد الأقصى للحرائق. مع تقدمهم ، بحثوا عن الحد الضحل للنار. باستخدام معادلات مماثلة ولكنها متنوعة قليلاً ، وجد الباحثون أيضًا أنه عندما يصبح جسم النار أقل عمقًا ، تنخفض درجة حرارة الجسم بشكل كبير. بشكل عام ، وجدوا أن البقعة الحلوة للارتفاع تساوي العرض ، أو القطر ، مما يسمح بتهوية أكبر ، وبالتالي الكفاءة ، مع مراعاة فروق درجات الحرارة والضغط القياسية في الهواء المحيط.

اختيار المتغيرات الصحيحة

بالإضافة إلى رياضيات تدفق هواء نار المخيم ، هناك أيضًا اختلافات معقولة في قابلية حرق الأخشاب المختلفة. لبدء الحريق ، ستحتاج إلى مصدر وقود يحترق ويشتعل بسرعة. لهذا ، يمكنك استخدام خشب لين مثل الصنوبر أو التنوب. هذا سوف يخلق لهب حار سريع الاشتعال بعد اندلاع حريقك ، اختر إضافة خشب صلب ، مثل خشب البتولا أو خشب القيقب. يجب أيضًا أن يكون الخشب جافًا ، أو يمكن إطفاء حريقك أو طرد الطاقة الزائدة في الدخان.

ذات صلة: مقتل نصف مليون نحلة في تكساس بعد أن أشعل النار عليهم أحدهم

هندسة نار المخيم المثالية لها علاقة أكبر بالديناميكا الحرارية وكثافة المواد ، على الرغم من أن أبحاث ديوك وأبحاث أخرى أكدت فقط كيف كان البشر يشعلون النار على مر العصور. كان لدى قدماء المصريين ارتفاع هرمي إلى نسبة قاعدة حريق منذ قرون ، وأصبحت تقنية إشعال النار هذه في الغالب من المعارف الأساسية. ومع ذلك ، يمكنك الآن إزعاج أصدقائك غير الهندسيين بالرياضيات وراء نار المخيم ، وستكون بالتأكيد ناجحًا في حفلتك القادمة.


شاهد الفيديو: نايف حمدان وقصته مع الحريق ههههههههه لا يفوتكم سناب نايف حمدان (أغسطس 2022).