Воздух и дизеля
(С) Envy
Продолжаем теорию
Второй фактор ограничивающий время пребывания – воздух.
Сколько нужно человеку воздуха? Усредненное потребление кислорода для состояния невысокой активности составляет около 1 кг в сутки, а выделение углекислого газа соответственно 1,06 кг в сутки. (активность невысокая, ибо часть будет активно работать, но большая часть грустно вздыхать по накрывшейся Москве, погибшим друзьям/родным/близким и тихо двигаться к истерии.) Прочие выделяемые человеком вещества через кожу и при дыхании (целый букет суммарным весом 1,55 грамма в сутки) в этом расчете не учитываем. Для нормальных постядерных условий (“typical postnuclear day” = НУ), это равно 0,7 м куб/сутки (0,029 м куб/час) для кислорода и соответственно 0,54 м куб/сутки (0,023 м куб/час) для СО2.
Границы предельного содержания кислорода (при НУ): от 11 % (развивается гипоксия) до 38% (проявляются токсичные эффекты кислорода) от объема воздуха.
Предельное содержание СО2 примем равным 4 % от объема воздуха, это тот предел за которым считаем что обитатели для объекта практически потеряны. (При таком соотношении токсичное действие СО2 уже ограничивает возможность выполнения работ средней трудности уже через 10 минут нахождения, а общий срок пребывания в спокойном пофигистичном состоянии ограничен 5 сутками.)
Начальные условия атмосферы объекта: 20% кислорода и 0,05% СО2 (чуть более тяжелые чем нормальные). В объемных цифрах (от 16500 м куб) это: 3300 м куб кислорода и чуть больше 8 м. куб. СО2.
Эвактоннель содержит в свою очередь (от 660000 м куб его объема): 132000 м куб кислорода и 330 м куб СО2. (Затопление тоннеля и объекта для простоты картины не учитываем!)
В объекте у нас сидит 180 физиономий, каждый час съедающих 5,22 м куб кислорода и превращающих его в 4,14 м куб СО2.
При неработающих средствах регенерации но равномерном перемешивании воздуха, предельное состояние равно (без учета токсичного действия кислорода):
- объект: 1815 м куб О2 и 660 м куб СО2
- эвактоннель: 72600 м куб О2 и 26400 м куб СО2
Данное предельное состояние будет достигнуто через (для 180 физиономий):
- в объекте – по кислороду: через 284 часа (11 суток), по СО2: через 159 часов (6 с половиной суток).
- эвактоннель - кислород: 11,3 тыс часов(474 суток), СО2: 6,3 тыс часов (265 суток). Итак, можно почти целый год пересидеть за счет эвактоннеля! (При условии идеального перемешивания воздуха, разумеется.)
Рекомендации: Для обеспечения аварийного запаса воздуха, к конечной точке эвактоннеля должна быть подведена вентиляция из объекта (для сброса «отработанного» воздуха и вытеснения «свежего» в сторону объекта).
Потребные расходы мощности на вентиляцию:
Скорость движения воздуха по эвактоннелю принимаем равной 10 м/с по трубам полуметрового диаметра. 1 м куб воздуха весит 1.29 кг. При этом потери будут примерно 6 Па на погонный метр (суммарная протяженность 20000 м, потери 120 кПа). Внутри объекта принимаем потери 7 Па на погонный метр (суммарная протяженность сетей условно 1500 м, потери 840 Па на самой удаленной точке в 120 м.) Типовой мощный вентилятор дает полное давление 0,6 кПа (и перемещает 23000 м куб/ч воздуха) за 11 кВт эл энергии. Внутри каждого блока объекта нам достаточно одного такого вентилятора для всех нужд. А значит суммарно вентиляция будет потреблять 33 квт электроэнергии в час. Для сброса воздуха в эвактоннель потребуется минимум по 3 квт вентилятору через каждый километр для поддержания напора (суммарно 60 кВт ч на обеспечение вентиляции тоннеля).
Суммарные расходы электроэнергии на водоотлив и вентиляцию составляют:
- объект: 33 кВт.
- объект + эвактоннель: 33 + 60 + 20 = 113 кВт.
Теперь перейдем к дизелям.
Условно считаем что на объекте отключено все «целевое» кушающее эл энергию оборудование (спецсвязь у генералов, электроплита в буфете, и прочее), а самое минимальное что можно запустить для поддержания водоотлива и вентиляции это один из вспомогательных дизель-генераторов. Считаем его по усредненным значениям.
Мощность 200 киловатт, расход топлива 45 литров/час,
расход воздуха:
Стехиометрика 14,7. Масса литра дизтоплива 0,7 кг. значит в час получаем примерно 463 кг воздуха (358 м куб) из них кислорода было 71,6 м куб.
Условно считаем что весь запас воздуха мы пускаем под дизель и сброс его, не заморачиваясь проблемой очистки, осуществляем в некие «изолированные отсеки блоков». На сколько хватит в таком случае кислорода? Условно считаем что дизель захлебнется из-за переобогащения смеси при падении содержания кислорода в воздухе с 20% до 15%, а значит успеет скушать 825 м куб кислорода в объекте или 33000 м куб кислорода в эвактоннеле.
Итого непрерывной работы дизеля только за счет воздуха :
- объекта: 11 часов.
- эвактоннелей: 461 час (или 19 суток).
Разумеется, нам надо что-то делать с токсичностью выхлопных газов и как то их охлаждать (Т выхлопа примерно 850 град С)… Охлаждение впрочем можно реализовать через артскважины и/или поступающую в объект дренажную воду. Общее тепловыделение работающего дизель генератора в окружающий воздух порядка 80000 Ккал/час.
