Прогнозирование опасных факторов пожара в складских помещениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Исходные данные

2. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в цехе деревообрабатывающего предприятия

3. Результаты расчетов динамики ОФП

4. Описание обстановки на пожаре в моменты времени т=11 мин и т=20 мин

Литература

1. Исходные данные

Исходное помещение расположено в одноэтажном здании. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича. В этом здании наряду с заготовительным цехом имеется цех сборки. Заготовительный цех отделен от цеха сборки противопожарной стеной. План здания показан на рис.1.

Размеры заготовительного цеха в плане:

ширина l₂ = 24 м;

длина l₁ = 80 м;

Высота 2h = 6м.

В наружных стенах заготовительного цеха имеется 16 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема Y_н = 1 м. Расстояние от пола до верхнего края проема Y_в = 3.2 м. Ширина каждого оконного проема в =1,5м. Суммарная ширина оконных проемов Ув =24м. Остекление оконных проемов выполнено ив обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300 °С.

В противопожарной стене имеется дверной проем шириной и высотой 3 м. Этот проем защищен противопожарными дверями. При пожаре этот проем закрыт. Заготовительный цех имеет один дверной проем, соединяющий цех с наружной средой. Его ширина и высота равны 3 м, т.е. Y_в = 3 м, Y_н = 0 м. При пожаре этот дверной проем открыт.

Полы бетонные, с асфальтовым покрытием. Горючий материал представляет собой деревянные заготовки, сложенные в пакеты. Значение коэффициента ц_г = 62,5%. Площадь пода, занятая ГМ,

S_гм= =0,625*80*24=1200 м² ,

где S_пол = l₂ * l₁ - площадь пола.

Общая масса горючего материала при Р₀- 30 кг/м²

М₀= Р₀ * S_гм=30*1200 = 36000 кг.

Горение начинается в центре прямоугольной площадки, которую занимает ГМ. Размеры этой площадки:

l_1г = 0,1* l₁ * ^0,5 = 0,1*80* 62,5^0,5 = 63,25 м;

l_2г = 0,1* l₂ * ^0,5 = 0,1*24* 62,5^0,5 = 18,97 м;

Свойства ГМ характеризуются следующими величинами:

теплота сгорания Q_н = 1440 кДж/кг;

удельная скорость выгорания Ш₀ = 54 кг/(м² ч);

скорость распространения пламени по поверхности горючего материала V_л = 0,015 м/с;

дымообразующая способность D = 144 Нп*м²/кг;

потребление кислорода Lо₂ = 1.15 кг/кг;

выделение диоксида углерода Lсо₂ = 1.51 кг/кг;

выделение оксида углерода Lсо = 0,024кг/кг.

Вентиляция в заготовительном цехе общеобменная, приточно-вытяжная.

При возникновении пожара она выключается рубильником, находящимся слева от входной двери. Отопление центральное водяное. Цех не имеет механической системы дымоудаления. Отсутствуют также люки для удаления дыма.

Внешние атмосферные условия:

ветер отсутствует, температура наружного воздуха Т_в = 292 К давление (на уровне Y=h)

Ра = 760 мм.рт.ст., т.е. Ра = =101300 Па.

Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром такие же, как у наружного воздуха.

2. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в цехе деревообрабатывающего предприятия

Интегральная математическая модель пожара в помещении разработана на основе уравнений пожара, изложенных в работах [1, 2, 5]. Эти уравнения вытекают из основных законов физики - закона сохранения вещества и первого закона термодинамики для открытой системы, и включаетв себя:

уравнение материального баланса

(2.1)

где V - объем помещения, м³; _m - среднеобъемная плотность газовой среды кг/м³; - время, с; G_в и G_г - массовые расходы поступающего в помещение воздуха и уходящих из помещения газов, кг/с; - массовая скорость выгорания горючей нагрузки, кг/с.

уравнение баланса кислорода

(2.2)

где х₁ - среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении; х_1в - концентрация кислорода в уходящих газах от среднеобъемного значения х₁, n₁ = x_1г/х₁; L₁ - стехиометрическое соотношение «кислород - горючая нагрузка».

уравнение баланса продуктов горения

(2.3)

где х_i - среднеобъемная концентрация i-го продукта горения; L_i - удельное массовое выделение i-го продукта; n_i- коэффициент, учитывающий отличие концентрации i-го продукта в уходящих газах x_iг от среднеобъемного значения x_i, n_i = x_iг/x_i;

уравнения баланса энергии

, (2.4)

где Р_m - среднеобъемное давление в помещении, Па, К_m, С_рm, Т_m - среднеобъемные значения показателя адиабаты, изобарной теплоемкости и температуры в помещении; Q^п_н - теплота сгорания горючей нагрузки, Дж/кг; С_рв; Т_в - изобарная теплоемкость и температура поступающего воздуха; I_п - энтальпия продуктов газификации горючего материала, Дж/кг; - коэффициент, учитывающий отличие среднеобъемной изобарной температуры Т_m и среднеобъемной изобарной теплоемкости С_рm от температуры Т_г и изобарной теплоемкости С_рг уходящих газов, = ; - коэффициент полноты сгорания; Q_c - тепловой поток в ограждение, Вт.

Среднеобъемная температура Т_m связана со среднеобъемным давлением Р_m и плотностью_m уравнением состояния

Р_m = _mR_mТ_m. (2.5)

Уравнения пожара при разработке программы были модифицированы с целью учета работы приточно-вытяжной системы механической вентиляции, а так же работы системы объемного тушения пожара инертным газом. При этом система уравнений принимает следующий вид:

уравнение материального баланса

, (2.6)

где G_пр и G_выт - массовые расходы, создаваемые приточно-вытяжной вентиляции, кг/с; G_ов - массовая подача огнетушащего вещества кг/с

Для учета влияния температурного режима на работу вентиляторов расхода G_пр и G_выт представлены в виде:

G_пр = _вW_пр ; (2.7)

G_выт = _m W_выт, (2.8)

где _в - плотность воздуха, кг/м³ W_пр и W_выт - объемные производительности приточной и вытяжной подсистем, принимаемые постоянными.

Расход подачи ОВ так же принимается постоянным в интервале от момента включения системы пожаротушения до окончания запаса ОВ и равным нулю вне пределов этого интервала.

Уравнению (2.1) соответствует начальное условие:

где Р_в - атмосферное давления на уровне половины высоты помещения, Па, R_в - газовая постоянная воздуха, Дж/кгК; Т_m (0) - начальная температура в помещении;

уравнение баланса энергии

(2.9)

где С_ров и Т_ов - изобарная теплоемкость и температура подаваемая через проемы, Q₀ - источниковый член, учитывающий работу систем отопления, в случае неравенства Т_m(0) и Т_в

Исходя из многочисленного экспериментального материала, левая часть уравнения (2.2) принимается равной нулю, а величина С_рm - постоянной. Значение Q₀ вычисляется в нулевой момент времени и далее считается неизменным. Поскольку I_п<Q^р_н, величина I_п игнорируется. Для расчета Q_c использованы эмпирические соотношения, полученные для термически толстых строительных конструкций.

Т_с=Т_m(0)+0,2[Т_m-T_m(0)]+0.00065[Т_m-Т_m(0)]²

где _m - среднеобъемная степень черноты среды в помещении; F_г - суммарная площадь проемов, м²; F_c и T_c - площадь конструкций и средняя температура их внутренней поверхности;

уравнение баланса кислорода

(2.10)

Начальные условия для этого уравнения является следующие

Х₁(0) = х_1В = 0,23

уравнение баланса продуктов горения

. (2.11)

Поскольку кинетика химических реакций не моделируется, а все L_i полагаются постоянными, то, вводя новую переменную Xi=xi/Li получим в окончательном виде:

. (2.12)

Начальным условием для этого уравнения является выражение

x_i(0) = 0.

Из (2.4) следует, что концентрации всех продуктов горения подобны во времени и могут быть описаны одним общим уравнением:

- уравнение баланса количества дыма [23] и оптической концентрации дыма получено:

, (2.13)

где _m - среднеобъемное значение оптического количества дыма в помещении; D - дымообразующая способность горючего материала; К_с - коэффициент осаждения частиц дыма на поверхность конструкций. Этому уравнению соответствует следующее начальное условие _m(0)=0.

Принято различать два основных режима пожара в помещении:

- пожар, регулируемый горючей нагрузкой (ПРН), когда кислорода в помещении достаточно и скорость выгорания определяется скоростью газификации горючего материала;

- пожар, регулируемый вентиляцией (ПРВ), когда кислорода в помещении очень мало и скорость выгорания определяется скоростью притока воздуха извне.

Подробная классификация достаточно условна. Режим пожара в помещении будет аналогичен режиму пожара на открытом воздухе лишь в случае х₁=х_1В, т.е. только в нулевой момент времени. Соответственно, для реализации ПРВ требуется положить х₁=0, т.е. весь поступающий в помещение кислород полностью расходуется на горение. В реальности кислородный режим пожара в помещении практически всегда является некоторым промежуточным режимом между ПРН и ПРВ.

Кислородный режим пожара численно характеризуется величиной безразмерного параметра к, значения которого изменяются от нуля до единицы, причем к=0 соответствует ПРВ, а к=1 - ПРН. Величина к является функцией концентрации кислорода в помещении: к=к(х₁). В соответствии с изложенным ранее, эта функция имеет минимум при х₁=0 (равный нулю) и максимум при х₁=х_1в, (равный единице). Кроме того, график функции к(х₁) должен иметь точку перегиба, причем единственную, которая физически соответствует переходу от преобладания одного режима пожара к преобладанию другого.

Всем перечисленным требованиям отвечает функция вида

,

где А, В, С - положительные коэффициенты, определяемые из изложенных выше граничных условий и экспериментальных данных.

Далее записываем

(2.14)

где ₀ и _уд.0 - полнота сгорания и удельная скорость выгорания на открытом воздухе. Величина ₀ может быть найдена по формуле

(2.15)

значение _уд.0 является свойством, в основном, самой горючей нагрузки.

Легко заметить, что выражение (2.6) точно отражает физический смысл двух рассматриваемых режимов пожара и является интерполяционной формулой для промежуточных реальных режимов. Если использовать аналогичную формулу для

, (2.16)

то (2.7) и (2.8) образуют систему двух уравнений с двумя неизвестными, из решения которых определяются и _уд..

Рассмотренный подход позволяет учесть в расчете влияние концентрации кислорода в помещении на процесс горения. Безусловно этот подход является в достаточной приближенным и вынужденным, поскольку более точное моделирование процесса горения, особенно в рамках интегральной модели наталкивается на ряд принципиальных трудностей. Как показали пробные расчеты и их сравнение с данными экспериментов, изложенный метод дает удовлетворительную для инженерной практики точность и может быть использован в случаях, когда более строгий подход не является необходимым.

Для расчета естественного газообмена в [5] получены соотношения для случая, когда g_mg_в. Ниже эти соотношения приведены в формализованном виде:

;

,

где в_i - ширина i-того проема; Y_hi и Y_bi - высота его нижнего и верхнего срезов.

Суммирование производится по всем открытым проемам, а высота нейтральной плоскости рассчитывается по формуле

, (2.17)

где h - половина высоты помещения. Формальный параметр Z_i определяется следующим образом:

.

Если горючим веществом является жидкость, площадь горения полагается неизменной и равной площади ее зеркала. В случае твердого материала задаются его линейные размеры и считается, что горение начинается в центре заданного прямоугольника. Если обозначить V_л - мгновенное значение линейной скорости распространения пламени, то радиус зоны горения r_г определяет уравнение причем r_г(0)=0.

Если величина r_г не превышает половину минимального размера, то из площади круга вычитается площадь соответствующих сегментов. Момент, когда значение r_г становится равным полудиагонали заданного прямоугольника, расположение горючей нагрузки, считается моментом полного охвата пламенем всей горючей нагрузки и далее площадь горения считается неизменной. Так как F_гор и _уд известны, то полная скорость газификации рассчитывается, как их производная. В случае нестационарного горения жидкости полученное назначение умножается на величину, учитывающую эту нестационарность [7].

, (2.18)

при <_cт, где _cт - время стабилизации горения.

Для расчета среднеобъемной температуры используются уравнения состояния

Т_m=Р_m/g_mR_m (2.19)

Степень черноты задымленной среды в помещении рассчитывается по известной формуле:

_m =ехр(-l),

где l - средняя длина пути луча, определяется соотношением

l=2.6V/Fc+Fг,

где - эмпирический коэффициент для пересчета оптического диапазона в диапазон инфракрасных волн.

Для численной реализации модели использован метод Рунге-Кутта - Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом. В качестве основы взята подпрограмма решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, доработанная с целью улучшения эксплуатационных характеристик.

Разработанная на кафедре инженерной теплофизики и гидравлики учебная компьютерная программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель и предназначена для расчета динамики пожара жидких и твердых горючих веществ и материалов в помещении имеющем от 1 до 9 проемов вертикальных ограждающих конструкций.

От известных аналогов программа отличается тем, что позволяет учитывать вскрытие проемов, работу систем механической вентиляции, и объемного тушения пожара инертным газом, а так же учитывает кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию окиси и двуокиси углерода, задымленность помещения и дальность видимости в нем.

3. Результаты расчетов динамики ОФП

Исходные данные для проведения расчета динамики пожара принимались следующие:

Длина помещения - 12 м;

Ширина помещения - 9 м;

Высота помещения 6 м.

Помещение имеет 2 открытых проема (ворота) шириной 3 м, нижний край которого на уровне пола, а верхний на высоте 3 м.

Горючий материал - древесина.

Свойства горючего материала характеризуются следующими величинами:

Теплота сгорания Q_н=13800 кДж/кг;

Удельная скорость выгорания ₀= 54 кг/м²ч;

Скорость распространения пламени U_л= 20 мм/с;

Дымообразующая способность Д=144 Мпм²/кг;

Выделение окиси углерода Lco = 0,024 кг/кг;

Выделение двуокиси углерода Lco₂=1,51 кг/кг;

Потребление кислорода Lo₂=1,15 кг/кг.

Внешние атмосферные условия:

Ветер отсутствует;

Температура наружного воздуха Т_в=293 К;

Давление Р_а=101300 Па.

Параметры состояний газовой среды внутри помещения перед пожаром такие же, как у наружного воздуха.

Результаты расчета представлены в таблице 2.1, а на рис. 2.22.11 в графическом виде.

Таблица 2.1 Термогазодинамика пожара

Время, мин	Т-ра, 0С	Конц. O2, масс%	Задым-ление, Нп/м	Дальность видимости, м	Конц. СО масс%	Конц. СО2	Конц. ОВ, Масс%
1	2	3	4	5	6	7	8
0.0	20	23,000	0,000	15,00	0,000	0,000	77,000
1	38	22,805	0,028	15,00	0,004	0,233	76,881
2	145	21,460	0,175	13,79	0,029	1,848	76,058
2.7	301	19,232	0,506	4,70	0,074	4,637	74,635
3	242	20,259	0,431	5,53	0,054	3,384	75,272
3.7	255	20,193	0,402	5,91	0,055	3,451	75,240
4	258	20,162	0,413	5,76	0,056	3,494	75,218
5	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
6	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
7	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
8	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
9	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
10	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
11	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
12	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
13	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
14	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
15	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
16	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
17	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
18	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
19	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
20	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
21	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
22	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
23	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
24	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
25	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
26	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
27	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
28	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
29	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
30	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
31	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
32	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
33	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
34	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
35	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
36	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
37	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
38	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
39	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
40	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
41	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
42	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
43	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
44	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
45	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
46	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
47	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
48	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
49	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
50	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
51	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
52	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
53	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
54	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
55	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
56	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
57	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
58	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
59	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
60	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
61	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
62	259	20,152	0,417	5,70	0,056	3,508	75,211
63	246	20,296	0,395	6,02	0,053	3,325	75,304
64	208	20,757	0,304	7,82	0,043	2,734	75,606
65	183	21,066	0,252	9,46	0,037	2,345	75,804
66	163	21,296	0,217	10,96	0,033	2,060	75,949
67	148	21,478	0,192	12,39	0,029	1,835	76,064
68	135	21,629	0,172	13,81	0,026	1,650	76,158
69	124	21,758	0,156	15,00	0,024	1,494	76,238

Время, мин	Плотность газа кг/м3	избыточное давление Па	Нейтральная плотность м	Приток воздуха м3/с	приток воздуха кг/с	истечение газа м3/с	истечение газа кг/с	скорость выгорания г/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0.0	1,2053	0,00	1,50	0,011	0,014	0,011	0,014	0,0
1	1,1362	1,15	1,30	4,012	4,836	6,215	7,061	68,0
2	0,8453	6,18	1,25	8,689	10,474	17,092	14,448	296,3
2,7	0,6157	10,36	1,21	10,551	12,717	26,585	16,368	645,7
3	0,6854	4,70	2,08	34,577	41,677	61,349	42,051	894,7
3,7	0,6684	4,93	2,06	34,513	41,600	63,982	42,809	983,6
4	0,6654	4,96	2,06	34,660	41,776	64,327	42,806	992,3
5	0,6646	4,97	2,06	34,690	41,813	64,410	42,808	994,5
6	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
7	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
8	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
9	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
10	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
11	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
12	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
13	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
14	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
15	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
16	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
17	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
18	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
19	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
20	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
21	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
22	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
23	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
24	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
25	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
26	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
27	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
28	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
29	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
30	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
31	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
32	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
33	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
34	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
35	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
36	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
37	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
38	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
39	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
40	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
41	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
42	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
43	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
44	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
45	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
46	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
47	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
48	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
49	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
50	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
51	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
52	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
53	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
54	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
55	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
56	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
57	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
58	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
59	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
60	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
61	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
62	0,6646	4,97	2,06	34,691	41,814	64,411	42,808	994,5
63	0,6805	4,75	2,08	34,711	41,839	61,905	42,127	908,6
64	0,7341	4,17	2,10	33,597	40,495	55,472	40,720	722,0
65	0,7754	3,75	2,11	32,571	39,259	50,898	39,464	601,1
66	0,8094	3,41	2,12	31,623	38,116	47,305	38,291	512,7
67	0,8390	3,12	2,13	30,712	37,027	44,305	37,173	443,4
68	0,8653	2,87	2,14	29,845	35,973	41,710	36,094	387,1
69	0,8892	2,64	2,15	28,994	34,948	39,413	35,045	340,5

Рис3.2 Зависимость среднеобъемной концентрации кислорода от времени

Рис. 3.3 Зависимость среднеобъемной концентрации диоксида углерода от времени



Рис. 3.4. Зависимость среднеобъемной концентрации оксида углерода от времени

Рис. 3.5. Зависимость среднеобъемной температуры от времени

Рис. 3.6. Зависимость координаты плоскости равных давлений от времени



Рис. 3.7. Зависимость среднеобъемной оптической плотности дыма от времени

Рис. 3.8. Зависимость среднеобъемной плотности газа от времени

Рис. 3.9. Зависимость парциальной плотности кислорода от времени

Рис. 3.10. Зависимость парциальной плотности диоксида углерода от времени



Рис. 3.11. Зависимость парциальной плотности оксида углерода от времени

Расчет опасных факторов пожара по методике государственного стандарта

Полученные в результате расчета данные по термогазодинамике пожара в заготовительном цехе деревообрабатывающего предприятия могут быть использованы для решения различных задач пожарной безопасности. В частности, использую данные расчета, можно определить время достижения опасными факторами критических значений, т. е. значение опасных для жизни людей, материальных ценностей, а также значений срабатывания различных датчиков пожарной сигнализации. Определим с помощью полученных на ПЭВМ данных по динамике ОФП необходимое время эвакуации из помещения заготовительного цеха деревообрабатывающего предприятия. Для этого предварительно найдем время достижения каждым опасным фактором его критического значения. Критические значения ОФП принимаем по ГОСТ 12.1.004-91 [8]. Критическое значение температуры на уровне рабочей зоны равно 70С. Высоту рабочей зоны принимаем равной 1,7 метра. Для определения времени достижения температурой этого значения рассчитаем какова же будет среднеобъемная температура, если на уровне рабочей зоны температура будет критической. Связь между локальными и среднеобъемными значениями ОФП по высоте помещения имеет следующий вид:

(ОФП_п - ОФП_о) = (ОФП_m - ОФП_о) Z, (2.20)

где ОФП_п - локальное (пороговое) значение ОФП; ОФП_о - начальное значение ОФП; ОФП_m - среднеобъемное значение опасного фактора; Z - параметр, вычисляемый по формуле:

, (2.21)

где H - высота помещения, м.

Значение параметра Z на уровне рабочей зоны будет равно:

Значение параметра Z у потолка будет равно:

Тогда при достижении на уровне рабочей зоны температуры 70С среднеобъемная температура будет равна:

Этого значения среднеобъемная температура достигает, примерно, через 1,9 минут (табл. 2.1).

При достижении пороговой температуры 70⁰С для спринклеров «Викинг» среднеобъемная температура будет равна:

Этого значения среднеобъемная температура достигает, через 0,9 мин.

Критическое значение парциальной плотности кислорода на уровне рабочей зоны равно 0,226 кг/м³, снижение этого значения содержания кислорода может привести к трагическим последствиям.

При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью О₂ своего критического значения, среднеобъемная плотность кислорода составит:

Время достижения концентрацией кислорода этого значения определяем по рис. 2.9. Оно составляет 2,3 минут. При составлении графика на (рис. 2.9) использовалась формула

(2.22)

Предельная парциальная плотность оксида углерода на путях эвакуации составляет 1,1610^-3 кг/м³. При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью СО этого значения, среднеобъемная плотность оксида углерода составит:

Такого значения среднеобъемная парциальная плотность СО будет равна 0,8 мин. пожар кислород деревообрабатывающий

Предельное значение парциальной плотности СО₂ на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м³. При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно

Такого значения парциальная плотность СО₂ за время расчета достигнет на 1 мин.

Для успешной эвакуации людей при пожаре очень важно, чтобы дальность видимости при задымлении помещения была не меньше расстояния от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода. По ГОСТ 12.1.004-91 дальность видимости должна быть не менее 20 м. Такая дальность видимости на уровне рабочей зоны соответствует задымленности 0,119 Нп/м. При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

По табл. 2.1 получаем = 2,4 минут.

Как видим, быстрее всего критического значения достигает парциальная плотность оксида углерода, следовательно, _kp = _со = 0,8 мин.

Тогда необходимое время эвакуации будет равно

_нб = 0,8_кр = 0,8 0,8 = 0,64 мин

4. Описание обстановки на пожаре в момент времени ф=11 мин., и ф=20 мин

L_вид.=2,38/м_м=2,38/0,417=5,71м.(ф=11 мин., и ф=20 мин.)

Среднеобъемная температура Т_м=259 ⁰С

Положение плоскости равных давлений Х_*=2,06м.

При открытых дополнительных проемах (люках) практически весь дверной проем свободен от задымленных газов, тогда как при отсутствии люков Х_*=1,7м., т.е. почти половина высоты дверного проема занята потоком вытекающего задымленного газа.

Схема здания и разрез заготовительного цеха

Схемы газообмена

Литература

1. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М. П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле., - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987.

2. Кошмаров Ю. А., Зотов Ю. С. Лабораторный практикум по курсу "Прогнозирование опасных факторов пожара в помещениях". - М.: ВИПТШ МВД РФ., 1997.

3. Повзик Я. С., Холошня Н. С., Артемьев Н. С. Методические указания к выполнению курсовой работы и упражнений по курсу "Пожарная тактика". - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика". Ч.2. - М. : ВИПТШ МВД РФ, 1992.

5. Кошмаров Ю. А. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. - М.: Стройиздат, 1988.

6. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. Пер. с англ. - М.: Стройиздат, 1990.

7. Абдурагимов И. М., Говоров В. Ю., Макаров В. Е. Физико-химические основы развития и тушения пожара. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980.

8. ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»

Размещено на Allbest.ru