Основы прогнозирования развития пожаров и связанных с ними чрезвычайных ситуаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Кафедра организации пожаротушения и проведения аварийно - спасательных работ

ЛЕКЦИЯ

по пожарной тактике для курсантов второго курса на тему № 1.1:

«Основы прогнозирования развития пожаров и связанных с ними ЧС»

Санкт - Петербург 2005г.

Лекция по пожарной тактике для курсантов второго курса

Тема № 1.1: «Основы прогнозирования развития пожаров и связанных с ними ЧС»

Время: 160 минут

Место: лекционный зал

Материально-техническое обеспечение:

1. графопроектор

2. слайды

План лекции:

Введение…………………………………………………………....10 мин.

1. Классификация пожаров……………………………………35 мин.

2. Зоны пожаров………………………………………………...30 мин.

3. Газовый обмен на пожаре………………………………….50 мин.

3.1. Газовый обмен при наружных пожарах.

3.2. Газовый обмен при внутренних пожарах.

4. Параметры пожара…………………………………………..35 мин.

4.1. Продолжительность пожара.

4.2. Площадь, периметр и фронт пожара.

4.3. Средние параметры скоростей развития пожара.

4.4. Определение параметров пожара.

Литература:

1. Бессмертнов В.Ф., Вязигин В.Г., Малыгин И.Г. “Пожарная тактика в вопросах и ответах”: Учебное пособие. СПб.: Санкт-Петербургский институт ГПС МЧС России, 2003.

2. Повзик Я.С. Пожарная тактика. М.: Спецтехника, 2001.

3. Абдурагимов И.М. и др. Процессы горения. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.

Введение

Успех тушения пожаров достигается комплексом служебных и оперативно-тактических действий. Среди них особое значение имеют: умение анализировать явления, происходящие на пожаре, факторы, способствующие и препятствующие развитию горения, а также тушению пожара; оценивать эти факторы, производить расчет сил и средств для тушения пожаров и принимать наиболее рациональные решения на ведение боевых действий подразделениями пожарной охраны.

Для оценки реальной и прогнозирования возможной обстановки на пожаре, разработки мероприятий по тушению пожара и управлению боевыми действиями подразделений необходимо знать: закономерности развития пожара, его параметры, без которых невозможно определить вид огнетушащих веществ, способы их подачи, количество сил и средств, их расстановку.

Не случайно, в квалификационных требованиях, предъявляемых к основным категориям начальствующего состава пожарной охраны, наряду с другими требованиями записано: Сотрудник Государственной противопожарной службы России должен:

Знать:

опасные факторы пожара и последствия их воздействия на людей, приемы и способы прекращения горения;

основные тактико-технические характеристики и тактические возможности подчиненных и взаимодействующих сил и средств.

Уметь:

выполнять обязанности руководителя тушения пожара;

разрабатывать оперативно-служебную документацию по вопросам пожаротушения в городах и населенных пунктах.

Поэтому изучение основ пожарной тактики имеет большое значение для подготовки специалиста к выполнению должностных обязанностей на практике.

пожар горение задымление

1. Классификация пожаров

Понятие пожара дается в статье 1 Закона Российской Федерации "О пожарной безопасности". Пожар - неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Вместе с тем, пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий помимо горения явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и пространстве.

Эти явления взаимосвязаны и характеризуются параметрами пожара: скоростью выгорания, температурой горения и т.д. Значения этих параметров позволяют определить характеристику пожара, необходимую для оценки обстановки на пожаре и принятия решения на ведение боевых действий по его тушению.

Распределение пожаров на группы и виды по сходствам или различиям называется классификацией.

Классификация - искусственная, если она объединяет пожары по внешним (случайным) признакам, и естественная, если она группирует пожары на основе их объективной внутренней связи и общих признаков развития. Естественная классификация пожаров считается научной, она позволяет предопределить закономерность тактики тушения различных видов пожара.

Пожары могут классифицироваться по различным признакам. Основное требование пожарной тактики к классификации пожаров состоит в том, чтобы те или иные группы, классы, виды и разновидности пожаров прежде всего предопределяли способы и приемы прекращения горения, применяемые огнетушащие вещества, направление и последовательность действий подразделений, распределения сил и средств и т.д.

Признаки, по которым классифицируют пожары, делятся на общие и частные.

Общая классификация пожаров приведена на рисунке 1.

ГРУППЫ ПОЖАРОВ

КЛАССЫ ПОЖАРОВ

ВИДЫ ПОЖАРОВ

РАЗНОВИДНОСТИ ПОЖАРОВ

Рис.1. Классификация пожаров.

К общим относятся признаки, по которым классифицируются все пожары. Например, условия газообмена, физико-химические свойства горящих веществ и материалов, возможность распространения горения, продолжительность пожаров, расположение пожаров относительно поверхности земли и т. п. К частным относятся признаки, по которым классифицируются пожары, относящиеся только к отдельному классу, группе, виду и т. п. Например, вид распространяющихся пожаров классифицируется по скорости распространения горения, по форме площади пожара, по виду теплообмена и т.п. класс пожаров горючих жидкостей классифицируется по состоянию, по форме факела и другим признакам.

Общим явлением для всех пожаров является газообмен, который определяет качественную и количественную стороны всех параметров пожаров во времени и пространстве. На пожарах в зданиях и сооружениях газообмен можно регулировать по времени и направлению, а также использовать для прекращения горения путем изоляции помещений, в которых происходит пожар. При пожарах на открытом пространстве газообмен не регулируется.

По условиям газообмена все пожары можно разделить на две группы:

на открытом пространстве;

в ограждениях.

Другим общим признаком пожаров является агрегатное состояние горючих веществ и материалов, которое определяет огнетушащие средства, способы и приемы прекращения горения, подготовительные и обеспечивающие боевые действия подразделений.

В зависимости от вида горящих веществ и материалов пожары разделяются на классы А, В, С, D и подклассы А1, А2, В1, В2, D1, D2, D3 .

К пожарам класса А относится горение твердых веществ. При этом если горят тлеющие вещества, то пожары относятся к подклассу А1, а если неспособные тлеть - к подклассу А2.

К классу В относятся пожары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. При этом они будут относиться к подклассу В1, если жидкости не растворимы в воде и к подклассу В2 - растворимые в воде.

К классу С относятся пожары, при которых происходит горение газов.

К классу D относятся пожары, при которых происходит горение металлов. При этом они относятся к подклассу D1, если горят легкие металлы и их сплавы, к подклассу D2 - щелочные и подобные им металлы, к подклассу D3 - металлосодержащие соединения (металлоорганические или гидриды).

В зависимости от обстановки на пожаре, площадь и объем его могут быть постоянными или увеличиваться в результате перемещения фронта горения по поверхности веществ и материалов. Эти характерные особенности пожаров ведут к принципиальному различию в тактике их тушения. Поэтому все пожары по признаку распространения горения делятся на два вида:

распространяющиеся;

нераспространяющиеся.

Под распространяющимися пожарами понимают такие пожары, у которых происходит увеличение геометрических размеров (длины, высоты, ширины, радиуса) во времени.

Под нераспространяющимися пожарами понимают такие пожары, у которых геометрические размеры остаются неизменными во времени.

Следует отметить, что с течением времени свободного развития пожаров или в результате действия подразделений по ограничению распространения горения указанные два вида пожаров могут видоизменяться, т.е. переходить из одного вида в другой. Поэтому классификация пожаров по признаку распространения горения тесно связана с временем их развития. Обычно пожары классифицируются по этому признаку на определенное время действия подразделений: например, на время прибытия первого подразделения и введения им сил и средств, прибытия дополнительных сил и средств, прибытия службы пожаротушения и т.д.

Как распространяющиеся, так и нераспространяющиеся пожары могут возникать и развиваться на различных объектах. Поэтому все пожары по принадлежности их к объектам подразделяются на следующие:

пожары на гражданских объектах;

пожары на промышленных объектах;

пожары в лесном фонде;

пожары на сельскохозяйственных объектах;

пожары на объектах транспорта.

По размерам пожары могут быть

малыми,

средними

крупными.

Следует отметить, что размер может определяться по различным признакам:

по величине ущерба;

по размерам (площади или объему, дебиту фонтана) пожара;

по количеству требуемых для тушения сил и средств;

по сложности управления боевыми действиями подразделений пожарной охраны.

Классификация пожаров по размерам является условной и производится на основании признаков и различий, принятых в нормативных документах.

По продолжительности пожары подразделяются на:

кратковременные (малопродолжительные)

средней продолжительности (среднепродолжительные)

затяжные (продолжительные)

Классификация пожаров по продолжительности, так же, как и по размерам, производится на основании условно принимаемых различий.

По отношению к поверхности земли пожары могут располагаться на различных уровнях. По данному признаку пожары подразделяются на следующие:

подземные;

наземные;

средневысотные;

высотные.

Подземными пожарами называются пожары, расположенные ниже уровня земли, на любой глубине.

Под наземными пожарами понимают такие пожары, которые находятся на высоте, достигаемой при помощи ручных пожарных лестниц.

Под средневысотными пожарами понимают пожары, расположенные выше уровня поверхности земли, то есть до высоты, которая достигается при использовании пожарных автолестниц и подъемников.

Высотными пожарами называются пожары, расположенные выше 30 метров от уровня поверхности земли.

Наиболее сложными являются пожары одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые. Однако какой-то вид из совокупности этих пожаров в определенный момент является основными и характеризующим обстановку в целом.

С изменением обстановки изменяется и вид пожара. Так, при развитии пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в открытое внутреннее, а внутреннее - в наружное и наоборот.

2. Зоны пожара

Пространство, в котором развивается пожар, можно условно разделить на три зоны:

зону горения;

зону теплового воздействия;

зону задымления.

Зона горения - та часть пространства, в которой протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) и сгорания образовавшихся продуктов. Данная зона ограничивается размером языка пламени, но в некоторых случаях может ограничиваться ограждениями здания (сооружения) стенками технологических установок, аппаратов.

Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления). При беспламенном горении (войлок, торф, кокс) зона горения представляет собой горящий объем твердых веществ, ограниченный не горящим веществом.

3 3

1- зона горения;

2 2 2- зона теплового воздействия;

3- зона задымления;

4- горючее вещество.

Рис. 2. Зоны пожара.

Зона горения характеризуется геометрическими и физическими параметрами: площадью, объемом, высотой, горючей загрузкой, скоростью выгорания веществ (линейная, массовая, объемная) и др.

Тепло, выделяющееся при горении, является основной причиной развития пожара. Оно вызывает нагрев окружающих зону горения горючих и негорючих веществ и материалов. Горючие материалы подготавливаются к горению и затем воспламеняются, а негорючие материалы разлагаются, плавятся, строительные конструкции деформируются и теряют прочность.

Выделение тепла происходит не во всем объеме зоны горения, а только в светящемся ее слое, где происходит химическая реакция. Выделившееся тепло воспринимается продуктами горения (дымом), в результате чего они нагреваются до температуры горения.

Зона теплового воздействия - часть примыкающая к зоне горения. В этой части происходит процесс теплообмена между поверхностью пламени и окружающими строительными конструкциями, материалами. Передача тепла осуществляется конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты.

Проекция зоны теплового воздействия на поверхность земли или пола помещения называется площадью теплового воздействия. При пожарах в зданиях эта площадь состоит из двух участков: внутри здания и вне его. На внутреннем участке передача тепла осуществляется преимущественно конвекцией, а на внешнем - излучением от пламени в окнах и других проемах.

Размеры зоны теплового воздействия зависят от удельной теплоты пожара, размеров и температуры зоны горения и др.

Зона задымления - пространство, которое заполняется продуктами сгорания (дымовыми газами) в концентрациях, создающих угрозу для жизни и здоровья людей, затрудняющих действия пожарных подразделений при работе на пожарах.

Внешними границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет 0,0001 - 0,0006 кг/м³, видимость в пределах 6-12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16% и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Нужно всегда помнить, что задымление на любом пожаре всегда представляет наибольшую опасность для жизни людей. Так, например объемная доля оксида углерода в дыме в количестве 0,05% опасна для жизни людей.

В некоторых случаях дымовые газы содержат сернистый газ, синильную кислоту, оксиды азота, галогенводороды и др., наличие которых даже в незначительных концентрациях приводят к смертельным исходам.

В 1972 году в Ленинграде в ломбарде на Владимирском проспекте произошел пожар, к моменту прибытия караула в помещении практически не было задымления и личный состав проводил разведку без средств защиты органов дыхания, но через некоторое время личный состав стал терять сознание, в бессознательном состоянии было эвакуировано 6 пожарных, которые были госпитализированы.

В процессе расследования было установлено, что произошло отравление личного состава токсичными продуктами, выделявшимися в процессе горения нафталина.

Анализ пожаров показывает, что подавляющее большинство людей погибает от отравления продуктами неполного сгорания, вдыхания воздуха с пониженной концентрацией кислорода (менее 16%). При уменьшении объемной доли кислорода до 10 % человек теряет сознание, а при 6% у него появляются судороги, и если ему не оказать немедленную помощь, то через несколько минут наступает смерть.

При пожаре в гостинице "Россия" в Москве из 42 человек только 2 человека погибли в огне, остальные погибли от отравления продуктами сгорания.

В чем заключается коварство задымления помещений на пожаре, даже при незначительных размерах горения? Если человек находится непосредственно в зоне горения или теплового воздействия, то естественно он сразу ощущает приближающуюся опасность и принимает соответствующие меры для обеспечения своей безопасности. При проявлении задымления очень часто люди, находящиеся в помещениях (а это наиболее характерно для зданий повышенной этажности) в верхнерасположенных этажах, не придают этому серьезного значения, а между тем по лестничной клетке образуется, так называемая, дымовая пробка, которая препятствует выходу людей из верхней зоны. Попытки людей пробиться через дым без индивидуальных средств защиты органов дыхания, как правило, заканчиваются трагически.

Так в 1997 году в Санкт-Петербурге, при тушении пожара на 3 этаже жилого дома на лестничной площадке 7 этажа были обнаружены трое погибших жильцов 5 этажа, которые, как показало расследование, пытались спастись от задымления в своей квартире, у знакомых, проживавших на 8 этаже.

Практически установить границы зон при пожаре не представляется возможным, т.к. происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их расположении.

В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную (развитую) и конечную. Эти стадии существуют для всех пожаров не зависимо от их видов.

Начальной стадии соответствует развитие пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. Эта стадия продолжается 5 - 40 мин, а иногда и несколько часов. Она не оказывает, как правило, влияния на огнестойкость строительных конструкций, поскольку температуры пока сравнительно невелики. Количество удаляемых газов через проемы больше, чем количество поступающего воздуха. Вот почему линейная скорость в закрытых помещениях принимается с коэффициентом 0,5.

Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы горючих веществ и материалов. При этом расход удаляемых газов из помещения приблизительно равен притоку поступающего воздуха и продуктов пиролиза.

На конечной стадии пожара завершается процесс горения и постепенно снижается температура. Количество уходящих газов становится меньше, чем количество поступающего воздуха и продуктов горения.

3. Газовый обмен на пожаре

Газовый обмен на пожаре - это движение газообразных масс, вызываемых движением нагретых газообразных продуктов сгорания (теплового разложения) от зоны горения и атмосферного воздуха к зоне горения.

Основными и существенными параметрами, определяющими газовый обмен на пожаре, являются:

скорость движения воздуха или продуктов сгорания - скорость газообмена;

интенсивность газового обмена;

коэффициент избытка воздуха.

Управление газовыми потоками при тушении пожара является важным оперативно-тактическим действием, выполняемым с целью создания условий, способствующих успешному тушению пожара и проведению спасательных работ.

Нагретые продукты горения в зоне реакции из-за меньшей плотности по сравнению с плотностью поступающего в помещение воздуха поднимаются вверх, создавая избыточное давление. В нижней части помещения из-за снижения парциального давления кислорода в воздухе, участвующего в реакции окисления, создается разряжение. Высота в помещении, на которой давление в его объеме равно наружному или давлению в соседнем с горящим помещением, называется уровнем равных давлений. Нетрудно предположить, что выше этого уровня помещение заполнено дымом, ниже - концентрация продуктов горения не препятствует нахождению личного состава пожарных подразделений без средств защиты органов дыхания. Если на уровне равных давлений в помещении провести условную плоскость, то ее можно назвать плоскостью равных давлений.

При пожаре в помещении наступает момент, когда плоскость равных давлений опускается ниже высоты проема, при этом часть проема работавшего только на приток к зоне горения свежего воздуха, начинает работать и на выпуск продуктов горения, снижая тем самым интенсивность поступления свежего воздуха к зоне горения.

Чем ниже располагается плоскость равных давлений, тем больший объем занимает зона задымления, возникает опасность распространения продуктов горения в смежные с горящим помещения, возникновение в них очагов пожаров за счет теплосодержания газовой смеси.

Опускание плоскости равных давлений может произойти и от неправильного действия личного состава пожарных подразделений, администрации объекта. Например, нарушение соотношения площадей приточных и вытяжных проемов, которое может быть в процессе боевого развертывания и проникновения ствольщиков к зоне горения.

Чтобы успешно бороться с пожарами, личный состав пожарных подразделений должен знать способы управления газовыми потоками на пожаре.

Первый способ-управление аэрацией здания, т.е. усиление естественного воздухообмена в нем, что можно достичь изменением площадей приточных и вытяжных проемов, т.е. открывая или закрывая существующие в здании окна, двери, проделывания отверстия в ограждающих конструкциях, устанавливая перемычки.

Однако, следует иметь ввиду, что площади приточных и вытяжных проемов в помещении должны находиться в определенном соотношении. Установлено, что наилучшим соотношением является такое, при котором площадь вытяжных проемов превышает в 1,5 - 2 раза площадь приточных проемов.

Второй способ-применение принудительной вентиляции с использованием пожарных дымососов (вентиляторов), устанавливаемых как на нагнетание воздуха, так и на удаление продуктов сгорания.

Третий способ-применение личным составом пожарных подразделений соответствующих огнетушащих средств. Это воздушно-механическая пена средней или высокой кратности, распыленная вода и др.

3.1 Газовый обмен при наружных пожарах

При наружных пожарах схема газового обмена характерна наличием восходящего столба или движущейся колонной газообразных продуктов сгорания. Высота столба определяется перепадом давлений нагретых продуктов сгорания и атмосферного воздуха.

В зависимости от скорости ветра может увеличиваться скорость выгорания, а следовательно, и интенсивность газового обмена. Кроме того, скорость газообмена зависит от разности температур продуктов сгорания и окружающего атмосферного воздуха. Чем разность температур больше, тем больше разница между объемным весом газообразных продуктов сгорания и окружающего атмосферного воздуха. Разность объемных весов является основной движущей силой в образовании и скорости газового обмена. Ветер увеличивает скорость движения при газовом обмене, заполняя движущую силу разности объемных весов и внося коррективы в направление движения. На скорость движения газообразных масс при газовом обмене существенное влияние оказывает также атмосферное давление. Чем больше атмосферное давление, тем меньше скорость газообмена. При наружных пожарах скорость газообмена зависит и от выпадения атмосферных осадков.

Скорость газообмена обычно больше около зоны горения. Чем больше расстояние от зоны горения, тем меньше скорость горения и движения газов.

Изменить схему газообмена при наружном пожаре без его тушения нельзя. Скорость газообмена при наружных пожарах всегда больше, чем при внутренних.

3.2 Газовый обмен при внутренних пожарах

При внутренних пожарах газовый обмен зависит от вентиляции помещения, высоты помещения, горючей загрузки, архитектурно-планировочного решения здания.

Внутри горящего помещения создаются три зоны с различными давлениями:

· верхняя зона - с давлением газообразных продуктов сгорания выше атмосферного;

· нижняя зона - с давлением воздуха ниже атмосферного;

· нейтральная зона - с давлением равным атмосферному.

Чем ниже расположена нейтральная зона, тем больше зона задымления (верхняя) и концентрация дыма, а также больше возможностей для задымления соседних помещений.

На газовый обмен влияет не только открытие наружных проемов, но и их расположение, назначение, площадь, отношение площади пола к площади горения в горящем помещении.

По расположению проемы бывают нижние и верхние, однорядные и двухрядные, по назначению - приточные, вытяжные и приточно-вытяжные.

Н.З.

Рис. 3. Расположение нейтральной зоны при газообмене через проемы расположенные на разной высоте.

Высота расположения нейтральной зоны в горящем помещении при газообмене через проемы расположенные на разной высоте определяется по формуле:

(1)

где: H_Н.З. - высота расположения нейтральной зоны, м;

H_ПР - высота наибольшего приточного проема, м;

h₁ - расстояние от оси приточного проема до нейтральной зоны, м.

м (2)

H - расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов, м;

S₁, S₂ - соответственно площади приточного и вытяжного проемов, м²;

с_в, с_пг - плотность соответственно атмосферного воздуха и газообразных

продуктов горения, кг/м³ (табл. 1.4., с.22, Справочник РТП, 1987г.).

Из этого уравнения можно сделать следующий вывод:

1. Чем больше расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов (H), тем выше расположена нейтральная зона.

2. Нейтральная зона будет расположена ближе к тем проемам, площадь которых больше.

3. При равенстве площадей проемов и большой разнице плотности воздуха и продуктов горения нейтральная зона будет ближе к приточному проему.

С увеличением площади вытяжных отверстий значительно увеличивается скорость газообмена. Изменяя площадь проемов, можно изменить не только расположение нейтральной зоны, но и скорость выгорания.



Н.З.

Рис. 4. Расположение нейтральной зоны при газообмене через проемы расположенные на одной высоте.

При открытых нижних проемах, т.е. когда они являются приточно-вытяжными, расположение нейтральной зоны определяют по формуле:

(3)

где: H_пр - высота наибольшего проема, м;

с_в, с_пг - плотность соответственно атмосферного воздуха и газообразных продуктов горения, кг/м³ (табл. 1.4., с.22, Справочник РТП, 1987г.).

Чтобы ограничить развитие пожара (уменьшить скорость выгорания) необходимо до минимума сократить площадь приточных отверстий, затем, для снижения скорости притока воздуха и увеличения скорости вытяжки дыма, следует площадь вентиляционных отверстий привести в соответствие с площадью приточных отверстий.

Наиболее рациональное соотношение:

(S₁/S₂) = 0,4 - 0,5 для помещений высотой до 3 м;

(S₁/S₂) = 0,7 - 1,0 для помещений высотой более 3 м.

В этих случаях нейтральная зона будет находиться выше рабочей зоны.

Таким образом, при внутренних пожарах можно изменить скорость и направление газовых потоков, а также удалить дым и снизить температуру среды путем отвода тепла (распыленной струи воды, воздушно-механической пены, изменения площадей проемов и т.п.).

4. Параметры пожара

4.1 Продолжительность пожара

Развитие пожара - это изменение его параметров во времени и в пространстве от начала возникновения до ликвидации горения.

Пожар может развиваться до его тушению (свободное развитие), а также в процессе тушения.

(4)

где: ф_п - продолжительность пожара, мин;

ф_св - время от начала возникновения до подачи первых средств тушения (период свободного развития), мин;

ф_лок - время локализации пожара, мин;

ф_лик - время ликвидации пожара, мин.

Развитие пожара зависит от ряда факторов:

пожарной нагрузки - количества теплоты, которое может выделиться при пожаре с единицы площади пола или площади, занимаемой горючими материалами на открытой площадке;

МДж/м²,

допускается также определять пожарную нагрузку и по формулам:

, кг/м²; кг/м² (5)

где: m_o - масса пожарной нагрузки, распределенная по всей площади пола помещения или участка, кг;

S_пол, S_уч - площадь пола помещения (участка).

химических свойств и агрегатных состояния веществ;

условий передачи тепла, выделившегося при горении и его количества;

особенностей газового обмена;

конструктивного и планировочного решения здания;

метеорологических условий (снег, дождь, ветер);

скорости распространения горения и др.

4.2 Площадь, периметр и фронт пожара

Площадью пожара - называется площадь проекции зоны горения на поверхность земли или пола помещения.

При горении конструкций небольшой толщины, расположенных вертикально (стены, перегородки), а также штабелей лесоматериалов за площадь пожара может быть принята площадь проекции поверхности горения на вертикальную плоскость. Если горение происходит на нескольких этажах здания, то общая площадь пожара определяется суммой площадей пожара на всех этажах и чердаке.

В зависимости от места возникновения горения, рода горючих материалов, объемно-планировочных решений объекта, характеристики конструкций, метеорологических условий и других факторов площадь пожара может иметь круговую, угловую и прямоугольную формы. Такое деление является условным и применяется для упрощения расчетов при решении задач пожарной тактики.

Круговая форма (рис. 5а) площади пожара встречается, когда пожар возникает в глубине большого участка с пожарной нагрузкой и при относительно безветренной погоде распространяется во все стороны примерно с одинаковой линейной скоростью (склады лесоматериалов, хлебные массивы, здания и покрытия больших площадей и т.д.)

Прямоугольная форма площади пожара (рис. 5б) встречается, когда пожар возникает на границе или в глубине длинного участка с горючей загрузкой и распространяется в одном или нескольких направлениях: по ветру - с большей, против ветра - с меньшей, а при относительно безветренной погоде примерно с одинаковой линейной скоростью (длинные здания небольшой ширины любого назначения и конфигурации, ряда жилых домов с подворными постройками в селе и т.д.).

Пожары в зданиях с помещениями небольших размеров принимают прямоугольную форму от начала развития горения. В конечном итоге при распространении горения пожар может принять форму данного геометрического участка.

Угловая форма (рис. 5в,г) характерна для пожара, который возникает на границе большого участка с пожарной нагрузкой и распространяется внутри угла при любых метеорологических условиях. Эта форма может иметь место на тех же объектах, что и круговая. Максимальный угол площади пожара зависит от геометрической фигуры участка с пожарной нагрузкой и места возникновения горения. Чаще всего эта форма встречается на участках с углом 90⁰ и 180⁰.

а) б)

в) г)

Рис. 5. Формы площади пожара.

Форма площади развивающегося пожара является основной для:

определения расчетной схемы пожара;

определения направления ввода сил и средств и их требуемого количества для тушения пожара.

Периметр пожара - это длина внешней границы площади пожара. Данная величина имеет важное значение для оценки обстановки на пожарах, развившихся до крупных размеров, когда сил и средств для тушения всей площади в данный момент времени недостаточно.

Фронт пожара (Ф_п) - часть периметра пожара, в направлении которой происходит распространение горения. Данный параметр имеет особое значение для оценки обстановки на пожаре, определения решающего направления боевых действий и расчета сил и средств на тушение пожара.

4.3 Средние параметры скоростей развития пожара

Определяются следующими основными величинами:

линейная скорость распространения горения по пожарной нагрузке (V_л), м/мин;

скорость роста (увеличения) площади пожара (V_S), м²/мин;

скорость роста периметра пожара (V_Р), м/мин;

скорость роста фронта пожара (V_ф), м/мин.

Все эти величины определяют обстановку развития пожара и являются основой для расчета сил и средств для тушения и тактических решений по их расстановке.

Линейная скорость является основной физической величиной, определяющей поступательное перемещение горения по поверхности горящего вещества.

Линейная скорость распространения горения - это длина пути поступательного движения горения по поверхности горящего вещества в единицу времени.

V_л = L / ф, (м/мин) (6)

где: L - путь, пройденный фронтом пожара, м;

ф - расчетное время распространения горения, мин.

Обычно линейная скорость неравномерна как по времени, так и по направлению. В одном и том же направлении она также неравномерна. По времени она увеличивается с ростом температуры пожара. На одном и том же пожаре линейная скорость различна и по отдельным направлениям. На одних направлениях она может быть максимальной, на других - равной 0. Это зависит от направления газового обмена и его скорости, расположения и горючих свойств веществ. Скорость распространения горения по вертикали всегда больше, снизу вверх, чем сверху вниз. При прочих равных условиях скорость распространения горения по горизонтали меньше, чем снизу вверх, и больше, чем сверху вниз.

В практике для оценки обстановки пожара и для расчета сил и средств пользуются средними линейными значениями скорости распространения горения, определенными на основе изучения пожаров и проведения лабораторных испытаний.

Линейная скорость зависит от свойств и агрегатного состояния горючих материалов, особенностей выделения и передачи тепла и газового обмена.

Наибольшую линейную скорость имеют горючие газы (от 25 м/мин у окиси углерода до 160 м/мин у водорода).

При горении ЛВЖ и ГЖ скорость распространения горения по их поверхности зависит от температуры нагрева жидкости и температуры вспышки (например, этиловый спирт 22,8 м/мин при температуре 20⁰С, толуол 50,4 м/мин).

Наименьшей линейной скоростью распространения горения обладают твердые горючие вещества, для подготовки которых требуется больше тепла, чем для жидкостей и газов (древесина в зависимости от влажности 1-4 м/мин, торфяные плиты в штабелях 0,7 - 1 м/мин, текстильные изделия на складах 0,3-0,4 м/мин). При отдельных видах наружных пожаров линейная скорость может достигать 400 м/мин и более (степные пожары, пожары зерновых культур и т.д. при сухой погоде и сильном ветре).

При пожарах в зданиях линейная скорость распространения пожара в одном направлении зависит от скорости газового обмена и способности горючих веществ к возгоранию.

Линейная скорость распространения горения в зданиях в целом, если в нем несколько помещений, меньше, чем в отдельных помещениях. В данном случае на скорость распространения горения оказывают влияние различные преграды (стены, перегородки, перекрытия и т.д.).

Для проведения расчетов условно принимается, что величина линейной скорости распространения горения по всем направлениям одинакова (табл.1.4., с.22-23, Справочник РТП, 1987г.).

При расчетах линейную скорость принимают:

в первые 10 минут развития пожара с момента его возникновения:

V_л^расч = 0,5V_л^табл

в интервале времени между первыми 10 мин развития пожара и до введения первого ствола на тушение:

V_л^расч = V_л^табл

после введения первого ствола на тушение:

V_л^расч = 0,5V_л^табл

Скорость роста (увеличения) площади пожара - это увеличение площади пожара в единицу времени.

V_S = ДS_п / Дф, м²/мин (7)

Она зависит от линейной скорости распространения горения, формы его площади и времени развития. Чем больше линейная скорость распространения горения, тем больше увеличивается площадь горения.

Скорость роста периметра пожара - это увеличение периметра пожара в единицу времени.

V_р = ДР_п / Дф, м/мин (8)

Скорость роста фронта пожара - это увеличение фронта пожара в единицу времени.

V_ф = ДФ_п / Дф, м/мин. (9)

4.4 Определение параметров пожара

Таким образом, если можно определить форму пожара на определенный момент времени в зависимости от геометрических размеров помещения, то параметры пожара определяются следующим образом:

при круговом развитии пожара:

при ф ? 10 мин:

S_п = р (0,5V_л ф₁)², м² (10)

Р_п = 2р (0,5V_л ф₁), м (11)

Ф_п = 2р (0,5V_л ф₁), м (12)

при ф > 10 мин, но стволы на тушение пожара не поданы:

S_п = р (5V_л + V_л ф₂)², м² (13)

Р_п = 2р (5V_л + V_л ф₂), м (14)

Ф_п = 2р (5V_л + V_л ф₂), м (15)

где: ф₂ = ф_р - 10, мин;

ф_р - время, на которое производится расчет, мин.

при ф > 10 мин и поданы стволы на тушение пожара:

S_п = р (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃)², м² (16)

Р_п = 2р (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃), м (17)

Ф_п = 2р (5V_л + V_л ф₂+ 0,5V_л ф₃), м (18)

где ф₃ = ф_р - ф_св, мин;

ф_св - время свободного развития пожара, мин.

при угловом развитии пожара (угол 180⁰):

при ф ? 10 мин:

S_п = 0,5р (0,5V_л ф₁)², м² (19)

Р_п = 5,14 (0,5V_л ф₁), м (20)

Ф_п = р (0,5V_л ф₁), м (21)

при ф >10 мин, но стволы на тушение пожара не поданы:

S_п = 0,5р (5V_л + V_л ф₂)², м² (22)

Р_п = 5,14 (5V_л + V_л ф₂), м (23)

Ф_п = р (5V_л + V_л ф₂), м (24)

при ф > 10 мин и поданы стволы на тушение пожара:

S_п = 0,5р (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃)², м² (25)

Р_п = 5,14 (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃), м (26)

Ф_п = р (5V_л + V_л ф₂+ 0,5V_л ф₃), м (27)

при угловом развитии пожара (угол 90⁰):

при ф ? 10 мин:

S_п = 0,25р (0,5V_л ф₁)², м² (28)

Р_п = 3,57 (0,5V_л ф₁), м (29)

Ф_п = 1,57 (0,5V_л ф₁), м (30)

при ф >10 мин, но стволы на тушение пожара не поданы:

S_п = 0,25р (5V_л + V_л ф₂)², м² (31)

Р_п = 3,57 (5V_л + V_л ф₂), м (32)

Ф_п = 1,57 (5V_л + V_л ф₂), м (33)

при ф > 10 мин и поданы стволы на тушение пожара:

S_п = 0,25р (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃)², м² (34)

Р_п = 3,57 (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃), м (35)

Ф_п = 1,57 (5V_л + V_л ф₂+ 0,5V_л ф₃), м (36)

при прямоугольном развитии пожара:

при ф ? 10 мин

S_п = n ? a (0,5V_л ф₁), м² (37)

Р_п = 2 [a + n (0,5V_л ф₁)], м (38)

Ф_п= n ? a, м (39)

при ф >10 мин, но стволы на тушение пожара не поданы

S_п = n ? a (5V_л + V_л ф₂), м² (40)

Р_п = 2 [a + n (5V_л + V_л ф₂)], м (41)

Ф_п = n ? a, м (42)

при ф > 10 мин и поданы стволы на тушение пожара:

S_п = n ? a (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_лф₃), м² (43)

Р_п = 2 [a + n (5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_лф₃)], м (44)

Ф_п = n ? a, м (45)

где: n - количество направлений развития пожара;

a - ширина помещения, м.

Если форму пожара на расчетный момент времени определить невозможно то параметры пожара определяются в следующей последовательности:

определяется путь, пройденный фронтом пожара за расчетное время;

определяется расчетная схема пожара;

в соответствии с геометрическими формулами определяются параметры пожара.

Определение пути, пройденного фронтом пожара (L):

L = V_л ф, м (46)

· при ф ? 10 мин:

L = 0,5V_л ф₁, м (47)

· при ф > 10 мин, но стволы на тушение пожара не поданы:

L = 5V_л + V_л ф₂, м (48)

· при ф > 10 мин и поданы стволы на тушение пожара:

L = 5V_л + V_л ф₂ + 0,5V_л ф₃ м (49)

Определение расчетной схемы пожара:

На плане объекта, выполненном в масштабе, откладывается величина пути, пройденного фронтом пожара от места возникновения во всех направлениях. С учетом преград и проемов в них, определяется форма площади пожара. По форме площади пожара определяют расчетную схему.

При определении площади пожара в здании, состоящем из нескольких сообщающихся помещений, расчет площади пожара производится отдельно для каждого помещения, и в нужный момент времени площади пожара суммируются, а полученный результат фиксируется как площадь пожара на данный момент времени.

При распространении горения из одного помещения в другое, например, через дверной проем, скорость распространения горения в другом помещении принимают равной V_л^таб (если общее время распространения горения с начала возникновения превышает 10 мин). При этом начальная форма площади пожара в помещении, где начинается распространение горения, обычно представляет полукруг с диаметром, равным ширине двери.

Размещено на Allbest.ru