Расчет критического времени эвакуации по развитию опасных факторов пожара

Размещено на http://www.allbest.ru/

17

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный

технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра промышленной экологии

и безопасности жизнедеятельности

методические указания

Расчет критического времени эвакуации по развитию опасных факторов пожара

Магнитогорск, 2009

Предельное необходимое время эвакуации людей зависит oт времени воздействия различных опасных факторов пожара (ОПФ), которые являются или могут стать причиной, приводящей к гибели людей.

Нормированные значения опасных факторов пожара:

· предельная (критическая) температура окружающей среды. В условиях пожара считается, что такой температурой для человеческого организма является 70 °С;

· резкое снижение до опасных значений концентрации кислорода (15% и менее);

· достижение опасных концентраций продуктов горения или термического разложения веществ при пожаре, например: CО₂ - 0,11 кг/м³; СО - 1,16·10^-3 кг/м³; НCI - 23·10^-6 кг/м³;

· потеря видимости на путях эвакуации. Предельная видимость в дыму составляет 20 м;

· интенсивность теплового излучения 7,0 кВт/ м².

Довольно часто причиной гобели людей при пожаре становится отравление продуктами горения и потеря ориентации в дыму.

Наиболее часто при горении выделяются СО, СО₂, НСl, NO₂. Описание воздействия продуктов горения на человеческий организм приведено в табл. 1.

Таблица 1. Концентрации летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре и их действие

В настоящее время, нормируются предельные значения опасных факторов пожара, рассмотренные независимо друг от друга. Современные данные показывают, что при одновременном поступлении продуктов горения в организм человека, наблюдается сложный эффект совместного воздействия. Выделяется три типа воздействия: суммирование/аддитивность (конечный результат одновременного действия нескольких ядов равен сумме эффектов каждого из них), потенцирование/синергизм (конечный результат больше арифметической суммы отдельных эффектов) и антагонизм (снижение эффекта совместного действия ядов по сравнению с предполагаемой суммой отдельных эффектов). Эффект совместного воздействия ОФП на организм человека описан в табл. 2.

Таблица 2. Примеры различных типов влияния опасных факторов пожара, выделяющихся при горении

Примечание. Рост температуры повышает чувствительность организма к токсическому воздействию.

Человек должен иметь возможность покинуть горящий объект до достижения опасными факторами пожара предельных значений, угрожающих жизни человека. Необходимое время эвакуации рассчитывается как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других. Критическая продолжительность пожара для людей, находящихся на этаже очага пожара, определяется из условия достижения одним из ОФП в поэтажном коридоре своего предельно допустимого значения. В качестве критерия опасности для людей, находящихся выше очага пожара, рассматривается условие достижения одним из ОФП предельно допустимого значения в лестничной клетке на уровне этажа пожара.

Расчет (t_нб ) производится для наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении. Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара (t_кр) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне).

1. По повышенной температуре (t_кр^Т , час.):

где В - размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг.

С_р - удельная изобарная теплоемкость газа кДж кг ^-1.

В случае, когда рассчитывается температура воздуха в помещении, это - теплоемкость воздуха, которая равна 1,01 кДж кг^-1.

V - свободный объем помещения, м³.

Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитывать свободный объем невозможно, допускается принимать его равным 80% геометрического объема.

ц - коэффициент теплопотерь. Учитывает потери тепла на нагрев конструкций и оборудования;

з - коэффициент полноты горения;

Q - низшая теплота сгорания материала, кДж кг ^-1 (табл. 5);

А - размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала, площадь пожара и форму поверхности горения, кг·с^-n. Вычисляется следующим образом:

а) для случая горения жидкости с установившейся скоростью при неизменной площади горения F (такие процессы горения характерны для горения складов ЛВЖ и ГЖ при конструктивно ограниченной площади разлива):

где _F - удельная массовая скорость выгорания горючего вещества, кг·м^-2·с^-1, (см. табл. 5);

б) при горении жидкости с неустановившейся скоростью горения:

где _ст - время установления стационарного режима выгорания жидкости, с.

Значение _ст принимают в зависимости от температуры кипения жидкости:

До 100 ^оС - 180 с;

От 101 до 150 ^оС - 240 с;

Более 150 ^оС - 360 с.

в) для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала:

где - линейная скорость распространения пламени по поверхности горючего материала, м с^-1, (см. табл. 4).

г) для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте):

где b - перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.

д) для поверхности горения, имеющей форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с зазором):

А = 2,09 _F·_г·_в,

где _г - среднее значение горизонтальной скорости распространения пламени, м с^-1;

_в - среднее значение вертикальной скорости распространения пламени, м с^-1.

n - показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени:

а) для случая горения жидкости с установившейся скоростью при неизменной площади горения F (такие процессы горения характерны для горения складов ЛВЖ и ГЖ при конструктивно ограниченной площади разлива) n = 1;

б) при горении жидкости с неустановившейся скоростью горения n = 1,5;

в) для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала n = 3;

г) для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, распространение огня в горизонтальном направлении по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте) n = 2;

д) для поверхности горения, имеющей форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с зазором) n =3.

t_о - начальная температура воздуха в помещении, °С;

z - безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;

Параметр z вычисляют по формуле (при Н 6 м):

где h - высота рабочей зоны, м;

Н - высота помещения, м.

Высоту рабочей зоны рассчитывают по формуле:

где h_пл - высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;

д - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.

При расположении людей на различных по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой площадки.

Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует находить, ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел.

2. По потере видимости (t_кр^В , час.)

где параметры А, В, z, n - смотри выше.

a - коэффициент отражения предметов на путях эвакуации. При отсутствии специальных требований значение a принимается равным 0,3.

Е - начальная освещенность, лк. При отсутствии данных принимается равным 50 лк.

?_пр - предельная дальность видимости в дыму, м. Составляет 20 м.

D_m - дымообразующая способность горящего материала, м²·кг ^-1; (см. табл. 6).

3. По пониженному содержанию кислорода (t_кр^К ,час.):

где параметры А, В, V, n - смотри выше.

L_К - удельный расход кислорода, кг·кг ^-1, т.е. расход кислорода на сгорание 1 кг горючего вещества, (см. табл. 3).

4. По каждому из газообразных токсичных продуктов горения (t_кр^Г ,час.)

где параметры А, В, V, n , z - смотри выше.

L_Г - удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг·кг ^-1, (см. табл. 3).

Х - предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг м ^-3.

Для СО₂ - Х =0,11 кг м ^-3;

для СО - Х = 1,16·10 ^-3 кг м ^-3;

для HCL - Х =23·10 ^-6 кг м ^-3.

Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.

Из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное:

t_кр = min {t_кр^Т, t_кр^В, t_кр^К, t_кр^Г}.

Необходимое время эвакуации людей (t_нб), мин, из рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле:

Далее находят количество материала (m), выгоревшего к моменту t_кр:

m = A* t_кр,

где t_кр - критическая продолжительность пожара, часы.

Полученную массу сравнивают с массой горючего материала (М) на защищаемом объекте. Если m > М (расчетная масса горючего вещества, при сгорании которой ОФП достигают предельного значения, превышает фактическую массу горючего вещества, имеющегося на объекте), то можно сделать вывод, что данное горючее вещество не представляет опасности. То есть при сгорании всей массы этого горючего вещества уровень опасного фактора пожара, по которому производился расчет, не достигнет предельного (опасного для человека) значения.

Таблица 3. Удельный выход (потребление) газов при горении веществ и материалов

Таблица 4. Линейная скорость распространения пламени по поверхности материала

Таблица 5. Средняя скорость выгорания и низшая теплота сгорания веществ и материалов

Таблица 6. Дымообразующая способность веществ и материалов

Варианты заданий:

опасный фактор пожар

Рассчитать по своему варианту:

1. Критическое и необходимое время эвакуации для каждого из веществ, находящихся в помещении (расчет вести для горения).

2. Определить будут ли представлять опасность при эвакуации людей из помещения в случае пожара горючие вещества, находящиеся в помещении.

Считать, что коэффициент теплопотерь ц =0,1. Коэффициент полноты горения з=0,9.

Таблица 7. Данные по вариантам для выполнения расчета критического времени эвакуации

Примечание:

* - Расчет необходимо вести по температуре и потере видимости.

** - Расчет вести по пониженному содержанию О₂ и по токсичным продуктам горения.

Таблица 8. Форма поверхности горения

Список литературы

1. ГОСТ 12.1.004 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

2. ППБ-01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.

3. Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник в 2-х томах.- М.:Ассоциация «Пожнаука», 2000.

4. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник в 2-х томах / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко и др. - М.:Химия, 1990.

Размещено на Allbest