Прогнозирование опасных факторов пожара в цехе деревообрабатывающего предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

36

Курсовая работа

Тема:

Прогнозирование опасных факторов пожара в цехе деревообрабатывающего предприятия

Оглавление

1. Исходные данные

2. Описание интегральной математической модели развития пожара

3. Результаты компьютерного моделирования

4. Время достижения пороговых и критических значений ОФП. Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещения

4.1 Необходимое время эвакуации из помещения по данным математического моделирования. Свободное развитие пожара

4.2 Расчет необходимого времени эвакуации из помещения по данным ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования

5. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны. Анализ обстановки на пожаре на 11 минуте развития пожара

Общий вывод по работе

Литература

1. Исходные данные

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

А-А

Рис. 1 План здания и разрез цеха деревообрабатывающего предприятия по А-А

I - заготовительный цех; II - цех сборки;

1 - дверной проем; 2 - оконные проемы;

* - место возгорания ГН, принятое при моделировании ситуации на пожаре

Размеры цеха деревообрабатывающего предприятия в плане:

длина l₁ = 60 м;

ширина 1₂ = 24 м;

высота H = 6 м.

В наружных стенах цеха деревообрабатывающего предприятия имеется 10 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема Y_н = 1,2 м. Расстояние от пола до верхнего края проема Y_е = 2,4 м. Ширина каждого оконного проема в = 1,2 м. Суммарная ширина оконных проемов = 24 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычною стекла. Остекление разрушается при среднеобъемнoй температуре газовой среды в помещении, равной 300 °С.

В противопожарной стене имеется дверной проем шириной и высотой 2,4 м. Этот проем защищен противопожарными дверями. При пожаре этот проем закрыт.

Цех деревообрабатывающего предприятия имеет один дверной проем, соединяющий цех с наружной средой. Его ширина равна 2,4 м. Расстояние от пола до верхнего края дверного проема Y_в = 3 м. Расстояние от пола до нижнего края дверного проема Y_н = 0 м. При пожаре этот дверной проем открыт, т.е. температура вскрытия 20°С.

Полы бетонные, с асфальтовым покрытием.

Горючий материал представляет собой деревянные заготовки, сложенные в пакеты. Доля площади, занятая ГН = 80%. Площадь пола, занятая ГМ находится по формуле:

м²

где м²- площадь пола.

Количество ГМ на 1 м² Р_о= 30 кг/м². Общая масса горючего материала

M₀= Р_о * S_гм = 30 *1152 = 34560 кг.

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

 м

м

Свойства ГН характеризуются следующими величинами:

теплота сгорания Q_н = 13,8 МДж/кг;

удельная скорость выгорания 54 кг/(м ч);

скорость распространения пламени по поверхности ГМ = 0,019 м/с;

дымообразующая способность D = 144 Нпм²/кг;

потребление кислорода Lо₂ =1,15 кг/кг;

выделение двуокиси углерода Lсо₂ =1,51 кг/кг;

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

Вентиляция в цехе деревообрабатывающего предприятия, осуществляемая через дверные и оконные проемы. Отопление центральное водяное.

Внешние атмосферные условия:

ветер отсутствует, температура наружного воздуха давление (на уровне Y = h) Р_а = 760 мм. рт. ст. =101300 Па.

Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром следующие:

2 вариант расчетов. В цехе имеется приточно-вытяжная вентиляция с автоматической системой удаления дыма со следующими характеристиками:

вытяжка 30.000 м³/ч

приток 30.000 м³/ч

время включения противодымной механической вентиляции - 3 мин с начала горения.

3 вариант расчетов. В цехе имеется вытяжная вентиляция с автоматической системой удаления дыма со следующими характеристиками:

вытяжка 30.000 м³/ч

приток 30.000 м³/ч

время включения противодымной механической вентиляции - 3 мин с начала горения.

А также система автоматического пожаротушения со следующими характеристиками:

огнетушащее вещество - азот;

запас огнетушащего вещества -- 30 кг;

скорость подачи огнетушащего вещества Gов = 30 кг/мин;

начальная температура огнетушащего вещества

удельная теплоемкость ОВ С_р = 1052 Дж/(кгК);

время включения системы пожаротушения - 5 минут от начала горения.

2. Описание интегральной математической модели развития пожара

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 веществ, первого закона термодинамики для открытой системы, и включают в себя:

уравнение материального баланса газовой среды в помещении :

(1)

где V - объем помещения, м³; р_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)

где x₁ - среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении; х_1в -концентрация кислорода в уходящих газах; n₁ - коэффициент, учитывающий отличие концентрации кислорода в уходящих газах x_1Г от среднеобъемного значения х₁, n₁ = х_1г/х₁; L₁ -скорость потребления кислорода при горении; p₁ -парциальная плотность кислорода в помещении.

уравнение баланса продуктов горения Vp₂:

(3)

где х_i - среднеобъемная концентрация i-ro продукта горения; Li - скорость выделения выделение i-ro продукта горения (СО, СО₂); n_i - коэффициент, учитывающий отличие концентрации i-ro продукта в уходящих газах x_iг от среднеобъемного значения х_i, n_i = х_1Г/х_i, р₂ - парциальная плотность продуктов горения в помещении;

уравнение баланса оптического количества дыма в помещении V:

(4)

где - среднеобъемная оптическая плотность дыма; D -- дымообразующая способность ГМ; n₄ - коэффициент, учитывающий отличие концентрации дыма в уходящих из помещения нагретых газах от среднеобъемной оптической концентрации дыма

уравнение баланса энергии U:

(5)

где Р_m - среднеобъемное давление в помещении, Па,

С_рm, Т_m - среднеобъемные значения изобарной теплоемкости и температуры в помещении; - низшая рабочая теплота сгорания ГН, Дж/кг;

С_рв; Т_в - изобарная теплоемкость и температура поступающего воздуха,

К; i_г - энтальпия газификации продуктов горения ГН, Дж/кг; m - коэффициент, учитывающий отличие температуры Т_г и изобарной теплоемкости С_рг уходящих газов от среднеобъемной температуры Т_m и среднеобъемной изобарной теплоемкости С_рm, - коэффициент полноты сгорания ГН; Q_w - тепловой поток в ограждение, Вт.

Среднеобъемная температура Т_m связана со среднеобъемным давлением Р_m и плотностью р_m уравнением состояния газовой среды в помещении:

(6)

Уравнение материального баланса пожара с учетом работы приточно-вытяжной системы механической вентиляции, а так же работы системы объемного тушения пожара инертным газом примет следующий вид:

(7)

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

3. Результаты компьютерного моделирования

Учебная компьютерная программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель и предназначена для расчета динамики пожара жидких и твердых горючих веществ и материалов в помещении. Программа позволяет учитывать вскрытие проемов, работу систем механической вентиляции, и объемного тушения пожара инертным газом, а так же учитывает кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию оксидов углерода СО и СО₂, задымленность помещения и дальность видимости в нем.

Исходные данные для проведения компьютерных расчетов динамики развития пожара в цехе деревообрабатывающего предприятия:

Блок атмосфера:

давление 760 мм. рт. ст.

температура 10 °С

Блок помещения:

длина 60 м;

ширина 24 м;

высота 6 м;

температура

проемы 2

проем 1 - штатный

нижний срез 0 м

верхний срез 3 м

ширина 3,6 м

вскрытие

проем 2 - штатный

нижний срез 1,2 м

верхний срез 2,4 м

ширина 24 м

вскрытие

для 2 эксперимента: дымоудаление - есть

вытяжка 30000 м³/ч

приток 30000 м³/ч

включение 3 мин

для 3 эксперимента: дымоудаление - есть

пожаротушение - есть

ОВ азот

Запас ОВ 30 кг

подача ОВ 30 кг/мин

температура ОВ

удельная теплоемкость 1052 Дж/кгК

включение 5 мин

Блок нагрузка:

Вид горючего материала - твердый

длина ГН 53,6 м

ширина ГН 21,4 м

количество ГН 34560 кг

выделение тепла 13,8 МДж/кг

потребление кислорода 1,15 кг/кг

дымовыделение 144 Нпм²/кг

выделение СО 0,024 кг/кг

выделении СО₂ 1,51 кг/кг

удельная скорость выгорания 54 кг/м²ч

скорость распространения пламени 1,9 мм/с.

Таблица 1

Динамика развития параметров газовой среды и координраты ПРД от времени развития пожара в помещении
Время ф, мин	Температура tm, C	оптич, плотн, дыма µm Нп/м	дальность видимости Lвид, м	ХmO2, масс %	ХmСO, масс %	ХmСO2, масс %	Pm, кг/м^3	нейтральная плоскость ПРД - Y, м	Gв, кг/с	Gг, кг/с		Sпож, м^2
	своб	ОВ	своб	ОВ	своб	выт	своб	Выт				своб	выт
0	20	20	0,000	0,000	64,62	64,62	23,000	23,000	0,000	0,000	1,2053	1,50	1,50	0,008	0,008	0,00	0,00
1	20	20	0,000	0,000	64,62	64,62	23,000	23,000	0,000	0,000	1,2053	1,36	1,36	0,081	0,107	0,00	0,00
2	20	20	0,000	0,000	64,62	64,62	22,999	22,999	0,000	0,001	1,2049	1,32	1,32	0,229	0,331	0,01	0,02
3	20	20	0,001	0,001	64,62	64,62	22,996	22,996	0,000	0,004	1,2039	1,29	1,28	0,410	0,632	0,02	0,37
4	21	21	0,001	0,001	64,62	64,62	22,991	22,991	0,000	0,011	1,2020	1,26	1,25	0,612	0,992	0,06	0,65
5	22	21	0,003	0,002	64,62	64,62	22,982	22,983	0,000	0,021	1,1989	1,24	1,23	0,830	1,394	0,11	1,02
6	23	23	0,004	0,004	64,62	64,62	22,969	22,971	0,001	0,037	1,1945	1,23	1,21	1,058	1,824	0,19	1,47
7	24	24	0,007	0,006	64,62	64,62	22,951	22,955	0,001	0,059	1,1888	1,22	1,20	1,296	2,269	0,29	2,00
8	26	25	0,010	0,009	64,62	64,62	22,926	22,934	0,001	0,088	1,1816	1,21	1,19	1,540	2,716	0,42	2,61
9	28	27	0,014	0,012	64,62	64,62	22,895	22,907	0,002	0,126	1,1732	1,21	1,18	1,789	3,157	0,56	3,31
10	31	30	0,018	0,016	64,62	64,62	22,855	22,873	0,003	0,173	1,1635	1,21	1,17	2,041	3,584	0,73	4,08
11	33	32	0,024	0,021	64,62	64,62	22,807	22,833	0,004	0,231	1,1528	1,22	1,17	2,294	3,992	0,92	4,94
12	36	35	0,030	0,026	64,62	64,62	22,749	22,786	0,005	0,300	1,1412	1,22	1,16	2,545	4,378	1,12	5,88
13	40	38	0,037	0,033	63,84	64,62	22,681	22,731	0,006	0,382	1,1287	1,22	1,16	2,794	4,740	1,34	6,90
14	44	41	0,045	0,039	52,36	60,70	22,601	22,667	0,008	0,477	1,1157	1,23	1,15	3,038	5,080	1,56	8,01
15	47	44	0,055	0,047	43,58	50,88	22,509	22,595	0,009	0,588	1,1022	1,23	1,15	3,276	5,399	1,79	9,20
16	52	48	0,065	0,055	36,72	43,17	22,403	22,513	0,011	0,714	1,0882	1,23	1,14	3,506	5,687	2,03	10,47
17	56	52	0,076	0,065	31,27	37,01	22,284	22,422	0,014	0,857	1,0740	1,24	1,14	3,728	5,977	2,27	11,83
18	60	56	0,089	0,075	26,86	31,99	22,149	22,420	0,016	1,018	1,0596	1,26	1,13	4,035	6,134	2,49	13,27
19	65	60	0,103	0,086	23,22	27,85	22,000	22,207	0,019	1,197	1,0458	1,25	1,14	4,150	6,454	2,74	14,80
20	70	65	0,118	0,098	20,19	24,38	21,834	22,083	0,022	1,397	1,0309	1,24	1,12	4,228	6,756	3,02	16,41
21	75	70	0,135	0,112	17,62	21,44	21,650	21,947	0,026	1,618	1,0152	1,23	1,10	4,441	7,041	3,30	18,12
22	81	75	0,154	0,127	15,42	18,92	21,448	21,797	0,030	1,862	0,9988	1,23	1,09	4,603	7,307	3,60	19,92
23	87	81	0,176	0,143	13,50	16,73	21,226	21,634	0,034	2,130	0,9820	1,22	1,07	4,769	7,555	3,90	21,80
24	93	87	0,202	0,162	11,80	14,80	20,984	21,455	0,039	2,424	0,9648	1,22	1,06	4,936	7,783	4,20	23,79
25	100	94	0,231	0,183	10,29	13,08	20,722	21,260	0,044	2,744	0,9476	1,22	1,05	5,103	7,993	4,50	25,87
26	107	101	0,267	0,208	8,67	11,54	20,438	21,048	0,049	3,092	0,9303	1,22	1,03	5,267	8,185	4,81	28,05
27	114	108	0,309	0,237	7,69	10,14	20,133	20,818	0,055	3,469	0,9132	1,22	1,02	5,429	8,358	5,11	30,34
28	121	116	0,362	0,271	6,58	8,86	19,806	20,569	0,062	3,877	0,8963	1,22	1,01	5,588	8,512	5,40	32,73
29	129	125	0,427	0,312	5,60	7,70	19,457	20,299	0,069	4,316	0,8798	1,22	1,00	5,744	8,647	5,68	35,23
30	136	134	0,509	0,363	4,67	6,62	19,088	20,007	0,076	4,788	0,8638	1,22	0,99	5,898	8,761	5,96	37,84
31	143	143	0,613	0,426	3,88	5,65	18,699	19,693	0,084	5,294	0,8484	1,22	0,98	6,049	8,855	6,22	40,57
32	151	153	0,746	0,506	3,19	4,76	18,292	19,354	0,093	5,834	0,8339	1,23	0,97	6,199	8,928	6,45	43,41
33	158	163	0,916	0,607	2,60	3,96	17,870	18,991	0,102	6,408	0,8204	1,23	0,96	6,348	8,978	6,67	46,38
34	164	173	1,131	0,739	2,10	3,26	17,436	18,604	0,111	7,014	0,8079	1,24	0,95	6,502	9,002	6,86	49,46
35	170	183	1,405	0,909	1,69	2,65	16,995	18,194	0,122	7,653	0,7967	1,25	0,94	6,647	9,012	7,03	52,67
36	176	193	1,747	1,131	1,36	2,13	16,550	17,763	0,132	8,320	0,7869	1,25	0,94	6,785	9,007	7,17	55,99
37	181	203	2,171	1,420	1,10	1,70	16,107	17,316	0,143	9,015	0,7786	1,26	0,93	6,921	8,983	7,27	59,42
38	185	212	2,689	1,792	0,89	1,35	15,672	16,857	0,155	9,733	0,7718	1,27	0,93	7,046	8,949	7,35	62,96
39	188	221	3,309	2,266	0,72	1,06	15,250	16,394	0,166	10,469	0,7765	1,28	0,94	7,162	8,904	7,41	66,61
40	190	228	4,036	2,861	0,59	0,84	14,846	15,934	0,178	11,219	0,7627	1,29	0,94	7,263	8,857	7,43	70,35
41	192	234	4,870	3,589	0,49	0,67	14,464	15,488	0,190	11,977	0,7603	1,30	0,94	7,348	8,807	7,44	74,16
42	192	239	5,806	4,455	0,41	0,54	14,106	15,063	0,202	12,737	0,7592	1,30	0,95	7,415	8,759	7,43	78,05
43	192	243	6,833	5,455	0,35	0,44	13,775	14,667	0,214	13,494	0,7591	1,31	0,95	7,465	8,714	7,41	81,99
44	192	246	7,939	6,574	0,30	0,37	13,471	14,304	0,226	14,293	0,7600	1,31	0,96	7,496	8,676	7,37	85,97
45	191	248	9,105	7,790	0,26	0,31	13,193	13,976	0,238	14,981	0,7616	1,32	0,96	7,511	8,644	7,33	89,99
46	190	249	10,315	9,075	0,23	0,26	12,942	13,684	0,250	15,704	0,7637	1,32	0,96	7,512	8,618	7,29	94,02
47	188	249	11,551	10,399	0,21	0,23	12,714	13,425	0,261	16,410	0,7663	1,32	0,96	7,500	8,599	7,24	98,06
48	186	249	12,796	11,736	0,19	0,20	12,509	13,198	0,272	17,097	0,7691	1,32	0,96	7,479	8,585	7,19	102,11
49	185	249	14,037	13,061	0,17	0,18	12,323	12,999	0,282	17,765	0,7720	1,32	0,96	7,452	8,574	7,14	106,15
50	183	248	15,262	14,353	0,16	0,17	12,155	12,824	0,293	18,412	0,7750	1,32	0,96	7,418	8,569	7,10	110,18
51	181	248	16,460	15,600	0,14	0,15	12,004	12,670	0,303	19,040	0,7779	1,32	0,95	7,381	8,565	7,06	114,20
52	179	248	17,626	16,794	0,14	0,14	11,866	12,533	0,312	19,647	0,7807	1,32	0,95	7,344	8,564	7,02	118,20
53	178	247	18,754	17,930	0,13	0,13	11,740	12,410	0,322	20,235	0,7835	1,31	0,95	7,306	8,565	6,98	122,19
54	176	247	19,841	19,008	0,12	0,13	11,625	12,300	0,331	20,803	0,7861	1,31	0,94	7,268	8,567	6,94	126,16
55	175	247	20,885	20,030	0,11	0,12	11,520	12,199	0,339	21,354	0,7885	1,31	0,94	7,231	8,570	6,91	130,11
56	174	247	21,886	20,997	0,11	0,11	11,423	12,107	0,348	21,877	0,7907	1,31	0,94	7,195	8,574	6,88	134,03
57	173	247	22,844	21,914	0,10	0,11	11,334	12,022	0,356	22,403	0,7928	1,31	0,94	7,161	8,578	6,85	137,94
58	171	246	23,760	22,783	0,10	0,10	11,251	11,944	0,364	22,902	0,7948	1,30	0,93	7,128	8,582	6,83	141,84
59	170	246	24,635	23,610	0,10	0,10	11,173	11,870	0,372	23,387	0,7966	1,30	0,93	7,098	8,587	6,81	145,71
60	170	246	25,472	24,399	0,09	0,10	11,101	11,801	0,379	23,856	0,7982	1,30	0,93	7,069	8,592	6,79	149,56
61	169	246	26,272	25,152	0,09	0,09	11,034	11,736	0,386	24,312	0,7998	1,30	0,93	7,042	8,597	6,77	153,40
62	168	246	27,038	25,873	0,09	0,09	10,970	11,675	0,393	24,753	0,8012	1,30	0,92	7,016	8,602	6,75	157,23
63	167	247	27,770	26,566	0,09	0,09	10,910	11,616	0,400	25,182	0,8025	1,30	0,92	6,992	8,608	6,74	161,03
64	167	247	28,473	27,234	0,08	0,09	10,853	11,560	0,407	25,599	0,8036	1,29	0,92	6,970	8,613	6,72	164,82
65	166	247	29,147	27,877	0,08	0,09	10,800	11,507	0,413	26,004	0,8047	1,29	0,92	6,949	8,618	6,71	168,60
66	165	247	29,795	28,500	0,08	0,08	10,749	11,456	0,420	26,397	0,8057	1,29	0,91	6,929	8,623	6,70	172,36
67	165	247	30,419	29,103	0,08	0,08	10,700	11,406	0,426	26,780	0,8067	1,29	0,91	6,910	8,627	6,69	176,11
68	164	247	31,020	29,689	0,08	0,08	10,653	11,359	0,432	27,152	0,8075	1,29	0,91	6,892	8,632	6,68	179,85
69	164	247	31,600	30,258	0,08	0,08	10,609	11,314	0,437	27,514	0,8083	1,29	0,91	6,876	8,637	6,67	183,58
70	164	247	32,160	30,813	0,07	0,08	10,566	11,269	0,443	27,867	0,8091	1,29	0,91	6,860	8,642	6,66	187,29
71	163	247	32,702	31,353	0,07	0,08	10,525	11,227	0,448	28,211	0,8098	1,29	0,90	6,845	8,646	6,65	190,99
72	163	247	33,228	31,881	0,07	0,07	10,486	11,186	0,454	28,546	0,8104	1,28	0,90	6,831	8,651	6,65	194,69
73	163	247	33,738	32,397	0,07	0,07	10,448	11,146	0,459	28,873	0,8110	1,28	0,90	6,817	8,655	6,64	198,37
74	162	247	34,233	32,901	0,07	0,07	10,411	11,107	0,464	29,192	0,8116	1,28	0,90	6,805	8,659	6,64	202,04
75	162	247	34,715	33,395	0,07	0,07	10,376	11,070	0,469	29,503	0,8121	1,28	0,90	6,792	8,664	6,63	205,70
76	162	247	35,184	33,879	0,07	0,07	10,341	11,033	0,474	29,706	0,8127	1,28	0,90	6,780	8,668	6,62	209,35
77	161	247	35,642	34,354	0,07	0,07	10,308	10,997	0,478	30,103	0,8131	1,28	0,89	6,769	8,672	6,62	212,99
78	161	247	36,089	34,820	0,07	0,07	10,276	10,963	0,483	30,393	0,8136	1,28	0,89	6,758	8,676	6,62	216,63
79	161	247	36,525	35,277	0,07	0,07	10,244	10,929	0,488	30,676	0,8140	1,28	0,89	6,747	8,680	6,61	220,25
80	161	247	36,952	35,726	0,06	0,07	10,214	10,896	0,492	30,953	0,8145	1,28	0,89	6,737	8,684	6,61	223,87
81	160	247	37,369	36,168	0,06	0,07	10,184	10,864	0,496	31,224	0,8149	1,28	0,89	6,727	8,688	6,60	227,48
82	160	247	37,778	36,602	0,06	0,07	10,155	10,833	0,500	31,490	0,8153	1,28	0,89	6,717	8,692	6,60	231,08
83	160	247	38,179	37,030	0,06	0,06	10,127	10,803	0,505	31,749	0,8156	1,27	0,89	6,708	8,695	6,60	234,67
84	160	247	38,573	37,450	0,06	0,06	10,099	10,773	0,509	32,004	0,8160	1,27	0,88	6,699	8,699	6,59	238,25
85	160	247	38,959	37,864	0,06	0,06	10,072	10,744	0,513	32,253	0,8163	1,27	0,88	6,690	8,703	6,59	241,83
86	160	247	39,339	38,272	0,06	0,06	10,046	10,715	0,517	32,498	0,8167	1,27	0,88	6,681	8,706	6,59	245,40
87	159	247	39,712	38,674	0,06	0,06	10,020	10,687	0,520	32,737	0,8170	1,27	0,88	6,673	8,710	6,58	248,96
88	159	247	40,079	39,070	0,06	0,06	9,995	10,660	0,524	32,972	0,8173	1,27	0,88	6,664	8,713	6,58	252,52
89	159	247	40,440	39,461	0,06	0,06	9,971	10,633	0,528	33,203	0,8177	1,27	0,88	6,656	8,716	6,58	256,07
90	159	247	40,795	39,846	0,06	0,06	9,946	10,607	0,531	33,429	0,8180	1,27	0,88	6,648	8,720	6,58	259,61
91	159	247	41,145	40,227	0,06	0,06	9,923	10,581	0,535	33,652	0,8183	1,27	0,87	6,640	8,723	6,57	263,15
92	159	247	41,490	40,600	0,06	0,06	9,900	10,557	0,538	33,870	0,8186	1,27	0,87	6,632	8,726	6,57	266,68
93	158	247	41,830	40,965	0,06	0,06	9,877	10,533	0,542	34,085	0,8189	1,27	0,87	6,625	8,729	6,57	270,20
94	158	247	42,165	41,319	0,06	0,06	9,855	10,511	0,545	34,296	0,8192	1,27	0,87	6,617	8,733	6,57	273,71
95	158	247	42,495	41,661	0,06	0,06	9,833	10,490	0,548	34,503	0,8195	1,27	0,87	6,610	8,736	6,56	277,22



Рис.2 Изменение среднеобъемной температуры газовой среды от времени развития пожара.

Описание графика: При включенной системе пожаротушения температура газовой среды выше, чем при свободном развитии пожара. Температура увеличивается до своего максимального значения, не достигая температуры в 300 С, вскрытия окон. В течение долгого времени остается практически неизменной.

Выводы по графику: В начальный период развития пожара площадь пожара возрастает, плотность теплового потока возрастает поэтому среднеобъемная температура в помещении тоже возрастает. Затем горение распространяется на всю площадь горючей нагрузки и пожар входит в установившийся режим, температура практически не возрастает. Затем пожар переходит в режим затухания, что связано с выгоранием горючей нагрузки.



Рис.3 Изменение среднеоптической плотности дыма газовой среды от времени пожара

Описание графика: При включении системы пожаротушения оптическая плотность дыма газовой среды немного ниже, чем при свободном развитии пожара. В течении 33 минут плотность дыма не увеличилась, затем в связи с разгоранием пожара стала повышаться.

Выводы по графику: В начальный период развития пожара среднеобъемная плотность газовой среды не увеличивается, а даже уменьшается, что связано с повышением среднеобъемной температуры. При снижении среднеобъемной температуры среднеобъемная плотность газовой среды возрастает.

Рис.4 Изменение дальности видимости в помещении от времени развития пожара

Описание графика: Дальность видимости в помещении со временем развития пожара уменьшается. Дальность видимости оставалась неизменной на уровне 64,62 метров в течении 12 минут, затем упало до 0,06.

Выводы по графику: На данном графике мы видим, что вскрытия оконных проемов не было, т.к. температура не достигла 300С, что привело к резкому падению видимости до конца пожара, что и отраженно на графике в виде плавно убывающей кривой, принимая нулевое значение после 39 минут от начала пожара и далее остается неизменной.

Рис.5. Изменение среднеобъемной концентрации кислорода от времени развития пожара.

Описание графика: При включении системы пожаротушения концентрация кислорода практически не отличается от концентрации при свободном развитии пожара. В связи и увеличением площади горения потребление кислорода увеличивается.

Выводы по графику: Несущественное изменение концентрации кислорода объясняется уравнением баланса, в котором одно значение сбалансирует значение другого показателя.



Рис.6. Изменение положения плоскости равных давлений от времени развития пожара.

Описание графика: При включении системы пожаротушения плоскость равных давлений практически не отличается от свободного развития пожара, затем она стабилизируется приблизительно на 1,29 метра с незначительными изменениями, по сравнению с незначительным убыванием уровня при свободном горении равным 0,87 метра.

Выводы по графику: В начальный период развития пожара происходит резкое увеличение плоскости равных давлений при включенной системе пожаротушения. Это связано с тем, что работает вытяжка. Последующее выравнивание говорит о том, что задымленность помещения стала высокой, но за счет системы пожаротушения плоскость выше, значит и выше уровень, на котором возможна работа пожарного.

Рис.7. Изменение среднеобъемной концентрации СО от времени развития пожара.

Описание графика: Данный график мо можно описать следующим образом, с течением времени огонь распространяется на новые участки, сл. площадь горения таким образом возрастает, таким образом увеличивается концентрация угарного газа.

Выводы по графику: Это можно объяснить тем, что при пожаре с увеличением времени горения так же увеличивается изменение среднеобъемной концентрации СО, что мы и видим на графике, в виде плавно возрастающей кривой, принимая свое максимальное значение в последние минуты пожара.

Рис.8. Изменение среднеобъемной концентрации СО₂ от времени развития пожара.

Описание графика: Данный график мо можно описать следующим образом, с течением времени огонь распространяется на новые участки, сл. площадь горения таким образом возрастает, таким образом увеличивается концентрация углекислого газа.

Выводы по графику: Это можно объяснить тем, что при пожаре с увеличением времени горения так же увеличивается изменение среднеобъемной концентрации углекислого газа, что мы и видим на графике, в виде плавно возрастающей кривой, принимая свое максимальное значение в последние минуты пожара.

Рис.9. Изменение среднеобъемной плотности газовой среды от времени развития пожара.

Описание графика: Среднеобъемной плотность газовой среды в начальный момент времени уменьшается до 0,7591кг/м^3, а затем постепенно стабилизируется.

Выводы по графику: Такое поведение графика можно объяснить зонной моделью развития пожара ,после 42 минуты развитие пожара перешло во вторую зону -зону стабилизации горения.

Рис.10. Изменение притока свежего воздуха в помещение от времени развития пожара.

Описание графика: Притока свежего воздуха на 46 минуте горения достигает своего максимального значения - 7,512кг/с, а затем начал спадать.

Выводы по графику: Возрастающий отток нагретых газов в начале развития пожара объясняется тем, что нагретые газы сначала накапливаются, а после 48 минуты помещение стало настолько заполненным нагретыми газами, что газы начали “делит” проемы с притоком свежего воздуха и из-за этого отток снизился.

Рис.11. Изменение оттока нагретых газов из помещения от времени развития пожара.

Описание графика: Отток нагретых газов идет интенсивно до 35 минуты, затем постепенно стабилизируется, незначительно возрастая.

Выводы по графику: Возрастающий отток нагретых газов в начале развития пожара объясняется тем, что нагретые газы сначала накапливаются, а после 39 минуты помещение стало настолько заполненным нагретыми газами, что газы начали “делит” проемы с притоком свежего воздуха и из-за этого отток снизился.

Рис.12. Изменение разности давлений от времени развития пожара.

Описание графика: Разность давлений резко увеличивается до 42 минуты, затем идет стабильно, незначительно возрастая.

Выводы по графику: Возрастание разности давлений в начале развития пожара объясняется тем, что плоскость равных давлений со временем развития пожара опускается все ниже. А после 47 минуты плоскость равных давлений достигла проемов и оттоков газов, практически сравнился с притоком свежего воздуха.

Рис.13. Изменение площади горения при пожаре от времени развития пожара.

Описание графика: Площадь пожара на всем промежутке распространения пламени возрастает.

Выводы по графику: Возрастание площади пожара объясняется тем, что пламя заполняло весь объем помещения.

Описание обстановки на пожаре в момент времени 11 мин:

В начальные моменты времени при свободном развитии пожара параметры газовой среды в помещении достигают следующих значений: T_m = 33 ^оС, µ = 0,024 Нп/м, L_вид = 64,62 м, Х_О2 = 22,807%, концентрация угарного газа - 0,004 %, концентрация углекислого газа - 0,231 %, Р_m = 1,1528 кг/м³, Y = 1,22 м, G_в = 2,294 кг/с, G_г = 3,992 кг/с, разность давлений Р=0,92 и площадь горения - 4,94 м².

При наличии вытяжной вентиляции эти параметры в начальные моменты времени изменяются: L_вид = 64,62 м, Х_О2 = 22,833%, и Y = 1,17 м.

При наличии вытяжной вентиляции и подаче в помещение инертного газа обстановка на пожаре в начальные моменты времени следующая: температура газовой среды в помещении 32⁰C, оптическая плотность дыма 0,021 Нп/м.

Таким образом, расчеты показали, что с точки зрения людей, которые могут находиться в помещении при возникновении пожара, необходимо покидать помещение вследствие постепенного наступления ПДЗ.

4. Время достижения пороговых и критических значений ОФП. Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещения

Согласно ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования», необходимым временем эвакуации считается минимальное время достижения одним из опасных факторов пожара своего критического значения.

4.1 Необходимое время эвакуации из помещения по данным математического моделирования. Свободное развитие пожара

Таблица 2. Время достижения пороговых значений ОФП.

№ п/п	Название и величина порогового значения опасного фактора пожара	Время достижения, мин
1	Критическая температура для остекления t=3000C	Не достиг
2	Пороговая температура для тепловых извещателей ИП-103-1 tпорог=1400С	30,5
3	Максимальная среднеобъемная температура газовой среды Tm = 192+273=501 К	41
4	Предельная парциальная плотность двуокиси углерода для безопасной эвакуации (сmXсо2)пред=( ссо2)пред = 0,11кг/м3	8,5
5	Предельная парциальная плотность оксида углерода (сmXсо)пред=( ссо)пред = 1,16*10 -3кг/м3	8,5
6	Пороговое значение оптической плотности дыма для извещателей ДИП-3 (ИП 212-5) мпор = 0,11 Нп/м	19,5
7	Предельная концентрация кислорода Хо2=14%	42,5
8	Критическая температура для ЭВМ tкрит=1600С	33,5
9	Предельная температура газовой среды t = 700С	20
10	Критическая дальность видимости lкр = 20м	20

В данном случае минимальным временим для эвакуации из цеха деревообрабатывающего предприятия является время достижения предельно допустимых значений предельной температуры газовой среды, равное 8,5 мин.

Вывод: Для увеличения необходимого времени эвакуации из цеха деревообрабатывающего предприятия необходимо обеспечить охлаждение ограждающих конструкций и подачи воды в очаг пожара, так как введение азота, как показали расчеты математического моделирования, увеличивает температуру газовой среды в помещении, но уменьшает время развития пожара.

4.2 Расчет необходимого времени эвакуации из помещения по данным ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования

Рассчитываем необходимое время эвакуации для помещения размерам 60х24х6, пожарной нагрузкой в котором является древесина. Начальная температура в помещении -20 ⁰С.

Исходные данные.

помещение:

свободный объем м³

безразмерный параметр

температура t₀=20 ⁰С

ГН

Вид горючего материала - древесина - ТГМ, n=3;

тепла сгорания Q = 13,8 МДж/кг

удельный расход кислорода 1,15 кг/кг

дымовыделение D = 144 Нпм²/кг

удельный выход СО L_C0 = 0,024 кг/кг

удельный выход СО₂ L_C02 = 1,51 кг/кг

удельная скорость выгорания Ш₀ = 54 кг/м²ч = 54/3600 = 1,510^-2 кг/м²с;

линейная скорость распространения пламени

полнота сгорания ГМ з = 0,95

коэффициент теплопоглощения (теплопотерь) ц = 0,6;

другие параметры:

коэффициент отражения б = 0,3;

начальная освещенность Е = 50 Лк;

удельная изобарная теплоемкость С_р = 1,00310^-3 МДж/кгК;

предельная дальность видимости

предельные значения концентрации токсичных газов

Расчет вспомогательных параметров:

кг/с³

кг

с³

Расчет критического времени наступления предельно-допустимых значений ОФП:

1) повышенной температуре:

с

2) по потере видимости

3) по пониженному содержанию кислорода

4) по углекислому газу СО₂

;

под знаком логарифма получается отрицательное число данный фактор не представляет опасности;

5) по угарному газу CO:

;

под знаком логарифма получается отрицательное число данный фактор не представляет опасности.

Критическая продолжительность пожара

с

Критическая продолжительность пожара обусловлена временем наступления предельно-допустимого значения дальности видимости (менее 20 м).

Необходимое время эвакуации людей из цеха деревообрабатывающего предприятия:

8,7 мин

Чтобы увеличить необходимое время эвакуации людей из цеха деревообрабатывающего предприятия необходимо увеличить освещаемость цеха, с помощью, например, увеличения оконных проемов.

Вывод: различие в значениях необходимого времени эвакуации, полученных по данным математического моделирования и по расчетам по ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования обусловлено тем, что интегральная математическая модель пожара позволяет учесть потери теплоты на нагрев конструкции, освещаемость помещения, теплоемкость материалов и их отражательную способность.

5. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны. Анализ обстановки на пожаре на 11 минуте развития пожара

Уровень рабочей зоны, согласно ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования», принимается равным 1,7 м.

Связь между локальными и среднеобъемными значениями ОФП по высоте помещения имеет следующий вид:

(ОФП_п - ОФП_о) = (ОФП_m - ОФП_о)Z,

где ОФП_п - локальное значения ОФП,

ОФП_о - начальное значение ОФП,

ОФП_m - среднеобъемное значение ОФП,

Z - безразмерный параметр,

0,42;

Расчеты проведены в программе Excel.

Таблица 3. Динамика развития ОФП на уровне рабочей зоны

Время ф, мин	Температура tm, C	оптич, плотн, дыма µm Нп/м	дальность видимости Lвид, м	ХmO2, масс %	ХmСO, масс %	ХmСO2, масс %	Pm, кг/м^3	нейтральная плоскость ПРД - Y, м
1	20	0	64,62	23	0	0,0004	1,205	1,4244
2	20	0,00042	64,62	23	0	0,0017	1,205	1,4118
3	20,42	0,00042	64,62	23	0	0,0046	1,204	1,3992
4	20,84	0,00126	64,62	22,99	0	0,0088	1,203	1,3908
5	21,26	0,00168	64,62	22,99	0,0004	0,0155	1,201	1,3866
6	21,68	0,00294	64,62	22,98	0,0004	0,0248	1,198	1,3824
7	22,52	0,0042	64,62	22,97	0,0004	0,037	1,195	1,3782
8	23,36	0,00588	64,62	22,96	0,0008	0,0529	1,192	1,3782
9	24,62	0,00756	64,62	22,94	0,0013	0,0727	1,188	1,3782
10	25,46	0,01008	64,62	22,92	0,0017	0,097	1,183	1,3824
11	26,72	0,0126	64,62	22,89	0,0021	0,126	1,178	1,3824
12	28,4	0,01554	64,2924	22,87	0,0025	0,1604	1,173	1,3824

Таблица 4. Время достижения ПДЗ ОФП в помещении на уровне рабочей зоны

№ п/п	Вид ОФП	Предельно допустимое значение	Время достижения ПДЗ ОФП
1	Температура газовой среды	70 оС	Не достиг
2	Парциальная плотность О2	0,226 кг/м3	Не достиг
3	Парциальная плотность СО	0,00116 кг/м3	9,5
4	Парциальная плотность СО2	0,11 кг/м3	10,5
5	Оптическая плотность дыма	0,116 Нп/м	5

Анализ обстановки на пожаре на 11 минуте развития пожара.

При свободном развитии пожара идет постепенное развитие пожара и площадь пожара достигает 4,94 м².

Температура на уровне рабочей зоны не превышает ПДЗ и равна 26,72^оС

Наблюдается задымление, дальность видимости в помещении составляет

Концентрация кислорода 22,89% что превышает ПДЗ

Парциальная плотность СО и СО₂ достигают ПДЗ и равны соответственно

0,0021 и 0,126%



Рис.14 Схема газообмена в помещении в момент времени 11 мин

На 11 минуте газообмен протекает достаточно интенсивно, со следующими показателями: приток холодного воздуха составляет 2,294 кг/с, а отток нагретых газов из помещения 3,992 кг/с. В верхней части дверного проема идет отток задымленных нагретых газов из помещения , плоскость равных давлений опускается до уровня 1,38, что на 0,32 м ниже уровня рабочей зоны.

Вывод: исходя из анализа обстановки на пожаре на 11 минуте развития пожара, действия пожарных должны быть следующими: немедленно приступить к тушению пожара ,вероятность найти живых велика из-за не превышения ПДЗ.

Общий вывод по работе

В данной курсовой работе мы использовали два наиболее распространенных метода математического моделирования динамики опасных факторов пожара: это расчет необходимого времени эвакуации из помещения по данным ГОСТ 12.1.004-91. и второй способ, это расчет необходимого времени эвакуации из помещения по данным математического моделирования, которое производится с помощью программы Intel Model. Оба способа одобрены и санкционированы соответствующими органами надзора и являются верными. Однако между ними существует не значительное расхождение в итоговых результатах, что объясняется кардинально разной методикой ведения расчетов, приближенными вычислениями, погрешностью в самих формулах и неточностью в самом методе расчета.

По сей день, пожар - это процесс неконтролируемый и мы не можем с точностью сказать, что один из этих методов расчета является более точным, чем второй.

В результате выполнения курсовой работы были закреплены и углублены знания в области математического моделирования динамики ОФП, были получены навыки пользования компьютерной программой Intel Model при исследовании пожаров. Были получены навыки в области определения наиболее опасного фактора для находящихся в помещении людей, из которых впоследствии можно делать выводы, с чего начинать пожаротушение.

Литература

пожар моделирование опасный фактор

1. Абросимов Ю.Г. и др. Методические указания к выполнению курсовой работы по прогнозированию опасных факторов пожара в помещении. М. 1997. - 62.

2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Учебное пособие. М., 2000.

3. ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность. Общие требования.

4. Кошмаров Ю.А. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. - М. 1988.

Размещено на Allbest