Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении пищевой промышленности (пшеница, рис, гречиха и мука из них)

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

МЧС России

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОФП

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении пищевой промышленности (пшеница, рис, гречиха и мука из них)

Программа ИРКР:1.) Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) по формулам, приведенным в [3].

Определить время блокирования эвакуационных путей из помещения, используя данные динамики ОФП

2.)Определить изменение среднеобъемной температуры и положения ПРД при включении в заданный момент времени развития пожара механической вытяжки

Выполнил: курсант уч. гр. 2711 ряд. вн. сл. Запорожцев Е.А.

Проверил: преподаватель кафедры Лебедченко О.С.

Москва 2014 год



Содержание

Введение

1 . Исходные данные

2. Описание математической модели развития пожара в помещении

3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

4. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей

5. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение

6.Исходные условия для ИРКР, результаты расчетов и итоги исследования

Список литературы

опасный пожар тушение эвакуационный



Введение

Для разработки экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий необходим научно-обоснованный прогноз динамики опасных факторов пожара. Прогнозирование динамики опасных факторов пожара необходимо:

-при разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре;

-при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

-при разработке оперативных планов тушения пожаров;

-при оценке фактических пределов огнестойкости;

И для многих других целей.

Современные научные методы прогнозирования динамики опасных факторов пожара основываются на математических моделях пожара. Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменения параметров состояния среды в помещении с течением времени. А также состояние ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов технологического оборудования.

Математические модели пожара в помещении состоят из дифференциальных уравнений, отображающих фундаментальные законы природы: закон сохранения массы и закон сохранения энергии.

Математические модели пожара в помещении делятся на три класса: интегральные, зонные и дифференциальные. В математическом отношении вышеназванные три вида моделей пожара характеризуются разным уровнем сложности. Для проведения расчетов опасных факторов пожара в помещении отделочного цеха мебельного комбината выбираем интегральную математическую модель развития пожара в помещении.



1.Исходные данные. Краткая характеристика объекта

Общественное здание одноэтажное. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича.

Размеры помещения в плане:

Ширина = 9 м;

Длина = 12 м;

Высота = 3,6 м;

План помещения на рисунке п.1.

Рисунок 1 План помещения

В наружных стенах помещения общественного здания имеется 3 одинаковых оконных проема, один из которых открытый. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема = 0,8 м.Высота оконных проемов=2,6 м. Ширина каждого оконного проема=2 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной; для 2-го проема - 19 °С, для 3-го -300 °С, для 4-го - 250 °С.

Отдел пищевой промышленности имеет два одинаковых дверных проема, соединяющих помещение с наружной средой. Их ширина равна 0,8м и высота 1,9м. При пожаре дверные проемы открыты.

Горючий материал представляет собой пшеницу, рис, гречиху и муку из них. Горючий материал расположен на полу. Размер площадки, занятой горючим материалом: длина=10 м, ширина=5 м. Количество горючего материала составляет 1300кг.

Сбор исходных данных

Геометрические характеристики объекта.

Выбирается положение центра ортогональной системы координат в левом нижнем углу помещения на плане (рис. п.1). Координатная ось х направлена вдоль длины помещения, ось у - вдоль его ширины, ось z - вертикально вдоль высоты помещения.

Геометрические характеристики:

помещение: длина L=12 м; ширина B=9 м; высота H=3,6 м.

двери (количество дверей Nдо =2): высота hд1,2=1,9м; ширина bд1,2=0,8м; координаты левого нижнего угла двери:yд1 =0 м;xд1 = 2 м;yд2 = 9м; xд2=9,2м(10м);

открытые окна (количество открытых окон Nоо=1): высота hoo1,2=1,8 м; ширина boo1,2= 2 м; координаты одного нижнего угла окна: xoo1= 0 м; yoo1= 3 м; zoo1=0,8м;

закрытые окна (количество закрытых окон Nзо=2): высота hзо1=1,8 м; ширина bзо1=2,0м; координаты одного нижнего угла окна: xзо1= 12 м; yзо1=1,5 м; zзо1=0,8м; температура разрушения остекления Ткр=300С; xзо2= 12 м; yзо2=6м; zзо2=0,8м; температура разрушения остекления Ткр=250С

Свойства горючей нагрузки выбираем по типовой базе горючей нагрузки(приложение 3 цех пищевой промышленности (пшеница, рис, гречиха и мука из них № 50.))

низшая рабочая теплота сгорания Qрн = 17 МДж/кг ;

скорость распространения пламени Vл = 0,005 м/с;(5 мм/с).

удельная скорость выгорания Ш0 = 0,08 кг/(м2 с); (28, 8 кг/(м2 ч));

удельное дымовыделение D = 1096 Нп*м2/кг;

удельное потребление кислорода при горении Lо2 = 0,968 кг/кг;

выделение окиси углерода Lсо = 0,163 кг/кг;

выделение двуокиси углерода Lсо2 = 0,812 кг/кг;

Остальные характеристики горячей нагрузки:

суммарная масса горячей нагрузки М?=1200 кг;

длина открытой поверхности lпн = 9 м;

ширина открытой поверхности bпн = 7 м;

высота открытой поверхности от уровня пола hпн = 0 м;

Начальные граничные условия.

Задаемся начальными и граничными условиями:

Температура газовой среды помещения равна Tm0=20? С;(293К);

Температура наружного воздуха составляет Та=-230 С;(250К);

Давления в газовой среде помещения и наружном воздухе на уровне пола равны Ра = 105 Па.(101300Па).

Выбор сценария развития пожара.

Место возникновения горения расположено в центре площадки, занятой ГМ

2. Описание математической модели развития пожара в помещении

Для расчета динамики опасных факторов пожара используем интегральную математическую модель свободного развития пожара в помещении.

Согласно исходным данным в базовой системе дифференциальных уравнений следует положить, что

Gпр=0; Gвыт=0; Gов=0; Q0=0;



где Gпр и Gвыт - расходы приточного и вытяжного вентиляторов;

Gов - расход газообразного огнетушащего вещества; Q0 - тепловой поток, выделяемой системой отопления.

Для пожара при заданных условиях можно принять в уравнении энергии что

т.е. внутренняя энергия среды в помещении при пожаре практически остается неизменной

С учетом сказанного система основных уравнений ИММП имеет вид

;

;

где V - объем помещения, м3; сm,Tm,pm - соответственно среднеобъемные плотности, температуры и давления; мm - среднеобъемная концентрация продукта горения; XO2 - среднеобъемная концентрация кислорода.

3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

Для прогнозирования ОФП использована интегральная модель математическая модель пожара, которую реализует программа INTMODEL,

разработанная на кафедре ИТиГ Академии ГПС МЧС России. В этой программе для численного решения системы дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.

Таблица п.3.1

Исходные данные для расчета динамики опасных факторов пожара в помещение

Атмосфера: Давление, мм.рт.ст. Температура, °С
	760
	20
Помещение: Длина, м Ширина, м Высота, м
	12
	9
	3,6
Температура, °С	20
Количество проемов	4
Координаты первого проема:
нижний срез, м.	0
верхний срез, м.	1,9
ширина, м.	1,6
вскрытие, °С	19
Координаты второго проема:
нижний срез, м.	0,8
верхний срез, м.	2,6
ширина, м.	2
вскрытие, °С	19
Координаты третьего проема:
нижний срез, м.	0,8
верхний срез, м.	2,6
ширина, м. вскрытие, °С	2 300
Координаты четвертого проема: нижний срез, м. верхний срез, м. ширина, м. вскрытие, °С Горючая нагрузка>>	0,8 2,6 2,0 250
Горючая нагрузка:
Вид горючей нагрузки: пшеница, рис, гречиха и мука из них.	Твердая
Длина, м.	10
Ширина, м.	5
Количество, кг.	1300
Выделение тепла, МДж/кг	17
Потребление О2, кг/кг	1,968
Дымовыделение, Нп*м2/кг	1096
Выделение CO, кг/кг	0,1630
Выделение CO2, кг/кг	0,8120
Скорость выгорания, кг/(м2 час)	28,8
Линейная скорость пламени, мм/с	5,00

Таблица п.3.2

Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя мин	Т-pа,°С	Конц.О2 масс.%	Задымл., Нп/м	Дальн. вид., м.	Конц.СО, масс.%	Конц.СО2, масс.%	Конц.ОВ, масс.%
0.0	20	23.000	0.000	15.00	0.000	0.000	77.000
1.0	21	22.992	0.011	15.00	0.001	0.006	76.994
2.0	29	22.924	0.094	15.00	0.011	0.056	76.947
3.0	48	22.746	0.287	8.30	0.038	0.188	76.822
4.0	74	22.430	0.584	4.07	0.085	0.421	76.601
5.0	111	21.958	0.984	2.42	0.155	0.771	76.269
6.0	159	21.300	1.544	1.54	0.253	1.262	75.803
7.0	222	20.389	2.508	0.95	0.392	1.955	75.146
7.4	251	19.956	3.111	0.76	0.460	2.293	74.826
8.0	281	19.716	3.871	0.61	0.502	2.499	74.630
8.3	300	19.504	4.326	0.55	0.537	2.673	74.465
9.0	315	19.578	4.536	0.52	0.528	2.631	74.505
10.0	367	19.007	5.782	0.41	0.623	3.104	74.056
11.0	433	18.099	9.116	0.26	0.786	3.915	73.288
12.0	503	17.019	15.854	0.15	1.002	4.994	72.265
13.0	561	15.990	26.873	0.09	1.244	6.196	71.125
13.8	581	15.516	35.525	0.07	1.379	6.871	70.484
14.0	583	15.476	36.571	0.07	1.393	6.938	70.421
15.0	585	15.393	39.115	0.06	1.423	7.090	70.277
16.0	585	15.383	39.463	0.06	1.427	7.110	70.256
17.0	585	15.382	39.499	0.06	1.428	7.112	70.256
18.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
19.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
20.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
21.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
22.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
23.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
24.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
25.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
26.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
27.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
28.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
29.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
30.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
31.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
32.0	585	15.382	39.502	0.06	1.428	7.112	70.256
33.0	482	16.809	28.326	0.08	1.114	5.548	71.739
34.0	329	19.156	8.996	0.26	0.621	3.096	74.065
35.0	256	20.197	4.138	0.58	0.433	2.158	74.954
36.0	213	20.759	2.690	0.88	0.340	1.695	75.393
37.0	181	21.139	2.042	1.17	0.280	1.397	75.676
38.0	156	21.423	1.658	1.44	0.236	1.178	75.883
39.0	136	21.648	1.392	1.71	0.202	1.007	76.045
40.0	120	21.831	1.192	2.00	0.174	0.869	76.176
41.0	106	21.982	1.033	2.30	0.152	0.755	76.284
42.0	94	22.110	0.902	2.64	0.132	0.660	76.374
43.0	84	22.219	0.791	3.01	0.116	0.579	76.451
44.0	76	22.311	0.697	3.42	0.102	0.510	76.517
45.0	68	22.391	0.615	3.87	0.090	0.450	76.573
46.0	62	22.461	0.544	4.38	0.080	0.399	76.622
47.0	57	22.521	0.480	4.96	0.071	0.354	76.664
48.0	52	22.575	0.423	5.63	0.063	0.314	76.702
49.0	48	22.623	0.373	6.39	0.056	0.279	76.736
50.0	45	22.665	0.328	7.25	0.050	0.248	76.765
51.0	42	22.701	0.289	8.23	0.044	0.221	76.791
52.0	39	22.734	0.255	9.34	0.039	0.197	76.813
53.0	37	22.762	0.224	10.60	0.03	0.176	76.833
54.0	35	22.787	0.198	12.04	0.032	0.157	76.851
55.0	33	22.810	0.174	13.69	0.028	0.141	76.867
55.3	33	22.816	0.167	14.28	0.027	0.136	76.871



Таблица п.3.3

Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя мин	Плотн. газ кг/м3	Избыт. давл., Па	Высота ПРД, м	Пpиток воздуха	Истечение газа	Скорость выгор., г/с
				м3/с	кг/с	м3/с	кг/с
0.0	1.2053	0.00	1.36	0.003	0.004	0.003	0.004	0.0
1.0	1.2007	0.02	1.28	0.350	0.421	0.443	0.532	2.3
2.0	1.1682	0.19	1.27	0.974	1.174	1.304	1.523	9.1
3.0	1.1015	0.54	1.27	1.620	1.952	2.253	2.482	20.5
4.0	1.10170	0.99	1.26	2.163	2.607	3.182	3.236	37.3
5.0	0.9202	1.54	1.25	2.606	3.141	4.189	3.854	60.9
6.0	0.8176	2.16	1.23	2.957	3.564	5.297	4.331	94.6
7.0	0.7136	2.84	1.21	3.212	3.872	6.568	4.687	144.0
7.4	0.6747	3.11	1.20	3.284	3.959	7.102	4.792	168.8
8.0	0.6377	2.53	1.35	5.338	6.434	11.186	7.133	232.2
8.3	0.6165	2.66	1.34	5.378	6.482	11.685	7.203	254.1
9.0	0.6004	2.31	1.41	7.412	8.934	15.818	9.498	311.2
10.0	0.5523	2.62	1.39	7.449	8.978	17.575	9.707	387.3
11.0	0.5003	2.95	1.37	7.483	9.020	19.668	9.840	496.9
12.0	0.4551	3.27	1.36	7.476	9.012	21.758	9.902	636.3
13.0	0.4234	3.50	1.34	7.453	8.984	23.405	9.911	783.4
13.8	0.4134	3.56	1.34	7.471	9.005	23.900	9.883	847.6
14.0	0.4128	3.56	1.34	7.474	9.008	23.932	9.879	853.6
15.0	0.4117	3.57	1.34	7.475	9.010	23.985	9.876	863.6
16.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.991	9.875	864.8
17.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
18.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
19.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
20.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
21.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
22.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
23.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
24.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
25.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
26.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
27.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
28.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
29.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
30.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
31.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
32.0	0.4116	3.57	1.34	7.475	9.010	23.992	9.875	865.0
33.0	0.4680	2.91	1.40	8.008	9.652	20.110	9.412	568.5
34.0	0.5867	2.20	1.44	7.862	9.476	15.584	9.142	305.7
35.0	0.6674	1.83	1.45	7.546	9.096	13.302	8.877	215.2
36.0	0.7273	1.56	1.47	7.269	8.761	11.792	8.576	165.7
37.0	0.7779	1.35	1.48	6.996	8.433	10.618	8.259	131.8
38.0	0.8225	1.18	1.49	6.719	8.099	9.644	7.932	106.5
39.0	0.8626	1.03	1.49	6.437	7.759	8.810	7.599	86.8
40.0	0.8990	0.90	1.50	6.152	7.415	8.080	7.263	71.2
41.0	0.9319	0.79	1.51	5.866	7.070	7.432	6.927	58.6
42.0	0.9618	0.69	1.51	5.580	6.726	6.853	6.591	48.4
43.0	0.9889	0.60	1.52	5.298	6.385	6.330	6.260	40.0
44.0	1.0134	0.53	1.52	5.019	6.050	5.855	5.933	33.1
45.0	1.0354	0.46	1.52	4.747	5.721	5.422	5.614	27.4
46.0	1.0553	0.40	1.53	4.481	5.401	5.025	5.303	22.7
47.0	1.0715	0.36	1.53	4.242	5.113	4.698	5.034	18.8
48.0	1.0862	0.32	1.53	4.016	4.841	4.388	4.766	15.5
49.0	1.0995	0.28	1.53	3.796	4.575	4.099	4.507	12.9
50.0	1.1114	0.25	1.53	3.585	4.321	3.833	4.260	10.7
51.0	1.1220	0.22	1.53	3.384	4.079	3.586	4.023	8.9
52.0	1.1314	0.19	1.53	3.193	3.848	3.357	3.798	7.3
53.0	1.1398	0.17	1.54	3.011	3.629	3.145	3.585	6.1
54.0	1.1472	0.15	1.54	2.839	3.422	2.948	3.382	5.0
55.0	1.1538	0.13	1.545	2.676	3.225	2.764	3.189	4.2
55.3	1.1559	0.13	1.54	2.623	3.162	2.706	3.127	3.9

Таблица п.3.4

Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя гор., мин	Конц. ОВ масс.%	Т-pа °С	Конц.О2 масс.%	Полн.сгор., масс,%	Удельная ск. выг., кг/(м2ч)	Выг. масса, кг	Скор. выг., г/с	Площадь м2
0.0	77.000	20	23.000	89.805	28.800	0.000	0.0	0.00
1.0	76.994	21	22.992	89.805	28.800	0.036	2.3	0.28
2.0	76.947	29	22.924	89.803	28.820	0.333	9.1	1.13
3.0	76.822	48	22.746	89.782	28.967	1.185	20.5	2.55
4.0	76.601	74	22.430	89.684	29.427	2.880	37.3	4.56
5.0	76.269	111	21.958	89.395	30.384	5.774	60.9	7.22
6.0	75.803	159	21.300	88.697	32.016	10.365	94.6	10.63
7.0	75.146	222	20.389	87.138	34.558	17.407	144.0	15.01
7.4	74.826	251	19.956	86.149	35.830	20.927	168.8	16.96
8.0	74.630	281	19.716	85.532	40.116	28.814	232.2	20.84
8.3	74.465	300	19.504	84.946	40.728	33.074	254.1	22.46
9.0	74.505	315	19.578	85.154	42.467	45.607	311.2	26.38
10.0	74.056	367	19.007	83.415	44.271	66.338	387.3	31.50
11.0	73.288	433	18.099	80.074	48.624	92.653	496.9	36.79
12.0	72.265	503	17.019	75.195	53.902	126.469	636.3	42.50
13.0	71.125	561	15.990	69.688	58.191	169.063	783.4	48.47
13.8	70.484	581	15.516	66.955	61.030	209.980	847.6	50.00
14.0	70.421	583	15.476	66.659	61.460	218.648	853.6	50.00
15.0	70.277	585	15.393	66.154	62.182	270.254	863.6	50.00
16.0	70.258	585	15.383	66.093	62.268	322.117	864.8	50.00
17.0	70.256	585	15.382	66.087	62.277	374.012	865.0	50.00
18.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	425.910	865.0	50.00
19.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	477.808	865.0	50.00
20.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	529.706	865.0	50.00
21.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	581.604	865.0	50.00
22.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	633.502	865.0	50.00
23.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	685.400	865.0	50.00
24.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	737.298	865.0	50.00
25.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	789.196	865.0	50.00
26.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	841.094	865.0	50.00
27.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	892.992	865.0	50.00
28.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	944.891	865.0	50.00
29.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	996.789	865.6	50.00
30.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	1048.687	865.0	50.00
31.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	1100.585	865.0	50.00
32.0	70.256	585	15.382	66.087	62.278	1152.483	865.0	50.00
33.0	71.739	482	16.809	74.134	40.929	1199.327	568.5	50.00
34.0	74.065	329	19.156	83.898	22.012	1224.041	305.7	50.00
35.0	74.954	256	20.197	86.719	15.494	1239.350	215.2	50.00
36.0	75.393	213	20.759	87.856	11.931	1250.700	165.7	50.00
37.0	75.676	181	21.139	88.471	9.489	1259.602	131.8	50.00
38.0	75.883	156	21.423	88.854	7.668	1266.747	106.5	50.00
39.0	76.045	136	21.648	89.110	6.253	1272.553	86.8	50.00
40.0	76.176	120	21.831	89.288	5.128	1277.305	71.2	50.00
41.0	76.284	106	21.982	89.415	4.221	1281.214	58.6	50.00
42.0	76.374	94	22.110	89.508	3.482	1284.438	48.4	50.00
43.0	76.451	84	22.219	89.576	2.878	1287.104	40.0	50.00
44.0	76.517	76	22.311	89.628	2.380	1289.311	33.1	50.00
45.0	76.573	68	22.391	89.667	1.970	1291.140	27.4	50.00
46.0	76.622	62	22.461	89.697	1.631	1292.656	22.7	50.00
47.0	76.664	57	22.521	89.720	1.351	1293.913	18.8	50.00
48.0	76.702	52	22.575	89.738	1.119	1294.954	15.5	50.00
49.0	76.736	48	22.623	89.753	0.928	1295.817	12.9	50.00
50.0	76.765	45	22.665	89.764	0.769	1296.532	10.7	50.00
51.0	76.791	42	22.701	89.772	0.637	1297.125	8.9	50.00
52.0	76.813	39	22.734	89.779	0.528	1297.616	7.3	50.00
53.0	76.833	37	22.762	89.785	0.438	1298.023	6.1	50.00
54.0	76.851	35	22.787	89.789	0.363	1298.361	5.0	50.00
55.0	76.867	33	22.810	89.792	0.301	1298.641	4.2	50.00
55.3	76.871	33	22.816	89.793	0.283	1298.723	3.9	50.00

Таблица п3.5

Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя мин	Т-pа °С	Т-ра поверхности, °С	Коэф. теплообмена, Вт/(м2К)	Плот.тепл. потока, Вт/м2	Тепл. поток, кВт
0.0	20	20	0.000	0.0	0.00
1.0	21	20	3.922	3.5	1.27
2.0	29	22	7.933	58.7	21.18
3.0	48	26	11.336	245.0	88.32
4.0	74	33	13.797	572.9	206.57
5.0	111	44	15.008	1010.3	364.27
6.0	159	60	16.766	1654.0	596.37
7.0	222	87	19.379	2617.8	943.88
7.4	251	101	20.694	3133.2	1118.41
8.0	281	116	22.195	3651.3	1303.38
8.3	300	127	23.190	4054.2	1432.59
9.0	315	136	24.020	4313.5	1524.21
10.0	367	167	27.027	5383.8	1902.42
11.0	433	214	31.496	6915.8	2443.77
12.0	503	268	37.010	8690.5	3070.89
13.0	561	319	42.294	10260.2	3625.54
13.8	581	337	44.292	10818.7	3822.91
14.0	583	339	44.444	10860.6	3837.69
15.0	585	341	44.666	10921.1	3859.09
16.0	585	341	44.691	10927.9	3861.50
17.0	585	341	44.693	10928.6	3861.74
18.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
19.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
20.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
21.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
22.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
23.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
24.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
25.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
26.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
27.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
28.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
29.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
30.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
31.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
32.0	585	341	44.694	10928.7	3861.76
33.0	482	251	35.225	8130.9	2873.13
34.0	329	144	24.796	4592.3	1622.74
35.0	256	104	20.970	3203.1	1131.85
36.0	213	83	18.968	2466.0	871.37
37.0	181	69	17.639	1975.9	698.19
38.0	156	59	16.667	1617.6	571.60
39.0	136	52	15.918	1342.7	474.47
40.0	120	46	15.323	1125.3	397.65
41.0	106	42	14.841	949.8	335.63
42.0	94	38	14.444	806.0	284.79
43.0	84	36	14.114	686.7	242.66
44.0	76	33	13.837	587.0	207.41
45.0	68	31	13.602	503.0	177.72
46.0.	62	29	13.403	431.8	152.57
47.0	57	28	12.419	352.9	124.69
48.0	52	27	11.908	298.2	105.38
49.0	48	26	11.413	251.7	88.94
50.0	45	25	10.940	212.5	75.08
51.0	42	25	10.488	179.5	63.42
52.0	39	24	10.056	151.7	53.61
53.0	37	24	9.644	128.3	45.33
54.0	35	23	9.249	108.6	38.36
55.0	33	23	8.872	91.9	32.47
55.3	33	23	8.750	86.9	30.72

Примечание:

При ф=4.5 мин. разрушается оконное остекление;

При ф=5.8 мин. площадь ГМ охвачена огнем полностью;

При ф=30.0 мин. полное выгорание горючей нагрузки.

Графики зависимости Tm(ф), µm(ф), XO2(ф), XCO2(ф), XCO(ф), Sпож(ф), Y*(ф), lвид(ф) представлены на рисунке п.3.1-п3.8

4.Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей

Обеспечению безопасности людей при возможном пожаре необходимо уделять первостепенное значение.

Основополагающий документ, регламентирующий пожарную безопасность в России - ФЗ № 123 "Технический регламент" определяет эвакуацию как один из основных способов обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях и сооружениях.

Основным критерием обеспечения безопасности людей при пожаре * является время блокирования эвакуационных путей фбл. Время блокирования эвакуационных путей вычисляется путем расчета минимального значения критической продолжительности пожара. Критическая продолжительность пожара есть время достижения предельно допустимых для человека опасных факторов пожара.

Таким образом, для расчета времени блокирования эвакуационных путей фбл необходимо располагать методом расчета критической продолжительности пожара. Вопрос о точности метода расчета критической продолжительности пожара является ключевым в решении задачи обеспечения безопасной эвакуации людей на пожаре. Недооценка пожарной опасности, равно как и ее переоценка, может привести к большим экономическим и социальным потерям

Определим с помощью полученных на ПЭВМ данных по динамике ОФП время блокирования эвакуационных путей т§„ из помещения цеха. Для этого предварительно найдем время достижения каждым опасным фактором его критического значения.

К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

1)пламя и искры;

2)тепловой поток;

3)повышенная температура окружающей среды;

4)повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

5)пониженная концентрация кислорода;

6)снижение видимости в дыму.

Критические значения ОФП принимаем по [2,3] (таблица п.4.1).

Таблица п.4.1

Предельно допустимые значения ОФП

ОФП, обозначение, размерность	ПЗД
Температура t, °С	70
Парциальная плотность, кг/м3
-кислорода с1	0,226
-оксида углерода с2	0,00116
-диоксида углерода с2	0,11
-хлористого водорода с2	23·10-6
Оптическая плотность дыма м, Непер/м	2,38/l
Тепловой поток, Вт/м2	1400

Таким образом, критическое значение температуры на уровне рабочей зоны равно 70°С. 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 [11]:

(ОФП - ОФПо) = (ОФПm - ОФПо)Z,(п.4.1)

где ОФП - локальное (предельно допустимое) значение ОФП;ОФП0 - начальное значение ОФП; ОФПm - среднеобъемное значение опасного фактора; Z - параметр, вычисляемый по формуле:



(п.4.2)

где H - высота помещения, м; h - уровень рабочей зоны, м. Высоту рабочей зоны h определяем по формуле

h = hпл+1,7, (п.4.3)

где hпл - высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м.

Наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке [2]. В нашем случае принимаем hпл = 0. Тогда

h=0+1,7

h=1,7 м

Значение параметра Z на уровне рабочей зоны будет равно:

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

Этого значения среднеобъемная температура достигает, примерно, через 4,0 минуты после начала пожара (таблица п.3.2).

Для успешной эвакуации людей дальность видимости при задымлении помещения при пожаре должна быть не меньше расстояния от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода. Дальность видимости на путях эвакуации должна быть не менее 20 м [ 2 ]. Дальность видимости связана с оптической плотностью дыма следующим соотношением [11]:

lпр=2,38/м(4.4)

Отсюда, предельная дальность видимости на уровне рабочей зоны будет соответствовать следующему значению оптической плотности дыма:

lпр=2,38/20

lпр=0,119 Нп/м

При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

По таблице п.3.2 получаем фм= 2,6 минут.

Предельная парциальная плотность кислорода на путях эвакуации составляет 0,226 кг/м3.

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

Для определения времени достижения концентрацией кислорода этого значения строим график зависимости среднеобъемной плотности кислорода от времени пожара (рисунок п.4.1).

(п.4.5)

В соответствии с рисунком п.3.9 время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 5 минут.

Предельная парциальная плотность оксида углерода на путях эвакуации составляет 1,16·10-3 кг/м3. При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью СО этого значения, среднеобъемная плотность оксида углерода составит:



Такого значения среднеобъемная парциальная плотность СО за время расчета достигает за 6 минут (рисунок п.4.2.).

Предельное значение парциальной плотности СO2 на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м3. При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:

Такого значения парциальная плотность СO2 за время расчета не достигает (рисунок п.4.3).

Предельно допустимое значение теплового потока на путях эвакуации составляет 1400 Вт/м2. В первом приближении оценить значение плотности теплового потока на путях эвакуации можно по данным таблицы п.3.5.

Средняя плотность теплового потока на путях эвакуации достигает своего критического значения через 5,7 минуты от начала пожара (таблица п. 3.5).

Как видим, быстрее всего критического значения достигает температура газовой среды в помещении, следовательно, фt= 4 мин.

5. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение

Определяем обстановку на пожаре к моменту прибытия на пожар первых подразделений. Она определяется расчетом, при этом используются данные, полученные при расчете динамики опасных факторов пожара. На основании анализа полученных данных производится расчет сил и средств, оценка обстановки на пожаре, намечаются действия первых подразделений.

Первые подразделения прибывают на пожар через 4 мин после его начала. В это время площадь пожара составляет 4,56 м2, среднеобъемная температура в помещении составляет 74°С, тогда температура на уровне рабочей зоны (принимаем 1,7 м) для личного состава будет составлять (формула п.4.1):

При такой температуре личный состав должен работать в средствах защиты от повышенной температуры.

Высота плоскости равных давлений на 4 минуте пожара составляет 1,26 м, это ухудшает видимость на пожаре. Все имеющиеся открытые проемы будут работать в смешанном режиме газообмена, т. е. через верхние части проемов, расположенных выше плоскости равных давлений, будут истекать дымовые газы из помещения, а в нижней части проемов будет подсос наружного воздуха. С учетом направления ветра, независимо от высоты расположения нейтральной плоскости, возможно задымление помещений и прилегающей территории с подветренной стороны. План помещения и схемы газообмена помещения с окружающей средой через открытые проемы показана на рисунке п.5.1.

Рис.п. 5.1 а План помещения

Среднеобъемная оптическая плотность дыма в помещении на 4 минуте пожара составляет 0,584 Нп/м.

На уровне рабочей зоны значение оптической плотности дыма будет составлять:

Тогда дальность видимости на уровне рабочей зоны составит:

lвид=2,38/0,531

lвид =4,5 м

Среднеобъемное значение парциальной плотности кислорода в помещении на 4 минуте пожара составляет 0,267 кг/м3 (рисунок п.3.9).

Содержание кислорода на рабочем уровне составит:

Полученное значение парциальной плотности кислорода ниже критического значения, поэтому необходимо предусмотреть работу личного состава в средствах индивидуальной защиты органов дыхания.

Среднеобъемное значение парциальной плотности оксида углерода в помещении на 4 минуте пожара определим по формуле:

(п.5.1)

Тогда

Содержание оксида углерода на рабочем уровне составит:

Полученное значение парциальной плотности оксида углерода ниже критического значения, поэтому для личного состава этот опасный фактор пожара не опасен.

Среднеобъемное значение парциальной плотности диоксида углерода в помещении на 4 минуте пожара определим по формуле:

(п.5.2)

Тогда

Содержание диоксида углерода на рабочем уровне составит

Полученное значение парциальной плотности диоксида углерода ниже критического значения, поэтому для личного состава этот опасный фактор пожара не опасен.

6. Исходные условия для ИРКР, результаты расчетов и итоги исследования

1. Проведем расчет критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей по формулам, приведенным в [3].

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

(п.6.1)

по потери видимости фпв:

(п.6.2)

по пониженному содержанию кислорода:

(п.6.3)

по каждому из газообразных продуктов горения:

(п.6.4)

(6.5)

Для горения твердых горючих веществ применяется формула:

(п.6.5)

и n=3

(п.6.6)



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

t0- начальная температура воздуха в помещении, °С;

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

А - размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг/cn;

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

Qн - низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;

Ср - удельная изобарная теплоемкость газа МДж/(кг·К);

ц - коэффициент теплопотерь;

з- коэффициент полноты горения;

л-коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;

Е- начальная освещенность, лк;

lпр - предельная дальность видимости в дыму, м;

Dm - дымообразующая способность горящего материала, Нп·м2/кг;

L - удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг;

X - предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м3 (ХСO2 =0,11 кг/м3;Хсо = 1,16·10-3 кг/м3; ХHCL=23·10-6 кг/м3);

Lo2 - удельный расход кислорода, кг/кг;

шF - удельная массовая скорость выгорания, кг/(м2·с);

Vл - линейная скорость распространения пламени, м/с;

При отсутствии специальных требований значения б и Е принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение lпр=20 м.

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.

Коэффициент телопотерь ц представляет собой долю поглощенного ограждающими конструкциям помещения Qw от выделившегося на пожаре Qнр·шF·з:

(п.6.7)

Значение коэффициента теплопотерь ц зависит от большого числа параметров (размеров помещения, количества горючего материала, свойств ограждений и др. ), и, кроме того, изменяется во времени по мере развития пожара.

При расчетах параметров пожара в его начальной стадии коэффициент теплопотерь можно принять постоянным, равный 0,55

Тогда,

vсв=0,8·12·9·3,6

vсв=311,04 м3

Рассчитываем критическую продолжительность пожара по каждому опасному фактору:

по температуре:

по потери видимости:

по пониженному содержанию кислорода:

по содержанию оксида углерода:

по содержанию двуокиси углерода:

под знаком логарифма отрицательное число, что означает - критического значения концентрация СО2 не достигается.

Минимальное значение критической продолжительности пожара (по потери видимости) составляет 27 секунд. Тогда время блокирования эвакуационных путей составит:

фбл=0,8·27/60

фбл=0,36 мин

Расхождения в значениях времени блокирования эвакуационных путей, рассчитанного по программе INTMODEL и по методике [3], составляет почти 61%. Это может быть из-за того, что, во-первых, неверно задано значение коэффициента теплопотерь ц; во-вторых, как показали проведенные расчеты на ЭВМ (таблица п.3.3), в начальный период пожара не выполняется условие Gв=0.

2.Определим изменение среднеобъемной температуры и положение ПРД при включении вытяжки на 2 минуте пожара V=12096 м3/ч.

Таблица п.6.1

Вpемя мин	Т-pа,°С	Высота ПРД, м
0.0	20	1,46
1.0	21	1,44
2.0	23	1,30
3.0	40	1,30
4.0	60	1,32
5.0	108	1,33
6.0	147	1,30
7.0	200	1,30
7.4	220	1,28
8.0	246	1,33
8.3	289	1,36
9.0	300	1,38
10.0	355	1,39
11.0	400	1,40
12.0	467	1,44
13.0	501	1,42
13.8	546	1,42
14.0	570	1,42
15.0	580	1,42
16.0	580	1,42
17.0	580	1,42
18.0	580	1,42
19.0	580	1,42
20.0	580	1,42
21.0	580	1,42
22.0	580	1,42
23.0	580	1,42
24.0	580	1,42
25.0	580	1,42
26.0	580	1,42
27.0	580	1,42
28.0	570	1,42
29.0	567	1,42
30.0	540	1,42
31.0	526	1,42
32.0	513	1,42
33.0	510	1,50
34.0	501	1,51
35.0	470	1,53
36.0	330	1,53
37.0	201	1,54
38.0	150	1,55
39.0	144	1,60
40.0	135	1,65
41.0	112	1,65
42.0	93	1,65
43.0	82	1,65
44.0	74	1,67
45.0	63	1,68
46.0	60	1,70
47.0	53	1,75
48.0	50	1,75
49.0	45	1,75
50.0	43	1,80
51.0	39	1,83
52.0	37	1,87
53.0	35	1,88
54.0	33	1,90
55.0	28	1,90
55.3	28	1,90



В результате проделанного опыта можно сказать, что при включении дымососа на 2 минуте пожара скорость повышения температуры понизилась по сравнению с опытом без включения дымососа и время держания максимальной температуры на пожаре снизилось

Высота ПРД с дымососом повысилась по сравнению с опытом без дымососа. В среднем по времени большая часть проема двери работает на приток воздуха , а большая часть проема окна на оборот на истечении газообразных продуктов горения, но в конце пожара большая часть окна работает на приток воздуха.



Литература

1. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». 2008.

2. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 № 382.

3. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Приложение к приказу МЧС России от 10.07.2009 № 404.

4. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП П-2-80). - М., 1985.

5. Пожарная безопасность зданий и сооружений. СНиП 21-01-97*.

6. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрыво- безопасности. - М| Академия ГПС МЧС России, 2003.

7. Рыжов A.M., Хасанов И.Р., Карпов А.В. и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях. Методические рекомендации. - М.: ВНИИПО, 2003.

8. Определение времени эвакуации людей и огнестойкости строительных конструкций с учетом параметров реального пожара: Учебное пособие/ Пузач С.В., Казенное В.М., Горностаев Р.П. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. 147 л.

9. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С., Шевляков А.Н. Термогазодинамика пожаров в помещениях.- М.: Стройиздат, 1986.

10. Мосалков И.Л., Плюсина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. - М.: Спецтехника, 2001.

11. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000.

12. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. - М., Стройиздат, 1988.

13. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1988.

14. Кошмаров Ю.А. Теплотехника: учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 501 е.: ил.

15. Задачник по термодинамике и теплопередаче./ Под ред. Кошмарова Ю.А. Часть 3 - М.: Академия ГПС МВД РФ, 2001.

Размещено на Allbest.ru