Кошмаров прогнозирование опасных факторов пожара pdf. Прогнозирование опасных факторов пожара при тушении с использованием интегрального метода

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ

СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

Учебное издание

Специальность 280705.65 – «Пожарная безопасность»

Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении

Д.В. Русских

ВОРОНЕЖ 2013

УДК 536.46+614.841

ББК 24.54+31.31+38.96

Издано по решению методического совета ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России

Рецензенты:

доцент кафедры уравнений в частных производных и теории вероятностей,

кандидат физико-математических наук, доцент А.С. Рябенко (ВГУ);

доцент кафедры физики,

кандидат физико-математических наук А.Б. Плаксицкий (ВИ ГПС МЧС России)

Р83 Русских Д.В.

Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Практикум с вариантами заданий для выполнения курсовой работы по дисциплине

«Прогнозирование опасных факторов пожара» для курсантов и студентов очной формы обучения и слушателей факультета заочного обучения.

Специальность 280705.65 – «Пожарная безопасность». Д.В. Русских, С.А.

Донец [Воронежский институт ГПС МЧС России]. – Воронеж, 2013. – 83 с.

В практикуме приведены краткие теоретические сведения, примеры решения типовых задач, в том числе с применением персонального компьютера, варианты заданий и методические указания для выполнения курсовой (контрольной) работы.

Практикум предназначен для курсантов и студентов очной формы обучения и слушателей факультета заочного обучения по специальности

280705.65 – «Пожарная безопасность».

Введение

1.1 Основные понятия

1.2 Описание интегральной математической модели пожара в помещении

1.3 Описание дифференциальной математической модели пожара в помещении

1.4 Описание зонной математической модели пожара в помещении

2. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

2.1 Исходные данные

2.2 Использование интегральной математической модели

2.3 Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования путей эвакуации

2.6 Использование зонной математической модели

3. Методические указания для выполнения курсовой (контрольной) работы

3.1 Цели и задачи

3.2 Выбор темы курсовой работы и индивидуального варианта задания

3.4.1 Исходные данные

3.4.2 Описание интегральной и зонной математических моделей развития пожара в помещении

3.4.3 Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении с использованием интегральной математической модели

3.4.4 Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей

3.4.5 Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение

3.4.6 Расчет огнестойкости ограждающих строительных конструкций с учетом параметров реального пожара

3.4.7 Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении с использованием зонной математической модели

3.5 Требования к оформлению курсовой (контрольной) работы

Литература

Приложение А

Приложение Б

Введение

Настоящий практикум предназначен для курсантов и студентов второго курса, а также слушателей третьего курса факультета заочного обучения специальности 280705.65 «Пожарная безопасность» ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России. Написан в соответствии с рабочей программой по курсу «Прогнозирование опасных факторов пожара»,

разработанной согласно требованиям Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

В практикуме содержится теоретический материал и подробно разобранные практические задачи для подготовки и проведения практических занятий по двум темам: интегральная математическая модель пожара в помещении, зонная математическая модель пожара в помещении.

Приведены варианты заданий и методические указания для выполнения курсовой работы курсантами и студентами второго курса и контрольной работы слушателями третьего курса факультета заочного обучения.

Практикум написан на высоком инженерном уровне, доступным для восприятия языком. Может быть использован обучающимися для самостоятельного изучения соответствующего материала, выполнения курсовой и контрольной работы, а также для подготовки к зачету по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» в четвертом семестре у курсантов и студентов очной формы обучения, во время итоговой сессии на третьем курсе у слушателей факультета заочного обучения.

Кроме того, практикум должен помочь обучающимся в тех случаях,

когда они по каким-либо причинам отсутствовали на занятиях или не успели что-то записать, а также в тех случаях, когда им не хватило времени для восприятия материала во время занятия.

1. Методы прогнозирования опасных факторов пожара в помещении

1.1. Основные понятия

Опасным фактором пожара называется фактор, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу.

В соответствии со статьей 9 федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22 июля 2008 г. 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.

К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

5) воздействие огнетушащих веществ.

В современных условиях разработка экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий немыслима без научно обоснованного прогноза динамики опасных факторов пожара (ОФП).

Прогнозирование ОФП необходимо:

2) при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

3) при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);

4) при оценке фактических пределов огнестойкости;

5) для многих других целей.

С научных позиций опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно, каждый из них представлен в количественном отношении одной или несколькими физическими величинами. С этих позиций и рассмотрим вышеперечисленные ОФП.

Первый опасный фактор – пламя и искры. Пламя - это видимая часть пространства (пламенная зона), внутри которой протекает процесс окисления

(горения) и происходит тепловыделение, а также генерируются токсичные газообразные продукты, и поглощается забираемый из окружающего пространства кислород. Кроме того, в границах этой части пространства

(зоны) образуется специфическая дисперсная среда, особые оптические свойства которой обусловлены процессами рассеяния энергии световых волн вследствие их многократного отражения от мельчайших твердых (и жидких)

частиц. Этот процесс образования дисперсной среды, ухудшающей видимость, принято называть процессом дымообразования.

По отношению к объему помещения, заполненному газом, пламенную зону можно рассматривать, с одной стороны, как «источник» тепловой энергии и токсичных продуктов горения, а также мельчайших твердых

(жидких) частиц, из-за которых ухудшается видимость. С другой стороны,

как «сток», в который уходит кислород из помещения.

В связи с вышесказанным содержание понятия «пламя» представлено в количественном отношении следующими величинами:

1) характерными размерами пламенной зоны (очага горения), например площадью горения (площадью пожара) F r , м2 ;

2) количеством сгорающего (окисляемого) за единицу времени горючего материала (ГМ) (скоростью выгорания) , кг·с-1 ;

3) мощностью тепловыделения Q пож , Вт; Q пож = Q Р Н , где Q Р Н - теплота сгорания, Дж·кг-1 ;

4) количеством генерируемых за единицу времени в пламенной зоне токсичных газов L i , кг·с-1 , где L i - количество i -го токсичного газа,

образующегося при сгорании единицы массы ГМ;

5) количеством кислорода, потребляемого в зоне горения L 1 , кг·с-1 , где

L 1 - количество кислорода, необходимое для сгорания (окисления) единицы массы ГМ;

6) оптическим количеством дыма, образующегося в очаге горения D ,

Непер·м2 ·с-1 , где D - дымообразующая способность горючего материала,

Непер·м2 ·кг-1 .

Второй опасный фактор пожара - тепловой поток.

Третий опасный фактор - повышенная температура окружающей среды. Температура среды, заполняющей помещение, является параметром состояния, он обозначается Т, если используется размерность Кельвин или t,

если используется размерность градусы Цельсия.

Четвертый опасный фактор - повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения. Этот фактор количественно характеризуется парциальной плотностью (или концентрацией) каждого токсичного газа. Парциальная плотность компонентов газовой среды в помещении является параметром состояния. Обозначается ρ, размерность -

кг·м-3 . Сумма парциальных плотностей всех компонентов газовой среды равна

плотности газа. Концентрацией токсичного i -го газа обычно называют отношение парциальной плотности этого газа i к плотности газа, т. е.

i i .

Если умножить отношение i на 100 процентов, то получим значение

концентрации продукта в процентах.

Пятый опасный фактор – пониженная концентрация кислорода в помещении. Этот фактор количественно характеризуется значением парциальной плотности кислорода 1 или отношением ее к плотности газовой среды в помещении, т. е.

x 1 1 .

Шестой опасный фактор пожара – снижение видимости в дыму. Этот фактор количественно представляют параметром, называемым оптической концентрацией дыма. Этот параметр обозначают буквой µ, его размерность -

Непер·м-1 . (Иногда параметр µ называют натуральным показателем ослабления.) Расстояние видимости в дыму l вид и оптическая концентрация дыма связаны между собой простым соотношением

Вышеприведенные величины: температура среды, парциальные плотности (концентрации) токсичных газов и кислорода, оптическая плотность дыма - являются параметрами состояния среды, заполняющей помещение при

пожаре. Они характеризуют свойства газовой среды в помещении. Начиная с возникновения пожара, в процессе его развития эти параметры состояния непрерывно изменяются во времени, т.е.

T f 1 , 1 f 2 , f 3 , O 2 f 4 .

Совокупность этих зависимостей составляет суть динамики ОФП.

При рассмотрении воздействия ОФП на людей используются так называемые предельно допустимые значения (ПДЗ) параметров состояния среды в зоне пребывания людей (рабочей зоне). Предельно допустимые значения ОФП получены в результате обширных медико-биологических исследований, в процессе которых установлен характер воздействия ОФП на людей в зависимости от значений их количественных характеристик.

Следует подчеркнуть, что в условиях пожара имеет место одновре-

менное воздействие на человека всех ОФП. Вследствие этого опасность многократно увеличивается. Предельно допустимые значения ОФП указаны в ГОСТ 12.1.004-91 и СП 11.13130.2009 (таблица 1.1).

Таблица 1.1. Предельно допустимые значения ОФП

ОФП, обозначение, размерность

Температура, t , °С

Парциальная плотность, кг·м-1 :
кислорода
оксида углерода
диоксида углерода
хлористого водорода
цианистого водорода

окислов азота
сероводорода

Оптическая плотность дыма, µ, Непер·м	2,38/l пдв *

Тепловой поток, q , Вт/м2

* l пдв - предельно допустимая дальность видимости, м.

Введение

В современных условиях разработка экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий немыслима без научно-обоснованного прогноза динамики опасных факторов пожара (ОФП).

Прогнозирование ОФП необходимо:

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

· при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);

· при оценке фактических пределов огнестойкости;

· для расчета пожарного риска и многих других целей.

Современные методы прогнозирования ОФП позволяют не только спрогнозировать вероятные пожары, но и смоделировать уже произошедшие пожары для их анализа и оценки действия РТП.

Опасными факторами пожара, воздействующими на людей и материальные ценности (согласно Федеральному закону Российской Федерации от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»), являются:

· пламя и искры;

· повышенная температура окружающей среды;

· пониженная концентрация кислорода;

· токсичные продукты горения и термического разложения;

· снижение видимости в дыму;

· тепловой поток.

С научных позиций опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно, каждый из них представлен в количественном отношении физической величиной.

Современные научные методы прогнозирования ОФП основываются на математических моделях пожара. Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменение параметров состояния среды в помещении с течением времени, а также параметров состояния ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов (технологического) оборудования.

Основные уравнения, из которых состоит математическая модель пожара, вытекают из фундаментальных законов природы: первого закона термодинамики и закона сохранения массы. Эти уравнения отражают и увязывают всю совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, присущих пожару, таких как тепловыделение в результате горения, дымовыделение в пламенной зоне, изменение оптических свойств газовой среды, выделение и распространение токсичных газов, газообмен помещения с окружающей средой и со смежными помещениями, теплообмен и нагревание ограждающих конструкций, снижение концентрации кислорода в помещении.

Методы прогнозирования ОФП различают в зависимости от вида математической модели пожара. Математические модели пожара в помещении условно делятся на три вида: интегральные, зонные и полевые (дифференциальные).

Чтобы сделать научно обоснованный прогноз, необходимо обратиться к той или иной модели пожара. Выбор модели определяется целью (задачами) прогноза (исследования) для заданных условий однозначности (характеристики помещения, горючего материала и т.д.) путем решения системы дифференциальных уравнений, которые составляют основу выбранной математической модели.

Интегральная модель пожара позволяет получить информацию (т.е. позволяет сделать прогноз) о среднеобъемных значениях параметров состояния среды в помещении для любого момента развития пожара. При этом для того, чтобы сопоставлять (соотносить) средние (т.е. среднеобъемные) параметры среды с их предельными значениями в рабочей зоне, используются формулы, полученные на основе экспериментальных исследований пространственного распределения температур, концентраций продуктов горения, оптической плотности дыма и т.д.

Однако даже при использовании интегральной модели пожара получить аналитическое решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений в общем случае невозможно. Реализация выбранного метода прогнозирования возможна только путем ее численного решения при помощи компьютерного моделирования.

1. Тема и задачи курсовой работы

Курсовая работа является одним из видов самостоятельной учебной работы слушателей по освоению учебного материала и завершающим этапом изучения методов прогнозирования ОФП на базе математических моделей пожара, рассматриваемых на дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара», а также формой контроля со стороны учебного заведения за уровнем соответствующих знаний и умений курсантов.

Курсовая работа ставит перед слушателями следующие задачи:

· закрепить и углубить знания в области математического моделирования динамики опасных факторов пожара;

· на конкретных примерах получить сведения о степени взаимообусловленности и взаимосвязанности всех физических процессов, присущих пожару (газообмен помещения с окружающей средой, тепловыделение в пламенной зоне и нагревание строительных конструкций, дымовыделение и изменение оптических свойств газовой среды, выделение и распространение токсичных газов и др.);

· усвоить методику прогнозирования ОФП с помощью компьютерной программы, реализующей интегральную математическую модель пожара;

· получить навыки пользования компьютерными программами при исследовании пожаров.

Тема и цель курсовой работы - прогнозирование опасных факторов пожара в помещении (назначение и другие характеристики которого определяются вариантом задания).

2. Требования к содержанию и оформлению курсовой работы

Курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями и состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительная записка состоит из пояснительного текста, результатов расчетов в виде таблиц, чертежей и схем, отражающих геометрические характеристики объекта и картину газообмена в помещении при пожаре. Графическая часть представлена графиками развития опасных факторов пожара в помещении в течение времени.

Необходимый справочный материал дан в приложениях к указаниям и в рекомендуемой литературе.

Прежде чем приступить к выполнению курсовой работы, необходимо: изучить материал по дисциплине, ознакомиться с методическими указаниями, подобрать рекомендуемую учебную, справочную и нормативную литературу. Ответы по каждому пункту задания выдаются в развернутом виде с обоснованием.

Работа должна быть выполнена аккуратно, чернилами черного цвета или напечатана черным шрифтом на печатных листах формата А4. Текст в пояснительной записке следует писать разборчиво, без сокращений слов (за исключением общепринятых сокращений), на одной стороне листа. Компьютерный вариант работы набирается в текстовом процессоре Word, шрифт Times New Roman с 1-1,5 межстрочным интервалом. Размер шрифта для текста - 12 или 14, для формул - 16, для таблиц - 10, 12 или 14. Размеры полей на листе - 2 см со всех сторон. Абзацный отступ не менее 1 см.

При расчете необходимого времени эвакуации следует приводить формулы и подставляемые в них величины, единицы измерения физических величин, получаемых в ответе.

Заголовки разделов и глав пишутся прописными буквами. Заголовки подразделов - строчными буквами (кроме первой прописной). Переносы слов в заголовках не допускаются. Точка в конце заголовка не ставится. Нумерация таблиц, рисунков и графиков должна быть сквозной.

Страницы курсовой работы должны быть пронумерованы арабскими цифрами. Первой страницей является титульный лист, второй - задание на выполнение курсовой работы, третьей - содержание и т.д. На первой странице курсовой работы номер не ставится. Страницы курсовой работы, кроме титульного листа, и задания на курсовую работу должны быть пронумерованы. Бланк задания на выполнение курсовой работы приведен в приложении 1.

На титульном листе должны быть указаны:

наименование министерства, учебного заведения и кафедры, на которой выполняется курсовая работа;

тема курсовой работы и вариант задания;

Ф.И.О. слушателя, выполнившего курсовую работу;

звание, должность, Ф.И.О. научного руководителя;

город и год выполнения курсовой работы.

В конце работы необходимо указать использованную литературу (фамилия и инициалы автора, полное наименование книги, издательство и год издания). Оформленную курсовую работу слушатель должен подписать, поставить дату и сдать на проверку на факультет заочного обучения. Наличие допуска к защите является основанием для вызова слушателя на лабораторно-экзаменационную сессию.

Если работа удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ней, то руководитель допускает ее к защите. Работа, признанная не отвечающим предъявленным требованиям, возвращается обучаемому на доработку.

Защита курсовых работ слушателями факультета заочного обучения может проводиться во время сессии. Результаты защиты оцениваются по четырехбалльной системе: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Руководитель проекта проставляет оценку на титульном листе работы, в ведомости, зачетной книжке обучаемого и заверяет подписью. Проставляются только положительные оценки.

При получении неудовлетворительной оценки слушатель обязан повторно выполнить работу по новой теме или переработать прежнюю.

3. Выбор варианта задания и исходные данные

Вариант задания на выполнение курсовой работы определяется по номеру в списке учебной группы (по номеру в журнале группы). Номер варианта указывается на титульном листе курсовой работы. В зависимости от года поступления слушателей на обучение (набор 2010 г., 2011 г. и т.д.) исходные данные для расчетов (температура атмосферного воздуха и внутри помещения, размеры помещения и проемов, параметры горючей нагрузки и т.д.) приведены в таблицах 1-5 (Приложение 2).

Данные, полученные с помощью компьютерного моделирования и необходимые для выполнения главы 3, выдаются по вариантам индивидуально в электронном виде на установочной лекции по дисциплине.

Дополнительные данные для всех вариантов:

критическая температура для остекления - 300°С;

число проемов - 2 (окна и дверь);

противодымная механическая вентиляция - отсутствует;

автоматическая установка пожаротушения (АУП) - отсутствует;

все остальные не указанные параметры принять по умолчанию.

Сокращения , принятые при изложении курса «Прогнозирование опасных факторов пожара»:

ОФП - опасные факторы пожара;

ПДЗ - предельно-допустимое значение опасного фактора пожара;

ПРД - плоскость равных давлений (нейтральная плоскость);

ГМ - горючий материал.

1. В соответствии с вариантом задания в 1 главе курсовой работы произвести расчет исходных параметров горючей нагрузки в рассматриваемом помещении.

2. Начертить план здания, указать на плане размеры помещения и горючей нагрузки.

В главе 2 привести описание системы дифференциальных уравнений, на основе которых создана интегральная математическая модель пожара в помещении, с полным разъяснением всех вошедших в нее физических величин.

В соответствии с вариантом задания на выполнение курсовой работы взять у преподавателя готовые табличные данные (таблица 1) по динамике развития среднеобъемных значений ОФП при свободном развитии пожара, рассчитанные с помощью компьютерной программы INTMODEL, реализующей интегральную математическую модель пожара в помещении.

5. По табличным данным построить соответствующие графические зависимости среднеобъемных параметров от времени развития пожара: m (t);

µ m (t); l вид (t); (t); (t); (t); с m (t); Y*(t); S пож (t); G в (t); G г (t); ДP(t).

6. Сделать описание и сравнительные выводы по полученным графикам, объяснить скачки на графиках (при их наличии).

7. Руководствуясь рассчитанными с помощью компьютерной программы данными и графическими зависимостями ОФП от времени, в 4 главе курсовой работы охарактеризовать динамику развития отдельных ОФП, последовательность наступления различных событий, в целом описать прогноз развития пожара.

Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым опасным фактором пожара предельно допустимого (среднеобъемного) значения и необходимое время эвакуации людей из рассматриваемого помещения:

а) по данным математического моделирования (свести результаты в таблицу 2);

b) по методике определения времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара согласно приложению №5 к приказу МЧС России от 10.07.2009 №404 к пункту 33 (Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах).

Полученные результаты расчетов отразить в 4 главе курсовой работы, там же сделать выводы: в чем сходство и различие этих методик, чем можно объяснить различие в результатах расчетов.

9. Согласно результатам таблицы 2 сделать вывод о своевременности срабатывания пожарных извещателей, установленных в помещении. В случае их неэффективной работы предложить им альтернативную замену (приложение 3).

10. Провести расчеты параметров ОФП для уровня рабочей зоны (ОФП л) при свободном развитии пожара в момент времени 11 минут, согласно формуле:

(ОФП л - ОФП 0) = (ОФП m - ОФП 0)·Z,

где ОФП л - локальное значение ОФП;

ОФП 0 - начальное значение ОФП;

ОФП m - среднеобъемное значение опасного фактора пожара;- безразмерный параметр, вычисляемый по формуле:

, при H £ 6 м,

где h - высота рабочей зоны, м;

Н - высота помещения, м.

11. Результаты расчетов ОФП для уровня рабочей зоны внести в таблицу в 5 главе курсовой работы.

12. На основании полученных расчетов для времени 11 минут:

а) привести схему газообмена в помещении для времени развития пожара 11 минут при свободном развитии пожара;

b) дать подробную характеристику оперативной обстановки на пожаре по расчетам ОФП для уровня рабочей зоны, предложить меры по проведению безопасной эвакуации людей.

13. Сделать общий вывод по курсовой работе. Вывод должен включать:

а) краткое описание объекта;

b) анализ ОФП, достигших своего предельно допустимого значения на 11 минуте при свободном развитии пожара;

c) сравнение критического времени наступления ПДЗ по опасным факторам пожара согласно расчетам компьютерной программы INTMODEL и методики определения времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара согласно приложению №5 к приказу МЧС России от 10.07.2009 №404;

d) анализ своевременности срабатывания установленных в помещении пожарных извещателей при необходимости предложения по их замене;

e) описание действий персонала объекта при возникновении пожара, исходя из данных, полученных при расчетах;

f) описание действий пожарных подразделений, исходя из положения, что время их прибытия - 10 минута от начала развития пожара;

g) рекомендации владельцу помещения и пожарным расчетам, позволяющие обеспечить безопасную эвакуацию в случае возникновения пожара в помещении. Рекомендации следует увязать с результатами прогнозирования динамики ОФП для данного помещения;

h) вывод о целесообразности и перспективах использования компьютерных программ для расчета динамики ОФП при пожаре.

14. В конце курсовой работы привести список использованной литературы.

5. Образец выполнения курсовой работы

МЧС РОССИИ

Федеральное Государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Уральский институт Государственной противопожарной службы

Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны,

чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»

Кафедра физики и теплообмена

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в складском помещении

Вариант №35

Выполнил:

слушатель учебной группы З-461

старший лейтенант внутренней службы Иванов И.И.

Проверил:

старший преподаватель кафедры

физики и теплообмена, к.п.н., капитан внутренней службы

Субачева А.А.

Екатеринбург

на выполнение курсовой работы

по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара»

Слушатель Иванов Иван Иванович

Вариант №35 Курс 4 Группа З-461

Наименование объекта: склад хлопка в тюках

Исходные данные

Блок атмосфера
давление, мм. рт. ст.		температура, 0 С
Блок помещение
		высота, м
ширина, м		температура, 0 С
проем 1 - штатный (дверь)
нижний срез, м		∑ ширина, м
верхний срез, м		вскрытие, 0 С
проем 2 - штатный (окна)
∑ ширина, м		нижний срез, м
вскрытие, 0 С		верхний срез, м
вид горючего материала	хлопок в тюках	дымовыделение Нп*м 2 /кг
		выделение СО, кг/кг
ширина, м		выделение СО 2 , кг/кг
количество ГН, кг		удельная скорость выгорания, кг/м 2 *с
выделение тепла МДж/кг		скорость распространения пламени, м/с
		потребление кислорода кг/кг

Срок сдачи: «____»__________

Слушатель____________________ Руководитель_______________

1. Исходные данные

Помещение пожара расположено в одноэтажном здании. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича. В здании наряду с помещением склада находятся два рабочих кабинета. Оба помещения отделены от склада противопожарной стеной. План объекта приведен на рисунке 1.

(Требуется проставить на схеме размеры помещения и расчетную массу горючей нагрузки согласно своему варианту!)

Рис. 1. План здания

Размеры склада:

длина l 1 = 60 м;

ширина l 2 = 24 м;

высота 2h = 6 м.

В наружных стенах помещения склада имеется 10 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема Y H = 1,2 м. Расстояние от пола до верхнего края проема Y B = 2,4 м. Суммарная ширина оконных проемов = 24 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300°С.

Помещение склада отделено от рабочих кабинетов противопожарными дверьми, ширина и высота которых 3 м. При пожаре эти проемы закрыты. Помещение склада имеет один дверной проем, соединяющий его с наружной средой. Ширина проема равна 3,6 м. Расстояние от пола до верхнего края дверного проема Y в = 3, Y н =0. При пожаре этот дверной проем открыт, т.е. температура вскрытия 20 0 C.

Полы бетонные, с асфальтовым покрытием.

Горючий материал представляет собой хлопок в тюках. Доля площади, занятая горючей нагрузкой (ГН) = 30%.

Площадь пола, занятая ГН, находится по формуле:

где − площадь пола.

Количество горючего материала на 1 Р 0 = 10. Общая масса горючего материала .

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

Свойства ГН характеризуются следующими величинами:

теплота сгорания Q = 16,7 ;

удельная скорость выгорания = 0,0167 ;

скорость распространения пламени по поверхности ГМ ;

дымообразующая способность D = 0,6 ;

потребление кислорода = 1,15 ;

выделение диоксида углерода = 0,578 ;

выделение оксида углерода = 0,0052 .

Механическая вентиляция в помещениях отсутствует. Естественная вентиляция осуществляется через дверные и оконные проемы.

Отопление центральное водяное.

Внешние атмосферные условия:

ветер отсутствует, температура наружного воздуха 20 0 C = 293 К (согласно выбранному варианту);

давление (на уровне Y=h) Р а = 760 мм. рт. ст., т.е. = 101300 Па.

Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром :

Т = 293 К (согласно выбранному варианту);

Р = 101300 Па;

Другие параметры:

критическая температура для остекления − 300 о С;

материал ограждающих конструкций - железобетон и кирпич;

температура воздуха в помещении - 20 о С;

автоматическая система пожаротушения − отсутствует;

противодымная механическая вентиляция − отсутствует.

2. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в складском помещении

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

уравнение материального баланса газовой среды в помещении :

V(dс m /dф) = G B + ш - G r , (1)

где V - объем помещения, м 3 ; с m - среднеобъемная плотность газовой среды кг/м 3 ; ф - время, с; G B и G r - массовые расходы поступающего в помещение воздуха и уходящих из помещения газов, кг/с; ш - массовая скорость выгорания горючей нагрузки, кг/с;

уравнение баланса кислорода :

Vd(p 1)/dф = x 1в G B - x 1 n 1 G r - ш L 1 Ю, (2)

где x 1 - среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении; х 1в - концентрация кислорода в уходящих газах; n 1 - коэффициент, учитывающий отличие концентрации кислорода в уходящих газах х 1г от среднеобъёмного значения x 1 , n 1 = х 1г /x 1 ; L 1 - скорость потребления кислорода при горении, p 1 - парциальная плотность кислорода в помещении;

уравнение баланса продуктов горения :

Vd(p 2)/dф = ш L 2 Ю - x 2 n 2 G r , (3)

где X i - среднеобъемная концентрация i-гo продукта горения; L i - скорость выделения i-гo продукта горения (СО, СО2); n i - коэффициент, учитывающий отличие концентрации i-гo продукта в уходящих газах x iг от среднеобъёмного значения x i , n i = x iг /х i ; р 2 - парциальная плотность продуктов горения в помещении;

уравнение баланса оптического количества дыма в помещении :

Vd ()/d =Dш - n 4 G r / р m - к c S w , (4)

где - среднеобъемная оптическая плотность дыма; D - дымообразующая способность ГМ; n 4 - коэффициент, учитывающий отличие концентрации дыма в уходящих из помещения нагретых газах от среднеобъемной оптической концентрации дыма, n4= м mг /м m ;

уравнение баланса энергии U:

dU/dф = hQ p н ш + i г ш + С рв Т в G в - С р Т m m G r - Q w , (5)

где P m - среднеобъемное давление в помещении, Па; С р m , Т m - среднеобъемные значения изобарной теплоемкости и температуры в помещении; Q p н - 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 и изобарной теплоемкости С рг уходящих газов от среднеобъемной температуры Т m и среднеобъемной изобарной теплоемкости С р m ,

m = С рг Т г /С р m Т m ;

Ю - коэффициент полноты сгорания ГН; Q w - тепловой поток в ограждение, Вт.

Среднеобъемная температура Т m связана со среднеобъёмным давлением Р m и плотностью р m уравнением состояния газовой среды в помещении:

P m = с m R m T m . (6)

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

VdP m / dф = ш + G B - G r + G пр - G выт + G ов, (7)

Вышеуказанная система уравнений решается численными методами с помощью компьютерной программы. Примером может служить программа INTMODEL.

. Расчет динамики ОФП с помощью компьютерной программы INTMODEL

Результаты компьютерного моделирования

Учебная компьютерная программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель пожара и предназначена для расчета динамики развития 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 также учитывает кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию оксидов углерода СО и СО 2 , задымленность помещения и дальность видимости в нем.

Таблица 1. Динамика развития параметров газовой среды в помещении и координат ПРД

Вpемя, мин Температура t m , 0 С Оптическая плотность дыма µ m , Нп/м Дальность видимости l m , м ,

масс.%,

масс.%, масс.%с m , кг/м 3 Нейтральная плоскость - ПРД Y*, мG в, кг/сG г, кг/сДP, ПаS пож, м 2

Изменение среднеобъемных параметров газовой среды во времени

Рис. 2. Изменение среднеобъемной температуры газовой среды во времени

Описание графика: Рост температуры в первые 22 минуты пожара можно объяснить горением в режиме ПРН, что обусловлено достаточным содержанием кислорода в помещении. С 23 минуты пожар переходит в режим ПРВ в связи со значительным снижением концентрации кислорода. С 23 минуты по 50 минуту интенсивность горения постоянно снижается, несмотря на продолжающееся возрастание площади горения. Начиная с 50 минуты, пожар снова переходит в режим ПРН, что связано с увеличением концентрации кислорода в результате выгорания горючей нагрузки.

Выводы по графику: На графике температуры можно условно выделить 3 стадии развития пожара. Первая стадия - нарастание температуры (приблизительно до 22 мин.), вторая - квазистационарная стадия (с 23 мин. до 50 мин.), и третья - стадия затухания (с 50 мин. до полного выгорания горючей нагрузки).

Рис. 3. Изменение оптической плотности дыма во времени

Описание графика: В начальной стадии пожара выделение дыма незначительно, полнота сгорания максимальна. В основном дым начинает выделяться после 22 минуты от начала возгорания, а превышение ПДЗ по среднеобъемному значению плотности дыма произойдет примерно на 34 минуте. Начиная с 52 минуты, с переходом в режим затухания, задымление уменьшается.

Выводы по графику: Выделение значительных количеств дыма началось только с переходом пожара в режим ПРВ. Опасность снижения видимости в дыму в данном помещении невелика - ПДЗ будет превышено ориентировочно только после 34 минут от начала возгорания, что так же можно объяснить наличием в помещении открытых проемов большого размера (дверь).

Рис. 4. Изменение дальности видимости в помещении во времени

Описание графика: На протяжении 26 минут развития пожара дальность видимости в горящем помещении остается удовлетворительной. С переходом в режим ПРВ видимость в горящем помещении быстро ухудшается.

Выводы по графику: Дальность видимости связана с оптической плотностью дыма соотношением . То есть дальность видимости обратно пропорциональна оптической плотности дыма, поэтому при увеличении задымления дальность видимости уменьшается и наоборот.

Рис. 5. Изменение среднеобъемной концентрации кислорода во времени

Описание графика: В первые 9 минут развития пожара (начальная стадия) среднеобъемная концентрация кислорода почти не изменяется, т.е. потребление кислорода пламенем низкое, что может быть объяснено малыми размерами очага горения в это время. По мере увеличения площади горения содержание кислорода в помещении снижается. Примерно с 25 минуты от начала горения содержание кислорода стабилизируется на уровне 10-12 масс.% и остается почти неизменным примерно до 49-й минуты пожара. Таким образом, с 25-й по 49-ю минуту в помещении реализуется режим ПРВ, т.е. горение в условиях недостатка кислорода. Начиная с 50-й минуты содержание кислорода увеличивается, что соответствует стадии затухания, при которой поступающий воздух снова постепенно заполняет помещение.

Выводы по графику: график концентрации кислорода, аналогично графику температуры, позволяет выявить моменты смены режимов и стадий горения. Момент превышения ПДЗ по кислороду на данном графике отследить нельзя, для этого понадобится пересчитать массовую долю кислорода в его парциальную плотность, используя значение среднеобъемной плотности газа и формулу .

Рис. 6. Изменение среднеобъемной концентрации СО во времени развития пожара

Описание графика: сделать описание и выводы по графикам по аналогии с вышеприведенными.

Выводы по графику:

Рис. 7. Изменение среднеобъемной концентрации СО 2 во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 8. Изменение среднеобъемной плотности газовой среды во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 9. Изменение положения плоскости равных давлений во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

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

Описание графика:

Выводы по графику:

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

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 12. Изменение разности давлений во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 13. Изменение площади горения при пожаре во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Описание обстановки на пожаре в момент времени 11 минут

Согласно п. 1 ст. 76 ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», время прибытия первого подразделения пожарной охраны к месту вызова в городских поселениях и городских округах не должно превышать 10 минут. Таким образом, описание обстановки на пожаре проводится на 11 минуту от начала пожара.

В начальные моменты времени при свободном развитии пожара параметры газовой среды в помещении достигают следующих значений:

− достигается температура 97°С (переходит пороговое значение 70°C);

− дальность видимости практически не изменилась и составляет 64,62 м, т.е. еще не переходит пороговое значение в 20 м;

− парциальная плотность газов составляет:

с= 0,208 кг/м 3 , что меньше предельной парциальной плотности по кислороду;

с= 0,005 кг/м 3 , что меньше предельной парциальной плотности по углекислому газу;

с= 0,4*10 -4 кг/м 3 , что меньше предельной парциальной плотности по угарному газу;

ПРД будет находиться на уровне 0,91 м;

площадь горения составит 24,17 м 2 .

Таким образом, расчеты показали, что на 11 минуту свободного развития пожара, следующие ОФП достигнут своего предельно допустимого значения: среднеобъемная температура газовой среды (на 10 минуте).

. Время достижения пороговых и критических значений ОФП

Согласно ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», необходимым временем эвакуации считается минимальное время достижения одним из опасных факторов пожара своего критического значения.

Необходимое время эвакуации из помещения по данным математического моделирования

Таблица 2. Время достижения пороговых значений

	Пороговые значения	Время достижения, мин
	Предельная температура газовой среды t = 70°C
	Критическая дальность видимости 1 кр = 20 м
	Предельно допустимая парциальная плотность кислорода с = 0,226 кг/м 3 10
	Предельно допустимая парциальная плотность двуокиси углерода (с) пред = (с) пред = 0,11 кг/м 3 не достигается
	Предельно допустимая парциальная плотность оксида углерода (с) пред = (с) пред = 1,16*10 -3 кг/м 3 не достигается
	Максимальная среднеобъемная температура газовой среды Т m = 237 + 273 = 510 К
	Критическая температура для остекления t = 300°C	не достигается
	Пороговая температура для тепловых извещателей ИП-101-1А t п opor = 70°C

В данном случае минимальным временем для эвакуации из помещения склада является время достижения предельной температуры газовой среды, равное 10 мин.

Вывод:

а) охарактеризовать динамику развития отдельных ОФП, последовательность наступления различных событий и в целом описать прогноз развития пожара;

b ) сделать вывод о своевременности срабатывания пожарных извещателей, установленных в помещении (см. п. 8 таблица 2). В случае неэффективной работы пожарных извещателей предложить им альтернативу (приложение 3).

Определение времени от начала пожара до блокирования
эвакуационных путей опасными факторами пожара

Рассчитаем необходимое время эвакуации для помещения с размерами 60·24·6, пожарной нагрузкой в котором является хлопок в тюках. Начальная температура в помещении 20°С.

Исходные данные:

помещение

свободный объем

безразмерный параметр

;

температура t 0 = 20 0 С;

вид горючего материала - хлопок в тюках - ТГМ, n=3;

теплота сгорания Q = 16,7 ;

удельная скорость выгорания = 0,0167

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

Критическая продолжительность пожара:

t кр = miníý = í746; 772; ý = 746 с.

Критическая продолжительность пожара обусловлена временем наступления предельно допустимого значения температуры в помещении.

Необходимое время эвакуации людей из складского помещения:

t нв = 0,8*t кр /60 = 0,8*746/60 = 9,94 мин.

Сделать заключение о достаточности / недостаточности времени на эвакуацию по данным расчета.

Вывод: сравнить необходимое время эвакуации, полученное различными методами, и, при необходимости, объяснить различия в результатах.

. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны. Анализ обстановки на пожаре на момент времени 11 минут

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

На 11 минуте горения газообмен протекает со следующими показателями: приток холодного воздуха составляет 3,26 кг/с, а отток нагретых газов из помещения - 10,051 кг/с.

В верхней части дверного проема идет отток задымленных нагретых газов из помещения, плоскость равных давлений находится на уровне 1,251 м, что ниже уровня рабочей зоны.

Вывод: на основании результатов расчетов дать подробную характеристику оперативной обстановки на момент прибытия пожарных подразделений, предложить меры по проведению безопасной эвакуации людей.

Общий вывод по работе

Сделать общий вывод по работе, включающий:

а) краткое описание объекта;

b ) общая характеристика динамики ОФП при свободном развитии пожара;

c ) сравнение критического времени наступления ПДЗ по опасным факторам пожара согласно расчетам компьютерной программы INTMODEL и методики определения времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара согласно приложению №5 к приказу МЧС России от 10.07.2009 №404;

d ) анализ срабатывания установленных в помещении пожарных извещателей при необходимости предложения по их замене;

e ) характеристика оперативной обстановки на момент прибытия пожарных подразделений, предложения по проведению безопасной эвакуации людей;

f ) вывод о целесообразности и перспективах использования компьютерных программ для расчета динамики ОФП при пожаре.

Литература

1. Терентьев Д.И. Прогнозирование опасных факторов пожара. Курс лекций / Д.И. Терентьев, А.А. Субачева, Н.А. Третьякова, Н.М. Барбин // ФГБОУ ВПО «Уральский институт ГПС МЧС России». - Екатеринбург, 2012. - 182 с.

2. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование ОФП в помещении: Учебное пособие / Ю.А. Кошмаров/ - М.: Академия ГПС МВД России, 2000. -118 с.

Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Приказ МЧС РФ от 10.07.2009 №404 (с изменениями от 14 декабря 2010 г.) «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах». - Пожаровзрывобезопасность. - №8. - 2009. - Стр. 7-12.

Приказ МЧС РФ от 30.06.2009 №382 (с изменениями от 11 апреля 2011) «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности». - Пожарная безопасность №3. - 2009. - Стр. 7-13.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Академия Государственной противопожарной службы

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОФП

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении общественного здания

Выполнил: слушатель уч. гр. 1111-Б ст. лейт. вн. сл. Машаев Д.Т.

Проверил: к.ю.н, доцент, полковник внутренней службы, Лебедченко О.С.

Москва 2013 год

Введение

1. Исходные данные

4. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей

Список литературы

Введение

сигнализация автоматическая система эвакуация

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

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 = 12 м;

Д лина = 24 м;

Высота = 4,2 м;

План общественного здания на рисунке п.1.

В наружных стенах помещения общественного здания имеется 3 оконных проема, 1 из которых открытые. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема = 0,8 м.Высота оконных проемов=1,8 м. Ширина закрытых оконных проема=2 м, ширина открытого оконного проема=6 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300 °С.

В противопожарной стене имеется технологический проем шириной и высотой 3 м. При пожаре этот проем открыт.

В общественном здании имеет 2 одинаковых дверных проема, соединяющий с наружной средой. Его ширина=1,2 м и высота = 2,2 м. При пожаре дверные проемы открыты.

Полы бетонные, с асфальтовым покрытием.

Горючий материал представляет собой мебель+линолеум ПВХ (0,9+1) Горючий материал расположен на полу. Размер площадки, занятой горючим материалом: длина=11 м, ширина=5 м. Количество горючего материала составляет 12 00кг.

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=24 м; ширина B=12 м; высота H=4,2 м.

двери (количество дверей N до =2): высота h д1,2 =2,2м; ширина b д1,2 =1,2м; координаты левого нижнего угла двери:y д1 =0 м;x д1 = 10 м;y д2 = 12м; x д2 =4,2м;

открытые окна (количество открытых окон N оо =2): высота h oo 1 ,2 =1,8 м; ширина b oo 1 ,2 = 2 м; координаты одного нижнего угла окна: x oo 1 = 0 м; y oo 1 = 5 м; x oo 2 = 24 м; y oo 2 = 5 м; z oo 1 ,2 =0,8м;

закрытые окна (количество закрытых окон N зо =1): высота h зо1 =1,8 м; ширина b зо1 =6,0м; координаты одного нижнего угла окна: x зо1 = 8 м; y зо1 =12 м; z зо1 =0,8м; температура разрушения остекления Т кр =300С;

технологический проем (количество проемов Nпо=1): высота h п1 = 3,0м; ширина b п1 =3,0м; координаты левого нижнего угла проема: y п1 =18м; x п1 =20,0м.

Свойства горючей нагрузки в ыбираем по типовой базе горючей нагрузки(приложение 3 (мебель+линолеум ПВХ (0,9+1) №11))

низшая теплот а сгорания Q р н = 14 МДж/кг ;

скорость распространения пламени V л = 0,015 м/с;

удельная скорость выгорания Ш 0 = 0,0137 кг/(м 2 с );

удельное дымовыделение D = 53 Нп*м 2 /кг;

удельное потребление кислорода при горении L о2 = 1,369 кг/кг;

выделение окиси углерода L со = 0,03 кг/кг;

выделение двуо к иси углерода L со2 = 1,478 кг/кг;

Остальные характеристики горячей нагрузки:

суммарная масса горячей нагрузки М?=1200 кг;

длина открытой поверхности l пн = 11 м;

ширина открытой поверхности b пн = 5 м;

высота открытой поверхности от уровня пола h пн = 0 м;

Начальные граничные условия.

Задаемся начальными и граничными условиями:

Температура газовой среды помещения равна T m 0 =20? С;

Температура наружного воздуха составляет Т а =20? С;

Давления в газовой среде помещения и наружном воздухе на уровне пола равны Р а = 10 5 Па.

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

G пр =0; G выт =0; G ов =0; Q 0 =0;

где G пр и G выт - расходы приточного и вытяжного вентиляторов;

G ов - расход газообразного огнетушащего вещества; Q 0 - 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, м 3 ; с m ,T m ,p m - соответственно среднеобъемные плотности, температуры и давления; м m - среднеобъемная концентрация продукта горения; X O 2 - 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


Помещение: Длина, м Ширина, м Высота, м



Температура, °С
Количество проемов
Координаты первого проема:
нижний срез, м.
верхний срез, м.
ширина, м.
вскрытие, °С
Координаты второго проема:
нижний срез, м.
верхний срез, м.
ширина, м.
вскрытие, °С
Координаты третьего проема:
нижний срез, м.
верхний срез, м.
ширина, м.

Вид горючей нагрузки: мебель+линолеум ПВХ (0,9+1)

Ширина, м.
Количество, кг.
Выделение тепла, МДж/кг
Потребление О 2 , кг/кг
Дымовыделение, Нп*м 2 /кг
Выделение CO, кг/кг
Выделение CO 2 , кг/кг
Скорость выгорания, кг/(м 2 час)
Линейная скорость пламени, мм/с

Таблица п.3.2 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя мин	Конц.О2 масс.%	Задымл., Нп/м	Дальн. вид., м.	Конц.СО, масс.%	Конц.СО2, масс.%	Конц.ОВ, масс.%

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

Таблица п.3.4 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя гор., мин	Конц. ОВ масс.%	Конц.О2 масс.%	Полн.сгор., масс,%	Удельная ск. выг., кг/(м2ч)	Выг. масса, кг	Скор. выг., г/с	Площадь м2

Таблица п3.5 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя мин	Т-ра поверхности, °С	Коэф. теплообмена, Вт/(м2К)	Плот.тепл. потока, Вт/м2	Тепл. поток, кВт

Примечание:

1. При ф=4.5 мин. разрушается оконное остекление;

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

3. При ф=30.0 мин. полное выгорание горючей нагрузки.

Графики зависимости T m (ф), µ m (ф), X O 2 (ф), X CO 2 (ф), X CO (ф), S пож (ф), Y*(ф), l вид (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 ф бл. 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 ф бл 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 (таблица п.4.1).

Таблица п.4.1

Предельно допустимые значения ОФП

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 :

(ОФП - ОФП о) = (ОФП m - ОФП о)Z,(п.4.1)

где ОФП - локальное (предельно допустимое) значение ОФП;ОФП 0 - начальное значение ОФП; ОФП m - среднеобъемное значение опасного фактора; Z - параметр, вычисляемый по формуле:

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

h = h пл +1,7, (п.4.3)

где h п л - высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м.

Наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке . В нашем случае принимаем h пл = 0. Тогда

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 2,4 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 :

l пр =2,38/м(4.4)

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

l пр =0,119 Нп/м

При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

По таблице п.3.2 получаем ф м = 3,8 минут.

Предельная парциальная плотность кислорода на путях эвакуации составляет 0,226 кг/м 3 .

При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью О 2 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).

В соответствии с рисунком п.3.9 время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 2,3 минуты.

Предельная парциальная плотность оксида углерода на путях эвакуации составляет 1,16·10 -3 кг/м 3 . 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 не достигает (рисунок п.4.2.).

Предельное значение парциальной плотности СO 2 на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м 3 . При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:

Такого значения парциальная плотность СO 2 за время расчета не достигает (рисунок п.4.3).

Предельно допустимое значение теплового потока на путях эвакуации составляет 1400 Вт/м 2 . 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 2,9 минуты от начала пожара (таблица п. 3.5).

Как видим, быстрее всего критического значения достигает температура газовой среды в помещении, следовательно, ф t = 2,4 мин.

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

...

Подобные документы

Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в помещении. Динамика опасных факторов пожара в помещении. Определение времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара на примере канцелярии.

курсовая работа , добавлен 16.02.2016

Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в складском помещении. Расчет динамики опасных факторов для уровня рабочей зоны с помощью компьютерной программы Intmodel. Расчет времени, необходимого для эвакуации из помещения.

методичка , добавлен 09.06.2014

Интегральная математическая модель развития пожара. Результаты компьютерного моделирования. Время достижения пороговых и критических значений опасных факторов. Расчет времени эвакуации людей из помещения. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны.

курсовая работа , добавлен 24.08.2011

Описание математической модели развития пожара в помещении. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на его тушение. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей.

курсовая работа , добавлен 21.11.2014

Определение эвакуации как вынужденного вывода людей из зоны, в которой возможно воздействие на них опасных факторов пожара. Характеристика основных средств пожаротушения. Техника использования огнетушителей и их классификация на углекислотные и пенные.

презентация , добавлен 12.11.2011

Нормативно-правовая документация учебного учреждения с учетом требований пожарной безопасности. Определение расчётного времени эвакуации в школе. Исследование процесса возникновения пожара. Разработка мероприятий по повышению пожарной безопасности.

курсовая работа , добавлен 22.06.2011

Определение расчетного времени эвакуации людей при пожаре. Предварительное планирование боевых действий членов добровольных противопожарных формирований по тушению пожара первичными средствами пожаротушения в помещении. Определение площади зоны риска.

курсовая работа , добавлен 12.04.2017

Концентрации и действие летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре. Влияние опасных факторов, удельный выход газов при горении. Задание и табличные данные для выполнения расчета времени эвакуации и степени опасности горючих веществ при пожаре.

методичка , добавлен 27.01.2012

Особенности возникновения пожаров на элеваторах. Оперативно-тактическая характеристика объекта (ККЗ ОАО "СК" Агроэнерго"). Характеристика здания, пути эвакуации людей. Установки пожаротушения и пожарной сигнализации. Определение параметров пожара.

контрольная работа , добавлен 19.06.2012

Расчет времени эвакуации от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара. Определение величин потенциального риска для работников, которые находятся в здании на территории объекта.

Введение

Прогнозирование ОФП необходимо:

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

·при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);

·при оценке фактических пределов огнестойкости;

·для расчета пожарного риска и многих других целей.

·пламя и искры;

·повышенная температура окружающей среды;

·пониженная концентрация кислорода;

·токсичные продукты горения и термического разложения;

·снижение видимости в дыму;

·тепловой поток.

1. Тема и задачи курсовой работы

Курсовая работа ставит перед слушателями следующие задачи:

·закрепить и углубить знания в области математического моделирования динамики опасных факторов пожара;

·на конкретных примерах получить сведения о степени взаимообусловленности и взаимосвязанности всех физических процессов, присущих пожару (газообмен помещения с окружающей средой, тепловыделение в пламенной зоне и нагревание строительных конструкций, дымовыделение и изменение оптических свойств газовой среды, выделение и распространение токсичных газов и др.);

·усвоить методику прогнозирования ОФП с помощью компьютерной программы, реализующей интегральную математическую модель пожара;

·получить навыки пользования компьютерными программами при исследовании пожаров.

2. Требования к содержанию и оформлению курсовой работы

Необходимый справочный материал дан в приложениях к указаниям и в рекомендуемой литературе.

На титульном листе должны быть указаны:

наименование министерства, учебного заведения и кафедры, на которой выполняется курсовая работа;

тема курсовой работы и вариант задания;

Ф.И.О. слушателя, выполнившего курсовую работу;

звание, должность, Ф.И.О. научного руководителя;

город и год выполнения курсовой работы.

3. Выбор варианта задания и исходные данные

Дополнительные данные для всех вариантов:

критическая температура для остекления - 300°С;

число проемов - 2 (окна и дверь);

противодымная механическая вентиляция - отсутствует;

автоматическая установка пожаротушения (АУП) - отсутствует;

все остальные не указанные параметры принять по умолчанию.

Сокращения , принятые при изложении курса «Прогнозирование опасных факторов пожара»:

ОФП - опасные факторы пожара;

ПДЗ - предельно-допустимое значение опасного фактора пожара;

ПРД - плоскость равных давлений (нейтральная плоскость);

1.В соответствии с вариантом задания в 1 главе курсовой работы произвести расчет исходных параметров горючей нагрузки в рассматриваемом помещении.

2.Начертить план здания, указать на плане размеры помещения и горючей нагрузки.

.В главе 2 привести описание системы дифференциальных уравнений, на основе которых создана интегральная математическая модель пожара в помещении, с полным разъяснением всех вошедших в нее физических величин.

.В соответствии с вариантом задания на выполнение курсовой работы взять у преподавателя готовые табличные данные (таблица 1) по динамике развития среднеобъемных значений ОФП при свободном развитии пожара, рассчитанные с помощью компьютерной программы INTMODEL, реализующей интегральную математическую модель пожара в помещении.

5.По табличным данным построить соответствующие графические зависимости среднеобъемных параметров от времени развития пожара: m(t);

µ m (t); lвид(t); (t); (t); (t); сm (t); Y*(t); Sпож (t); Gв (t); Gг (t); ДP(t).

6.Сделать описание и сравнительные выводы по полученным графикам, объяснить скачки на графиках (при их наличии).

7.Руководствуясь рассчитанными с помощью компьютерной программы данными и графическими зависимостями ОФП от времени, в 4 главе курсовой работы охарактеризовать динамику развития отдельных ОФП, последовательность наступления различных событий, в целом описать прогноз развития пожара.

.Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым опасным фактором пожара предельно допустимого (среднеобъемного) значения и необходимое время эвакуации людей из рассматриваемого помещения:

а) по данным математического моделирования (свести результаты в таблицу 2);

9.Согласно результатам таблицы 2 сделать вывод о своевременности срабатывания пожарных извещателей, установленных в помещении. В случае их неэффективной работы предложить им альтернативную замену (приложение 3).

10.Провести расчеты параметров ОФП для уровня рабочей зоны (ОФПл) при свободном развитии пожара в момент времени 11 минут, согласно формуле:

(ОФПл - ОФП0) = (ОФПm - ОФП0)·Z,

где ОФПл - локальное значение ОФП;

ОФП0 - начальное значение ОФП;

ОФПm - среднеобъемное значение опасного фактора пожара;- безразмерный параметр, вычисляемый по формуле:

При H £ 6 м,

где h - высота рабочей зоны, м;

Н - высота помещения, м.

11.Результаты расчетов ОФП для уровня рабочей зоны внести в таблицу в 5 главе курсовой работы.

12.На основании полученных расчетов для времени 11 минут:

а) привести схему газообмена в помещении для времени развития пожара 11 минут при свободном развитии пожара;

13.Сделать общий вывод по курсовой работе. Вывод должен включать:

а) краткое описание объекта;

b) анализ ОФП, достигших своего предельно допустимого значения на 11 минуте при свободном развитии пожара;

e) описание действий персонала объекта при возникновении пожара, исходя из данных, полученных при расчетах;

14.В конце курсовой работы привести список использованной литературы.

5. Образец выполнения курсовой работы

МЧС РОССИИ

Федеральное Государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Уральский институт Государственной противопожарной службы

Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны,

чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»

Кафедра физики и теплообмена

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в складском помещении

Вариант №35

Выполнил:

слушатель учебной группы З-461

старший лейтенант внутренней службы Иванов И.И.

Проверил:

старший преподаватель кафедры

физики и теплообмена, к.п.н., капитан внутренней службы

Субачева А.А.

Екатеринбург

на выполнение курсовой работы

по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара»

Слушатель Иванов Иван Иванович

Вариант №35 Курс 4 Группа З-461

Наименование объекта: склад хлопка в тюках

Исходные данные

Блок атмосферадавление, мм. рт. ст.760температура, 0С 20Блок помещениедлина, м60высота, м6ширина, м24температура, 0С20проем 1 - штатный (дверь)нижний срез, м0? ширина, м3,6верхний срез, м3вскрытие, 0С20проем 2 - штатный (окна)? ширина, м24нижний срез, м1,2вскрытие, 0С300верхний срез, м2,4Блок нагрузкавид горючего материалахлопок в тюкахдымовыделение Нп*м2/кг0,6длина, м32,9выделение СО, кг/кг0,0052ширина, м13,1выделение СО2, кг/кг0,578количество ГН, кг4320удельная скорость выгорания, кг/м2*с0,0167выделение тепла МДж/кг16,7скорость распространения пламени, м/с0,0042потребление кислорода кг/кг1,15

Срок сдачи: «____»__________

Слушатель____________________ Руководитель_______________

1. Исходные данные

Рис. 1. План здания

Размеры склада:

длина l1 = 60 м;

ширина l2 = 24 м;

высота 2h = 6 м.

В наружных стенах помещения склада имеется 10 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема YH = 1,2 м. Расстояние от пола до верхнего края проема YB = 2,4 м. Суммарная ширина оконных проемов = 24 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300°С.

Помещение склада отделено от рабочих кабинетов противопожарными дверьми, ширина и высота которых 3 м. При пожаре эти проемы закрыты. Помещение склада имеет один дверной проем, соединяющий его с наружной средой. Ширина проема равна 3,6 м. Расстояние от пола до верхнего края дверного проема Yв = 3, Yн =0. При пожаре этот дверной проем открыт, т.е. температура вскрытия 20 0C.

Полы бетонные, с асфальтовым покрытием.

Горючий материал представляет собой хлопок в тюках. Доля площади, занятая горючей нагрузкой (ГН) = 30%.

Площадь пола, занятая ГН, находится по формуле:

где? площадь пола.

Количество горючего материала на 1 Р0 = 10. Общая масса горючего материала.

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

Свойства ГН характеризуются следующими величинами:

теплота сгорания Q = 16,7 ;

выделение оксида углерода = 0,0052 .

Отопление центральное водяное.

Внешние атмосферные условия:

ветер отсутствует, температура наружного воздуха 200C = 293 К

давление (на уровне Y=h) Ра = 760 мм. рт. ст., т.е. = 101300 Па.

Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром :

Т = 293 К (согласно выбранному варианту);

Р = 101300 Па;

Другие параметры:

критическая температура для остекления? 300 оС;

материал ограждающих конструкций - железобетон и кирпич;

температура воздуха в помещении - 20 оС;

автоматическая система пожаротушения? отсутствует;

противодымная механическая вентиляция? отсутствует.

2. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в складском помещении

уравнение материального баланса газовой среды в помещении:

V(dсm/dф) = GB + ш - Gr, (1)

где V - объем помещения, м3; сm - среднеобъемная плотность газовой среды кг/м3; ф - время, с; GB и Gr - массовые расходы поступающего в помещение воздуха и уходящих из помещения газов, кг/с; ш - массовая скорость выгорания горючей нагрузки, кг/с;

уравнение баланса кислорода:

Vd(p1)/dф = x1вGB - x1n1Gr - ш L1Ю, (2)

где x1 - среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении; х1в - концентрация кислорода в уходящих газах; n1 - коэффициент, учитывающий отличие концентрации кислорода в уходящих газах х1г1, n1 = х1г/x1; L1 - скорость потребления кислорода при горении, p1 - парциальная плотность кислорода в помещении;

уравнение баланса продуктов горения:

Vd(p2)/dф = ш L2Ю - x2n2Gr, (3)

где Xi - среднеобъемная концентрация i-гo продукта горения; Li - скорость выделения i-гo продукта горения (СО, СО2); ni - коэффициент, учитывающий отличие концентрации i-гo продукта в уходящих газах xiг от среднеобъёмного значения xi, ni = xiг/хi; р2 - парциальная плотность продуктов горения в помещении;

уравнение баланса оптического количества дыма в помещении:

Vd ()/d =Dш - n4 Gr/ рm - кcSw, (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, n4= мmг /мm;

уравнение баланса энергии U:

dU/dф = hQpнш + iгш + СрвТвGв - СрТmm Gr - Qw, (5)

где Pm - среднеобъемное давление в помещении, Па; Срm, Тm - среднеобъемные значения изобарной теплоемкости и температуры в помещении; Q p н - низшая рабочая теплота сгорания ГН, Дж/кг; Срв, Тв - изобарная теплоемкость и температура поступающего воздуха, К; iг - энтальпия газификации продуктов горения ГН, Дж/кг; m - коэффициент, учитывающий отличие температуры Т и изобарной теплоемкости Срг уходящих газов от среднеобъемной температуры Тm и среднеобъемной изобарной теплоемкости Срm,

m = СргТг/СрmТm;

Ю - коэффициент полноты сгорания ГН; Qw - тепловой поток в ограждение, Вт.

Среднеобъемная температура Тm связана со среднеобъёмным давлением Рm и плотностью рm уравнением состояния газовой среды в помещении:

Pm= сmRmTm.(6)

VdPm/ dф = ш + GB - Gr + Gпр - Gвыт + Gов, (7)

. Расчет динамики ОФП с помощью компьютерной программы INTMODEL

Результаты компьютерного моделирования

Учебная компьютерная программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель пожара и предназначена для расчета динамики развития 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 также учитывает кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию оксидов углерода СО и СО2, задымленность помещения и дальность видимости в нем.

Таблица 1. Динамика развития параметров газовой среды в помещении и координат ПРД

Вpемя, минТемпература tm, 0СОптическая плотность дыма µm, Нп/мДальность видимости lm, м,

масс.%, масс.%сm, кг/м3Нейтральная плоскость - ПРД Y*, мGв, кг/сGг, кг/сДP, ПаSпож, м2020064,6223001,20531,50,0080,00800120064,6222,999001,2051,150,160,3290,010,2221064,6222,99400,0031,20261,040,411,0650,050,8322064,6222,9800,0091,19620,960,6762,0720,181,8425064,6222,95100,0221,18410,910,9493,2480,433,19530064,6222,90300,0451,16580,891,2374,490,824,99636064,6222,8290,0010,0781,14120,871,5485,7021,347,18745064,6222,7240,0010,1271,11090,881,896,8111,979,78855064,6222,580,0020,1921,0760,892,267,7722,6812,77967064,6222,3910,0030,2791,03850,912,658,5563,4216,171081064,6222,1490,0040,390,99760,912,9319,3914,2719,9711970,00164,6221,8450,0050,530,95410,913,2610,0515,1524,17 121150,00164,6221,4710,0060,7020,90950,933,63110,5276,0128,78131350,00164,6221,0190,0080,9110,86550,954,03610,8256,8333,81141560,00164,6220,4830,011,1610,82350,984,46610,9677,5739,25151770,00164,6219,8620,0131,4550,78461,014,91510,9778,2245,11161980,00264,6219,1580,0161,7950,74991,045,37210,8828,7451,41172180,00364,6218,3820,022,180,72021,085,83710,7019,1458,14182350,00464,6217,5540,0232,6080,69591,126,29810,4639,4165,29192480,00664,6216,7020,0283,0750,67741,166,73710,1969,5572,87202580,00964,6215,8590,0323,5710,66481,197,1469,9169,5980,83212640,01364,6215,0580,0374,0880,65771,237,5059,6479,5389,13222660,01864,6214,3270,0414,6120,65531,267,7979,4089,4197,71232650,02564,6213,680,0465,1340,65681,288,0289,1989,25106,5242610,03364,6213,1210,0515,6450,66121,38,1299,0789,1115,41252560,04257,0812,6480,0556,1380,66761,38,089,0698,99124,38262500,05146,7512,2510,0596,6110,67481,338,3348,7958,7133,33272450,0639,4711,9180,0647,060,68241,439,2347,9978,05141,51282430,0734,0111,5990,0687,5260,68492,0716,033,6534,76149,08292410,0829,7911,3370,0727,9760,68742,116,3183,4874,59156,38302370,0926,5811,1320,0758,390,69252,0315,4353,8924,9163,28312320,09924,1410,970,0798,7650,69991,8513,3834,9785,69169,74322250,10722,310,8480,0829,0950,70921,5410,0637,1147,1175,72332190,11420,9210,7580,0849,3840,71851,358,1848,5217,87181,31342140,1219,8610,6750,0879,6540,72591,37,6418,9198,01186,62352100,12519,0210,5950,0899,9120,73141,287,4549,0297,99191,74362070,1318,3110,5190,09110,1570,73581,287,3819,0497,94196,69372050,13417,7110,4480,09310,3920,73941,277,3319,0577,89201,5382030,13817,210,3840,09510,6150,74241,277,2859,0667,85206,18392010,14216,7510,3240,09710,8270,7451,277,2449,0757,82210,76402000,14616,3510,2690,09911,030,74731,277,2079,0847,79215,24411980,14915,9910,2190,10111,2230,74921,267,1749,0927,76219,62421970,15215,6810,1720,10311,4080,7511,267,1449,17,74223,92431960,15515,3910,1280,10411,5840,75261,267,1179,1087,72228,14441960,15715,1310,0880,10611,7530,7541,267,0929,1157,71232,3451950,1614,8910,0490,10711,9140,75521,267,079,1217,69236,38461940,16214,6810,0130,10912,0690,75631,267,059,1277,68240,4471930,16414,489,9790,1112,2170,75731,267,0319,1337,67244,36481890,16614,3510,0550,1112,2490,76531,448,5737,6846,73248,07491740,16314,5710,4160,10811,9570,78951,579,4396,6955,85250,96501570,15715,210,9260,10311,4720,82081,659,8145,9975,09253,06511400,14716,211,5050,09810,8920,85581,729,9275,4134,4254,53521230,13617,5212,1040,09310,2830,89291,779,8384,8973,77255,54531060,12419,1312,6920,0879,6890,93081,819,5584,4453,2256,2254920,11321,0113,2440,0829,1370,96811,849,0994,0612,69256,6655790,10323,1513,7460,0788,6421,00351,868,4953,742,26256,9556680,09325,5514,1910,0748,2081,0361,867,7953,471,89257,1457590,08428,2114,5780,077,8351,06471,836,9213,3411,62257,2557,5550,0829,7514,7590,0697,6621,07771,816,5173,2621,49257,3

Изменение среднеобъемных параметров газовой среды во времени

Рис. 2. Изменение среднеобъемной температуры газовой среды во времени

Рис. 3. Изменение оптической плотности дыма во времени

Рис. 4. Изменение дальности видимости в помещении во времени

Выводы по графику: Дальность видимости связана с оптической плотностью дыма соотношением. То есть дальность видимости обратно пропорциональна оптической плотности дыма, поэтому при увеличении задымления дальность видимости уменьшается и наоборот.

Рис. 5. Изменение среднеобъемной концентрации кислорода во времени

Рис. 6. Изменение среднеобъемной концентрации СО во времени развития пожара

Описание графика: сделать описание и выводы по графикам по аналогии с вышеприведенными.

Выводы по графику:

Рис. 7. Изменение среднеобъемной концентрации СО2 во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 8. Изменение среднеобъемной плотности газовой среды во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 9. Изменение положения плоскости равных давлений во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

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

Описание графика:

Выводы по графику:

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

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 12. Изменение разности давлений во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Рис. 13. Изменение площади горения при пожаре во времени

Описание графика:

Выводы по графику:

Описание обстановки на пожаре в момент времени 11 минут

Достигается температура 97°С (переходит пороговое значение 70°C);

Дальность видимости практически не изменилась и составляет 64,62 м, т.е. еще не переходит пороговое значение в 20 м;

Парциальная плотность газов составляет:

с= 0,208 кг/м3, что меньше предельной парциальной плотности по кислороду;

с= 0,005 кг/м3, что меньше предельной парциальной плотности по углекислому газу;

с= 0,4*10-4 кг/м3, что меньше предельной парциальной плотности по угарному газу;

ПРД будет находиться на уровне 0,91 м;

площадь горения составит 24,17 м2.

. Время достижения пороговых и критических значений ОФП

Необходимое время эвакуации из помещения по данным математического моделирования

Таблица 2. Время достижения пороговых значений

№ п/пПороговые значенияВремя достижения, мин1Предельная температура газовой среды t = 70°C102Критическая дальность видимости 1кр = 20 м333Предельно допустимая парциальная плотность кислорода с = 0,226 кг/м3104Предельно допустимая парциальная плотность двуокиси углерода (с)пред = (с)пред= 0,11 кг/м3не достигается5Предельно допустимая парциальная плотность оксида углерода (с)пред = (с)пред= 1,16*10 -3 кг/м3не достигается6Максимальная среднеобъемная температура газовой среды Тm= 237 + 273 = 510 К307Критическая температура для остекления t = 300°Cне достигается8Пороговая температура для тепловых извещателей ИП-101-1А tпopor= 70°C9

Вывод:

b) сделать вывод о своевременности срабатывания пожарных извещателей, установленных в помещении (см. п. 8 таблица 2). В случае неэффективной работы пожарных извещателей предложить им альтернативу (приложение 3).

Определение времени от начала пожара до блокирования
эвакуационных путей опасными факторами пожара Рассчитаем необходимое время эвакуации для помещения с размерами 60·24·6, пожарной нагрузкой в котором является хлопок в тюках. Начальная температура в помещении 20°С.

Исходные данные:

помещение

свободный объем

безразмерный параметр

температура t0 = 20 0С;

вид горючего материала - хлопок в тюках - ТГМ, n=3;

теплота сгорания Q = 16,7 ;

удельная скорость выгорания = 0,0167 ;

скорость распространения пламени по поверхности ГМ;

дымообразующая способность D = 0,6 ;

потребление кислорода = 1,15 ;

выделение диоксида углерода = 0,578 ;

выделение оксида углерода = 0,0052 ;

полнота сгорания ГМ;

другие параметры

коэффициент отражения б = 0,3;

начальная освещенность Е = 50 Лк;

удельная изобарная теплоемкость Ср = 1,003?10 -3 МДж/кг?К;

предельная дальность видимости =20 м;

предельные значения концентрации токсичных газов:

0,11 кг/м3;

1,16?10-3 кг/м3;

Расчет вспомогательных параметров

А = 1,05?? = 1,05?0,0167? (0,0042)2 = 3,093?10-7 кг/с3

В = 353?Ср?V/(1-) ??Q = 353?1,003?10-3?6912/(1-0.6)?0,97?16,7 = 377,6 кг

В/А = 377,69/3,093?10-7 = 1,22?109 c3

Расчет времени наступления ПДЗ ОФП:

1)по повышенной температуре:

2)по потере видимости:

3)по пониженному содержанию кислорода:

4)по углекислому газу СО2

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

5)по угарному газу СО

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

Критическая продолжительность пожара:

tкр= miníý = í746; 772; ý = 746 с.

Необходимое время эвакуации людей из складского помещения:

tнв = 0,8*tкр/60 = 0,8*746/60 = 9,94 мин.

Сделать заключение о достаточности / недостаточности времени на эвакуацию по данным расчета.

. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны. Анализ обстановки на пожаре на момент времени 11 минут

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

(ОФП? ОФПо) = (ОФП? ОФПо)·Z,

где ОФП? локальное (пороговое) значение ОФП;

ОФПо? начальное значение ОФП;

ОФП? среднеобъемное значение опасного фактора;

Z ? безразмерный параметр, вычисленный по формуле (см. п. 4.2).

Таблица 3. Динамика развития ОФП на уровне рабочей зоны

Время, минТm, оС, масс%,

Нп/м, м, масс%, масс%, кг/м3, м120,023,0000,0000064,620,000000,000001,205171,353220,422,9970,0000064,620,000000,001261,204161,306320,822,9920,0000064,620,000000,003791,201471,273422,122,9790,0000064,620,000000,009271,196371,251524,222,9590,0000064,620,000000,018961,188661,243626,722,9280,0000064,620,000420,032861,178301,235730,522,8840,0000064,620,000420,053501,165531,239834,722,8230,0000064,620,000840,080891,150831,243939,822,7430,0000064,620,001260,117541,135031,2511045,722,6410,0000064,620,001690,164301,117801,2511152,422,5130,0004264,620,002110,223281,099481,251 1260,022,3560,0004264,620,002530,295741,080691,260

Площадь пожара составляет 24,17 м.

Температура на уровне рабочей зоны составляет 52,4 0С, что не достигает ПДЗ, равное 70 0С.

Дальность видимости в помещении не изменилась и составляет

2,38/0,00042 = 5666 м.

Концентрация кислорода в норме: 22,513 масс%.

Парциальные плотности О2, СО и СО2 на уровне рабочей зоны равны соответственно:

1,09948?22,513/100 = 0,247 кг/м3;

1,09948?0,00211/100 = 2,3*10-5 кг/м3;

1,09948?0,22328/100 = 0,00245 кг/м3.

Таким образом, расчеты показали, что парциальная плотность кислорода находится выше ПДЗ, а токсичных газов - ниже.

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

Общий вывод по работе

Сделать общий вывод по работе, включающий:

а) краткое описание объекта;

b) общая характеристика динамики ОФП при свободном развитии пожара;

d) анализ срабатывания установленных в помещении пожарных извещателей при необходимости предложения по их замене;

e) характеристика оперативной обстановки на момент прибытия пожарных подразделений, предложения по проведению безопасной эвакуации людей;

f) вывод о целесообразности и перспективах использования компьютерных программ для расчета динамики ОФП при пожаре.

Литература

1.Терентьев Д.И. Прогнозирование опасных факторов пожара. Курс лекций / Д.И. Терентьев, А.А. Субачева, Н.А. Третьякова, Н.М. Барбин // ФГБОУ ВПО «Уральский институт ГПС МЧС России». - Екатеринбург, 2012. - 182 с.

2.Кошмаров Ю.А. Прогнозирование ОФП в помещении: Учебное пособие / Ю.А. Кошмаров/ - М.: Академия ГПС МВД России, 2000. -118 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

-- [ Страница 3 ] --

8 Основы дифференциального метода прогнозирования Численная реализация дифференциальной математичеТема Тематическое содержание дисциплины Тема 1 Исходные понятия и общие сведения о методах прогнозирования ОФП в помещениях.

Тема 2 Основные понятия и уравнения интегральной матемаЗанятие 1 тической модели пожара в помещении. Л Тема 3 Газообмен помещений и теплофизические функции, необходимые для замкнутого описания пожара.

Определение параметров процесса развития пожара в помещении и теплопередачи к поверхностям охлаждения Определение температурного режима в помещении при Расчет массовых расходов воздуха и нагретого газа при Расчет тепловых потоков в ограждающие конструкции Исследование материального и энергетического баланЗанятие деления фактических пределов огнестойкости Исследование естественного газообмена при пожаре Тема 4 Математическая постановка задачи о динамике ОФП в Расчет критической продолжительности пожара Тема 5 Прогнозирование ОФП при тушении пожара с использованием интегрального метода.

Исследование динамики опасных факторов пожара при Основные положения зонного моделирования пожаров.

Тема 7 Численная реализация зонной математической модели.

Исследование температурного режима в верхней зоне Занятие Исследование динамики движения границы задымленЗанятие Расчет параметров припотолочного слоя нагретого газа 8 Основы дифференциального метода прогнозирования Численная реализация дифференциальной математичеТема Влияние расположения горючей нагрузки на динамику опасных факторов пожара и газообмен помещения Тематическое содержание дисциплины Тема 1 Исходные понятия и общие сведения о методах прогнозирования ОФП в помещениях.

Тема 2 Основные понятия и уравнения интегральной математической модели пожара в помещении.

Тема 3 Газообмен помещений и теплофизические функции, необходимые для замкнутого описания пожара.

Определение параметров процесса развития пожара в помещении и теплопередачи к поверхностям охлаждения Расчет тепловых потоков в ограждающие конструкции Тема 4 Математическая постановка задачи о динамике ОФП в Тема 5 Прогнозирование ОФП при тушении пожара с использованием интегрального метода.

Тема 6 Основные положения зонного моделирования пожаров.

Тема 7 Численная реализация зонной математической модели.

8 Основы дифференциального метода прогнозирования Численная реализация дифференциальной математичеТема Тема № 1 «Исходные понятия и общие сведения о методах Кошмаров Ю.А. «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении» Учебное пособие –М.: Академия ГПС МВД России 2000. 118 с.

С.В. Пузач Математическое моделирование газодинамики и тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

3. Кошмаров Ю.А., Зотов Ю.С., и др. Лабораторный практикум по курсу «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещениях» -М.: МИПБ МВД РФ, 1997. 68с.

Введение 1. Опасные факторы пожара.

2. Критические значения опасных факторов пожара.

3. Роль прогноза динамики опасных факторов пожара.

4. Методы прогнозирования опасных факторов пожара.

5. Исторические аспекты прогнозирования опасных факторов пожара.

1 учебный вопрос. Опасные факторы пожара.

Согласно ФЗ - 123 ОФП воздействующие на людей и материальные ценности являются:

-тепловой поток;

- повышенная температура окружающей среды;

- токсичность продуктов горения и термического разложения;

- снижение видимости в дыму;

- понижение концентрации кислорода.

Каждый ОФП в количественном отношении представлен одной или несколькими величинами.

Кг/с – скорость выгорания;

- QПОЖ., Вт – мощность тепловыделения;

- ·Li, кг/с – кол – во генерируемых за единицу времени в пламенной зоне токсических газов, где Li - кол – во i-го токсичного газа, образующегося при сгорании единицы массы Г.М.;

- ·L1, кг/с кол – во кислорода потребляемого в зоне горения, где L1 – кол – во кислорода необходимое для сгорания (окисления) ед. массы Г.М.;

рения, где D – дымообразующая способность Г.М., Нп·м2/кг.

Повышенная температура среды, заполняющей помещение, является параметром состояния. Обозначается (Т), К или С.

Токсичные продукты горения.

Этот фактор количества характеризуется парциальной плотностью (или концентрацией) каждого токсичного газа.

Этот фактор представлен оптической концентрацией дыма, обозначают, Непер/м или называют натуральным показателем ослабления.

Понижение концентрации кислорода в помещении характеризуется значением парциальной плотности кислорода i или отношением е к плотности газовой среды в помещении.

Совокупность этих зависимостей составляет суть динамики ОФП.

2 учебный вопрос. Критические значения опасных факторов пожара.

ПДЗ ОФП

Т = 400-450 С разрушение ЖБК.

Т = 300-350 С разрушение остекления.

3 учебный вопрос. Роль прогноза динамики опасных факторов пожара.

Прогнозирование ОФП необходимо:

при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);

при оценке фактических пределов огнестойкости;

для многих других целей.

4 учебный вопрос. Методы прогнозирования опасных факторов пожара.

Методы прогнозирования ОФП различают в зависимости от вида математической модели пожара. Математические модели пожара в помещении условно делятся на три класса (три вида): интегральные, зонные, полевые (дифференциальные).

Интегральная модель пожара позволяет получить информацию, т.е. сделать прогноз, о средних значениях параметров состояния среды в помещении для любого момента развития пожара. При этом для того, чтобы сопоставлять (соотносить) средние (т. е. среднеобъемные) параметры среды с их предельными значениями в рабочей зоне, используются формулы, полученные на основе экспериментальных исследований пространственного распределения температур, концентраций продуктов горения, оптической плотности дыма и т. д.

Зонная модель позволяет получить информацию о размерах характерных пространственных зон, возникающих при пожаре в помещении, и средних параметров состояния среды в этих зонах. В качестве характерных пространственных зон можно выделить, например, в начальной стадии пожара припотолочную область пространства, область восходящего над очагом горения потока нагретых газов и область незадымленной холодной части пространства.

Полевая дифференциальная модель позволяет рассчитать для любого момента развития пожара значения всех локальных параметров состояния во всех точках пространства внутри помещения.

5 учебный вопрос. Исторические аспекты прогнозирования опасных факторов пожара.

Интегральная модель пожара как в своей основе, так и в деталях была разработана в середине 70-х гг. и опубликована в 1976 г. автором этой книги (труды ВНИИПО, научные отчеты ВИПТШ). Спустя год после этой публикации была напечатана статья на эту тему японским исследователем Т. Танака (Takeyoshi Tanaka "A Mathematical model of a compartment fire un modele mathematique de l"incendie d"une piece"). Статья Т. Танака повторяла опубликованное проф. Ю.А. Кошмаровым, содержала ряд погрешностей и носила незавершенный характер.

Существенное развитие и дополнение получила интегральная математическая модель пожара в работах учеников проф. Ю.А. Кошмарова -А.В. Матюшина, СИ. Зернова, В.М. Астапенко, Ю.С. Зотова, А.Н. Шевлякова, И.Д.

Гуско, В.А. Козлова и др. В частности, интегральная модель пожара была дополнена дифференциальным уравнением, описывающим изменение оптической концентрации дыма в помещении при пожаре (Зотов Ю.С, 1988).

Первая зонная модель пожара была предложена в диссертации польского инженера Е. Воланина, выполненной под руководством проф. Ю.А. Кошмарова (Воланин Е., 1982). В последующие годы зонные модели получили существенное развитие в работах Е. Воланина и В.Н. Тимошенко и др.

Полевая модель пожара впервые в законченном виде (для ограниченных условий) была реализована в диссертации A.M. Рыжова, выполненной в 1982-1985 гг. под руководством проф. Ю.А. Кошмарова. Эта модель разрабатывалась в последующие годы И.Ф. Астаховой и рядом иностранных исследователей. Существенный вклад в развитие метода прогнозирования параметров пожара на основе полевой модели внес также за последние годы A.M.

Рыжов, продолживший работу, начатую еще в кандидатской диссертации, а также проф. В. Л. Страхов и С. В. Пузач.

Тема № 2 «Интегральная математическая модель Кошмаров Ю.А., «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении» Учебное пособие –М.: Академия ГПС МВД России 2000. 118 с.

Пузач С.В. Математическое моделирование газодинамики и тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

3. Кошмаров Ю.А., Зотов Ю.С., и др. Лабораторный практикум по курсу «Прогнозирование опасных факторов пожара в помещениях» -М.: МИПБ МВД РФ, 1997. – 68с.

1. Исходные положения и основные понятия интегрального метода описания пожара.

2. Дифференциальные уравнения пожара.

1-й учебный вопрос. Исходные положения и основные понятия интегрального метода описания пожара.

Интегральная математическая модель пожара описывает в самом общем виде процесс изменения состояния газовой среды в помещении с течением времени.

Локальные значения основных термодинамических параметров состояния (плотность, давление, температура) связаны между собой уравнением Клапейрона, т.е.

где p - локальное давление, H м; - локальная плотность, кг м-3; T - локальная температура, К; R - газовая постоянная, Дж кг-1 К-1.

Среднеобъемная плотность газовой среды в помещении представляет собой отношение массы газа, заполняющего помещение, к объему помещения, т.е.

где M - масса газа, заполняющего помещение, кг; V - свободный объем помещения, м3.

Среднеобъемная (удельная) внутренняя энергия представляет собой отношение внутренней тепловой энергии всего газа, заполняющего помещение, к объему помещения, т.е.

где U - внутренняя энергия всей газовой среды, заполняющей помещение, Дж.

Этот комплекс представляет собой параметр состояния рассматриваемой термодинамической системы, который называется среднемассовой температурой газовой среды, т.е.

Среднеоптическая плотность (концентрация) дыма представляет собой отношение оптического количества дыма, находящегося в помещении, к объему помещения, т.е.

где S - оптическое количество дыма, Нп м2; m - среднеобъемная оптическая плотность дыма, Нп м-1. Здесь сокращением "Нп" обозначено слово "Непер".

Оптическая плотность дыма и дальность видимости связанных между собой следующим приближенным соотношением где lвид - дальность видимости, м.

2-й учебный вопрос. Дифференциальные уравнения пожара.

Уравнения пожара описывают в самом общем виде изменение среднеобъемных параметров состояния газовой среды в помещении с течением времени (в процессе развития пожара).

Уравнение баланса газовой среды:

Уравнение баланса массы кислорода:

Уравнение баланса токсичного продукта горения:

Уравнение баланса оптического количества дыма:

Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тверской государственный университет УТВЕРЖДАЮ Руководитель ООП подготовки магистров_ _ 2012 г. Учебно-методический комплекс по дисциплине АУДИТ ФИНАНСОВО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ для студентов 2 курса магистратуры Направление подготовки 230700 – Прикладная информатика Программа специализированной подготовки магистров Прикладная информатика в...»

« информационных технологий Кафедра промышленной электроники МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по дисциплине Физико-химические основы материалов и электронных компонентов для студентов специальности 1-39 03 01 Электронные системы безопасности заочной формы обучения Минск 2012 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ ФХОМиЭК Дисциплина...»

«Электронный архив УГЛТУ Г.Л. Нохрина МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Екатеринбург 2012 29 Электронный архив УГЛТУ МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет Кафедра информационных технологий и моделирования Г.Л. Нохрина МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Методические указания по выполнению лабораторно-практического цикла работ для студентов направления подготовки 230700. (прикладная информатика) в соответствии с ГОС- Екатеринбург...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра математического анализа и моделирования УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ПРЕДДИПЛОМНАЯ ПРАКТИКА Основной образовательной программы по специальности 010501.65 – Прикладная математика и информатика Благовещенск 2011 г. УМКД разработан канд. физ.-мат. наук, доцентом Масловской Анной...»

«Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики Факультет бизнес информатики Отделение программной инженерии Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации) по направлению 231000.68 - Программная инженерия подготовки магистра по программе Управление разработкой программного обеспечения...»

«МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ Московский технический университет связи и информатики Кафедра систем радиосвязи Учебное пособие ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ для студентов 5 курса (специальность 201100 – радиосвязь, радиовещание и телевидение и специальность 201200 – средства связи с подвижными объектами) дисциплина цикла специальные дисциплины (СДС.02) Москва, 2012г. План УМД 2005/06 уч.г. Учебное пособие ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ...»

« автоматизированной обработки информации Методические указания к лабораторным работам. II дисциплины: Параллельная обработка данных для направления подготовки: 230100 – Информатика и вычислительная техника профиль: Автоматизированные системы обработки информации и управления квалификация (степень) выпускника: бакалавр Составители: к.т.н. Мирошников...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ Н.Н. ПОЛИКАРПОВА ФАКУЛЬТЕТ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению курсовой работы дисциплина – Экономика отрасли специальность – 230105 Программное обеспечение вычислительной техники и автоматических систем специальность – 080801 Прикладная...»

« Проректор по учебной работе / И.В. Данильченко / (Протокол № 4 от 27 декабря 2013 г.) ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ 230700.62 - Прикладная информатика Направление подготовки бакалавр Квалификация (степень) выпускника Прикладная информатика в экономике Профиль подготовки бакалавра очная и заочная Форма обучения...»

«Федеральное агентство по образованию РФ АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ГОУВПО АмГУ) УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ИиУС _ А.В. Бушманов _ _ 2007 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ АИС для специальности 230102 Автоматизированные системы обработки информации и управления Составитель: Шевко Д.Г. 2007 Печатается по решению редакционно-издательского совета факультета математики и информатики Амурского государственного университета Шевко Д.Г. Учебно-методический...»

Правила получения налогового вычета на квартиру: порядок оформления и какие документы для этого нужны

Правильные методы гадания на часах по цифрам

Омлет на воде Омлет из 1 яйца на воде

Бухучет инфо Разноска выписки в 1с 8

Кошмаров прогнозирование опасных факторов пожара pdf. Прогнозирование опасных факторов пожара при тушении с использованием интегрального метода

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размеры помещения в плане:

Ширина = 12 м;

Д лина = 24 м;

Высота = 4,2 м;

План общественного здания на рисунке п.1.

В противопожарной стене имеется технологический проем шириной и высотой 3 м. При пожаре этот проем открыт.

В общественном здании имеет 2 одинаковых дверных проема, соединяющий с наружной средой. Его ширина=1,2 м и высота = 2,2 м. При пожаре дверные проемы открыты.

Полы бетонные, с асфальтовым покрытием.

Сбор исходных данных

Геометрические характеристики объекта.

Геометрические характеристики:

помещение: длина L=24 м; ширина B=12 м; высота H=4,2 м.

двери (количество дверей N до =2): высота h д1,2 =2,2м; ширина b д1,2 =1,2м; координаты левого нижнего угла двери:y д1 =0 м;x д1 = 10 м;y д2 = 12м; x д2 =4,2м;

открытые окна (количество открытых окон N оо =2): высота h oo 1 ,2 =1,8 м; ширина b oo 1 ,2 = 2 м; координаты одного нижнего угла окна: x oo 1 = 0 м; y oo 1 = 5 м; x oo 2 = 24 м; y oo 2 = 5 м; z oo 1 ,2 =0,8м;

технологический проем (количество проемов Nпо=1): высота h п1 = 3,0м; ширина b п1 =3,0м; координаты левого нижнего угла проема: y п1 =18м; x п1 =20,0м.

Свойства горючей нагрузки в ыбираем по типовой базе горючей нагрузки(приложение 3 (мебель+линолеум ПВХ (0,9+1) №11))

низшая теплот а сгорания Q р н = 14 МДж/кг ;

скорость распространения пламени V л = 0,015 м/с;

удельная скорость выгорания Ш 0 = 0,0137 кг/(м 2 с );

удельное дымовыделение D = 53 Нп*м 2 /кг;

удельное потребление кислорода при горении L о2 = 1,369 кг/кг;

выделение окиси углерода L со = 0,03 кг/кг;

выделение двуо к иси углерода L со2 = 1,478 кг/кг;

Остальные характеристики горячей нагрузки:

суммарная масса горячей нагрузки М?=1200 кг;

длина открытой поверхности l пн = 11 м;

ширина открытой поверхности b пн = 5 м;

высота открытой поверхности от уровня пола h пн = 0 м;

Начальные граничные условия.

Задаемся начальными и граничными условиями:

Температура газовой среды помещения равна T m 0 =20? С;

Температура наружного воздуха составляет Т а =20? С;

Давления в газовой среде помещения и наружном воздухе на уровне пола равны Р а = 10 5 Па.

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

G пр =0; G выт =0; G ов =0; Q 0 =0;

где G пр и G выт - расходы приточного и вытяжного вентиляторов;

G ов - расход газообразного огнетушащего вещества; Q 0 - 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

;

;

3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

Таблица п.3.1 Исходные данные для расчета динамики опасных факторов пожара в помещение

Атмосфера:

Давление, мм.рт.ст.

Помещение:

Длина, м

Ширина, м

Таблица п.3.2 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Таблица п.3.3 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Таблица п.3.4 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Таблица п3.5 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Примечание:

Подобные документы

Репетиторство

ПДЗ ОФП