Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении общественного здания. Исходные понятия и общие сведения о методах прогнозирования офп в помещениях Прогнозирование опасных факторов пожара лекции

Технологии продаж 07.04.2021

ЛЕКЦИЯ

по дисциплине "Прогнозирование опасных факторов пожара"

Тема №5. «ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА ПРИ ТУШЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ИНТЕГРАЛЬНОГО МЕТОДА»

План лекции:

1. Введение;

2. Система уравнений, описывающая состояние среды при тушении пожара;

3. Дополнительные уравнения, используемые в интегральной модели пожара;

4. Выводы.

Цели лекции:

Учебные

В результате прослушивания материала слушатели должны знать:

опасные факторы пожара, воздействующие на людей, на конструкции и оборудование
предельно допустимые значения ОФП
методы прогнозирования ОФП

Уметь: прогнозировать обстановку на пожаре.

Развивающие:

выделять самое главное
самостоятельность и гибкости мышления
развитие познавательного мышления

Литература

Ю.А.Кошмаров Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Москва 2000. С.118
Моделирование пожаров и взрывов. (Под ред. Брушлинского Н.Н. и Корольченко А.Я.) - М.: Пожнаука, 2000, - 492 с.
Лабораторный практикум «Прогнозирование опасных факторов пожара». Ю.А.Кошмаров, Ю.С.Зотов. 1997 г.

1. 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 разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре;
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;
и для многих других целей.

Современные методы прогнозирования ОФП не только позволяют заглядывать в «будущее», но и дают возможность снова «увидеть» то, что уже когда-то произошло. Другими словами, теория прогнозирования позволяет воспроизвести восстановить картину развития реально произодшего пожара, т.е. «увидеть» прошлое. Это необходимо, например, при криминалистической или пожарно-технической экспертизе пожара.

2. Система уравнений, описывающая состояние среды при тушении пожара

Основная система дифференциальных уравнений, описывающих процесс изменения состояния газовой среды, заполняющей помещение, при тушении пожара имеет вид:

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

(5.5)

В этих уравнениях используются те же обозначения, которые были даны в предыдущих лекциях. Кроме того, уравнения содержат следующие величины: G пр и G выт - массовые расходы, создаваемые приточно-вытяжной вентиляцией, кг∙с -1 ; G 0 B - массовый расход подачи газообразного огнетушащего вещества (OB ), кг∙с -1 ; Q О - тепло, поступающее от системы отопления, Вт; Q r - тепло, излучаемое через проемы, Вт; i г - энтальпия продуктов газификации горючего материала, Дж∙кг -1 .

Начальные условия для дифференциальных уравнений записываются следующим образом:

при τ = 0

(5.6)

где Т о - начальная температура в помещении; R а - газовая постоянная воздуха; р а - атмосферное давление на уровне половины высоты помещения.

3. Дополнительные уравнения, используемые в интегральной модели
пожара

Дополнительные уравнения, используемые в интегральной модели пожара, имеют следующий вид:

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

(5.11)

(5.12)

(5.13)

(5.14)

(5.15)

(5.16)

(5.17)

(5.18)

где α - коэффициент теплоотдачи; ε m - степень черноты задымленной среды; σ - постоянная Больцмана; F c - суммарная площадь проемов; b i - ширина i -г o проема; ξ, - коэффициент сопротивления проема; у * - координата плоскости равных давлений (ПРД), отсчитываемая от пола; y н i - координата нижнего края i -го проема; y Bi - координата верхнего края i -го проема; h - половина высоты помещения; F w - суммарная площадь поверхности ограждений; F Г - площадь горения; v Л - линейная скорость распространения пламени по ТГМ; ψ уд - удельная скорость выгорания на открытом воздухе; К - функция режима пожара (т.е. ПРВ или ПРН); Z i - формальный параметр, определяемый следующим образом:

(5.19)

Степень черноты задымленной среды рассчитывается по формуле:

(5.20)

где l = 3,6 λ - коэффициент пересчета оптического диапазона в диапазон инфракрасных волн.

Расходы приточно-вытяжной вентиляции G пр и G выт вычисляются по следующим формулам:

(5.21)

(5.2 2 )

где W ПР и W BblT - соответственно объемные производительности приточной и вытяжной систем. Расход огнетушащего вещества G 0 B полагается постоянным в интервале времени от момента включения системы пожаротушения до окончания запаса огнетушащих веществ и равным нулю вне этого интервала, а горючий материал расположен на прямоугольной площадке.

Дифференциальные уравнения (5.1) - (5.5) несколько отличаются от уравнений (1.34) - (1.38). Это обусловлено тем, что в рассматриваемой постановке задачи предполагается возможным принять следующие допущения:

V = const; n 1 =1; n 2 =1; n 3 =1; m =1

4. Выводы

Кроме того, в рассматриваемой здесь постановке задачи учитывается работа приточно-вытяжной вентиляции и подача в заданный момент времени газообразного огнетушащего вещества.

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.

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.

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Прогнозирование опасных факторов пожара

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении с электротехническими материалами: текстолит, карболит (доля горючего материала 12%). Вариант 77.

Программа исследовательского раздела: Исследовать развитие пожара в помещении при работе системы противодымной вентиляции. Расходы: приток – 36000 м 3 /час, вытяжка – 32000 м 3 /час. Время включения системы – 4 минут.

Выполнил: курсант факультета инженеров

пожарной безопасности,

3 курса, 101 взвода,

Н.А. Соловьев

Научный руководитель: начальник кафедры ГПН,

полковник внутренней службы,

кандидат технических наук,

Овсянников М. Ю.

Дата защиты: "___" май 2008 г.

Оценка _____________________

____________________________

(подпись научного руководителя)

Иваново 2008

Введение......................................................................................................3

1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии......................................................................................................5

1.1. Исходные данные......................................................................5

1.2. Описание интегральной математической модели.................7

1.3. Результаты численной реализации математической модели.......................................................................................................11

1.4. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар..................................................................................................17

2. Исследовательская работа..................................................................................................23

2.1. Исходные условия...............................................................................................23

2.2. Результаты прогнозирования ОФП и итоги исследования………………………………………………………….24

2.3. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар......................................................................................................26

Заключение..............................................................................................31

Приложения..............................................................................................33

Библиография...........................................................................................35

Введение

Научно обоснованное прогнозирование динамики опасных факторов пожара (ОФП) в помещении позволяет оценить обстановку на пожаре, послужить основой экономически оптимального и эффективного уровня обеспечения пожарной безопасности людей, объектов.

Методы математического моделирования пожара не только позволяют предсказать «будущее» развития пожара, но и восстановить картину уже происшедшего пожара, т.е. увидеть «прошлое», - провести экспертизу пожара при его расследовании.

Цель курсовой работы заключается в исследовании развития пожара в помещении, как при его свободном развитии, так и при определённом воздействии на пожар, т.е. изменении различных условий его развития.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

Определить:

Динамику опасных факторов пожара, изменения площади горения, координат плоскости равных давлений за весь период его развития (до τ = 120 мин, если горение не прекратилось раньше);

Время и значение максимальной температуры в помещении;

Время вскрытия оконных проёмов;

Критическую продолжительность пожара по достижению каждым из ОФП своих критических значений;

Необходимое время эвакуации из помещения;

Время достижения пороговых значений для оборудования, конструкций;

Оперативную обстановку на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар (τ = 12мин) и подачи первых стволов на тушение τ = 20 мин.);

Для исследовательской части определить:

Влияние вентиляции на основные параметры развития ОФП, в сравнении со свободным развитием.

Пути и средства достижения поставленных целей.

Для проведения научно обоснованного прогноза, используется интегральная математическая модель пожара, для заданных условий однозначности (характеристик помещения, горючей нагрузки и т.д.) путём решения системы дифференциальных уравнений.

Получить аналитическое решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений интегральной модели пожара в общем случае невозможно.

Достижение поставленных целей в прогнозировании ОФП в помещении возможно лишь путём численного решения системы дифференциальных уравнений пожара. Для изучения динамики ОФП служит компьютерный эксперимент, т.е. получение численного решения при помощи современных ЭВМ.

Для численной реализации математической модели используется программа INTMODEL, разработанная на кафедре «Инженерной теплофизики и гидравлики» Академии ГПС МЧС России.

Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.

Исходные данные.

Помещение для1-2 степени огнестойкости расположено в одноэтажном здании. Стены здания кирпичные, толщиной 630 мм, покрытие железобетонное, толщиной 100 мм. Полы деревянные. Вентиляция механическая приточно-вытяжная. При возникновении пожара отключается автоматически. Отопление центральное водяное. Противодымная защита помещения отсутствует.

К зданию пристроено складское помещение, отделённое от помещения с керосином противопожарной стеной первого типа.

Помещение имеет следующие размеры:

Длину a =10 м;

Ширину b = 8 м;

Высоту 2h = 3 м.

В наружных стенах здания по его длине расположены оконные проёмы по 2 с каждой стороны. Размерами 2,0 х 2,0 м. Окна расположены на высоте от пола до нижних краёв проёмов 0,5 м. Следовательно, координаты расположения нижних и верхних краёв оконных проёмов будут y н =0,5 и y в =2,5м соответственно. Суммарная ширина оконных проёмов 8 м.

Оконные проёмы остеклены листовым оконным стеклом. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении – T ок. = 300 ° С.

Двери эвакуационных выходов из помещения во время пожара открыты для эвакуации. Ширина двери – 0,8 м, высота –1,9 м, т.е. и м. Суммарная ширина дверных проёмов м.

Электротехнические материалы: текстолит, карболит (доля горючего материала 12%).

Площадь пола занятая горючим материалом составляет

где - площадь пола помещения, м 2 .

Общее количество материала пожарной нагрузки помещения , кг (масса материала) при , кг/м 2 находится по формуле

где - масса горючего материала на одном квадратном метре площади пола, занятой горючим материалом (), кг/м 2 .

Твёрдый горючий материал занимает площадку прямоугольной формы. Размеры сторон прямоугольника и определены из выражений

-- [ 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...»

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.

Цели лекции:

Литература

ПДЗ ОФП

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

Рекомендуем почитать

Поиск по сайту