прогнозирование опасных факторов. Прогнозирование опасных факторов пожара. Прогнозирование офп необходимо
 Скачать 4.12 Mb.
|
|
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; 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. Содержание должно включать в себя наименование всех глав, разделов и подразделов с указанием номеров страниц, на которых размещается их начало. 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; – материал ограждающих конструкций – железобетон и кирпич; – 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); ГН – горючая нагрузка; ГМ – горючий материал. 4. Рекомендации по выполнению курсовой работы В соответствии с вариантом задания в 1 главе курсовой работы произвести расчет исходных параметров горючей нагрузки в рассматриваемом помещении. 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. 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).Сделать описание и сравнительные выводы по полученным графикам, объяснить скачки на графиках (при их наличии). 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. 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). 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; Z – безразмерный параметр, вычисляемый по формуле:  , при H 6 м,где h – высота рабочей зоны, м; Н – высота помещения, м. Результаты расчетов ОФП для уровня рабочей зоны внести в таблицу в 5 главе курсовой работы. 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. 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. 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 по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» 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 2012 ЗАДАНИЕ 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
Срок сдачи: «____»__________ Слушатель____________________ Руководитель_______________ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||