прогнозирование опасных факторов. Прогнозирование опасных факторов пожара. Прогнозирование офп необходимо

• Название: Прогнозирование офп необходимо
• Анкор: прогнозирование опасных факторов
• Дата: 13.02.2022
• Размер: 4.12 Mb.
• Имя файла: Прогнозирование опасных факторов пожара.rtf
• Тип: Документы; #360654
• страница: 2 из 4

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 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 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 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 ;

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 20⁰C = 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;

µ = 0;

Х = 0,23;

Х = 0;

Х = 0;
р = Р /R_* Т = _……. (требуется рассчитать плотность воздуха, подставив его индивидуальную газовую постоянную).
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
Интегральная математическая модель пожара в помещении разработана на основе уравнений пожара, изложенных в работах [1, 2, 5]. Эти уравнения вытекают из основных законов физики: закона сохранения 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, м³; с_m – среднеобъемная плотность газовой среды кг/м³; 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(p₁)/dф = x_1вG_B – x₁n₁G_r – ш L₁Ю, (2)
где x₁ – среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении; х_1в – концентрация кислорода в уходящих газах; n₁ – коэффициент, учитывающий отличие концентрации кислорода в уходящих газах х_1г от среднеобъёмного значения x₁, n₁ = х_1г/x₁; L₁ – скорость потребления кислорода при горении, p₁ – парциальная плотность кислорода в помещении;

уравнение баланса продуктов горения :
Vd(p₂)/dф = ш L₂Ю – x₂n₂G_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; р₂ – парциальная плотность продуктов горения в помещении;

уравнение баланса оптического количества дыма в помещении :
Vd ( )/d =Dш – n₄ G_r/ р_m – к_cS_w, (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= м_mг /м_m;

уравнение баланса энергии U:
dU/dф = Q^p_нш + i_гш + С_рвТ_вG_в – С_рТ_mm G_r – Q_w, (5)
где P_m – среднеобъемное давление в помещении, Па; С_рm, 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_рm,
m = С_ргТ_г/С_рmТ_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_mR_mT_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.
3. 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, мин	Температура tm, 0С	Оптическая плотность дыма µm, Нп/м	Дальность видимости lm, м	, масс.%	, масс.%	, масс.%	сm, кг/м3	Нейтральная плоскость – ПРД Y*, м	Gв, кг/с	Gг, кг/с	ДP, Па	Sпож, м2
0	20	0	64,62	23	0	0	1,2053	1,5	0,008	0,008	0	0
1	20	0	64,62	22,999	0	0	1,205	1,15	0,16	0,329	0,01	0,2
2	21	0	64,62	22,994	0	0,003	1,2026	1,04	0,41	1,065	0,05	0,8
3	22	0	64,62	22,98	0	0,009	1,1962	0,96	0,676	2,072	0,18	1,8
4	25	0	64,62	22,951	0	0,022	1,1841	0,91	0,949	3,248	0,43	3,19
5	30	0	64,62	22,903	0	0,045	1,1658	0,89	1,237	4,49	0,82	4,99
6	36	0	64,62	22,829	0,001	0,078	1,1412	0,87	1,548	5,702	1,34	7,18
7	45	0	64,62	22,724	0,001	0,127	1,1109	0,88	1,89	6,811	1,97	9,78
8	55	0	64,62	22,58	0,002	0,192	1,076	0,89	2,26	7,772	2,68	12,77
9	67	0	64,62	22,391	0,003	0,279	1,0385	0,91	2,65	8,556	3,42	16,17
10	81	0	64,62	22,149	0,004	0,39	0,9976	0,91	2,931	9,391	4,27	19,97
11	97	0,001	64,62	21,845	0,005	0,53	0,9541	0,91	3,26	10,051	5,15	24,17
12	115	0,001	64,62	21,471	0,006	0,702	0,9095	0,93	3,631	10,527	6,01	28,78
13	135	0,001	64,62	21,019	0,008	0,911	0,8655	0,95	4,036	10,825	6,83	33,81
14	156	0,001	64,62	20,483	0,01	1,161	0,8235	0,98	4,466	10,967	7,57	39,25
15	177	0,001	64,62	19,862	0,013	1,455	0,7846	1,01	4,915	10,977	8,22	45,11
16	198	0,002	64,62	19,158	0,016	1,795	0,7499	1,04	5,372	10,882	8,74	51,41
17	218	0,003	64,62	18,382	0,02	2,18	0,7202	1,08	5,837	10,701	9,14	58,14
18	235	0,004	64,62	17,554	0,023	2,608	0,6959	1,12	6,298	10,463	9,41	65,29
19	248	0,006	64,62	16,702	0,028	3,075	0,6774	1,16	6,737	10,196	9,55	72,87
20	258	0,009	64,62	15,859	0,032	3,571	0,6648	1,19	7,146	9,916	9,59	80,83
21	264	0,013	64,62	15,058	0,037	4,088	0,6577	1,23	7,505	9,647	9,53	89,13
22	266	0,018	64,62	14,327	0,041	4,612	0,6553	1,26	7,797	9,408	9,41	97,71
23	265	0,025	64,62	13,68	0,046	5,134	0,6568	1,28	8,028	9,198	9,25	106,5
24	261	0,033	64,62	13,121	0,051	5,645	0,6612	1,3	8,129	9,078	9,1	115,41
25	256	0,042	57,08	12,648	0,055	6,138	0,6676	1,3	8,08	9,069	8,99	124,38
26	250	0,051	46,75	12,251	0,059	6,611	0,6748	1,33	8,334	8,795	8,7	133,33
27	245	0,06	39,47	11,918	0,064	7,06	0,6824	1,43	9,234	7,997	8,05	141,51
28	243	0,07	34,01	11,599	0,068	7,526	0,6849	2,07	16,03	3,653	4,76	149,08
29	241	0,08	29,79	11,337	0,072	7,976	0,6874	2,1	16,318	3,487	4,59	156,38
30	237	0,09	26,58	11,132	0,075	8,39	0,6925	2,03	15,435	3,892	4,9	163,28
31	232	0,099	24,14	10,97	0,079	8,765	0,6999	1,85	13,383	4,978	5,69	169,74
32	225	0,107	22,3	10,848	0,082	9,095	0,7092	1,54	10,063	7,114	7,1	175,72
33	219	0,114	20,92	10,758	0,084	9,384	0,7185	1,35	8,184	8,521	7,87	181,31
34	214	0,12	19,86	10,675	0,087	9,654	0,7259	1,3	7,641	8,919	8,01	186,62
35	210	0,125	19,02	10,595	0,089	9,912	0,7314	1,28	7,454	9,029	7,99	191,74
36	207	0,13	18,31	10,519	0,091	10,157	0,7358	1,28	7,381	9,049	7,94	196,69
37	205	0,134	17,71	10,448	0,093	10,392	0,7394	1,27	7,331	9,057	7,89	201,5
38	203	0,138	17,2	10,384	0,095	10,615	0,7424	1,27	7,285	9,066	7,85	206,18
39	201	0,142	16,75	10,324	0,097	10,827	0,745	1,27	7,244	9,075	7,82	210,76
40	200	0,146	16,35	10,269	0,099	11,03	0,7473	1,27	7,207	9,084	7,79	215,24
41	198	0,149	15,99	10,219	0,101	11,223	0,7492	1,26	7,174	9,092	7,76	219,62
42	197	0,152	15,68	10,172	0,103	11,408	0,751	1,26	7,144	9,1	7,74	223,92
43	196	0,155	15,39	10,128	0,104	11,584	0,7526	1,26	7,117	9,108	7,72	228,14
44	196	0,157	15,13	10,088	0,106	11,753	0,754	1,26	7,092	9,115	7,71	232,3
45	195	0,16	14,89	10,049	0,107	11,914	0,7552	1,26	7,07	9,121	7,69	236,38
46	194	0,162	14,68	10,013	0,109	12,069	0,7563	1,26	7,05	9,127	7,68	240,4
47	193	0,164	14,48	9,979	0,11	12,217	0,7573	1,26	7,031	9,133	7,67	244,36
48	189	0,166	14,35	10,055	0,11	12,249	0,7653	1,44	8,573	7,684	6,73	248,07
49	174	0,163	14,57	10,416	0,108	11,957	0,7895	1,57	9,439	6,695	5,85	250,96
50	157	0,157	15,2	10,926	0,103	11,472	0,8208	1,65	9,814	5,997	5,09	253,06
51	140	0,147	16,2	11,505	0,098	10,892	0,8558	1,72	9,927	5,413	4,4	254,53
52	123	0,136	17,52	12,104	0,093	10,283	0,8929	1,77	9,838	4,897	3,77	255,54
53	106	0,124	19,13	12,692	0,087	9,689	0,9308	1,81	9,558	4,445	3,2	256,22
54	92	0,113	21,01	13,244	0,082	9,137	0,9681	1,84	9,099	4,061	2,69	256,66
55	79	0,103	23,15	13,746	0,078	8,642	1,0035	1,86	8,495	3,74	2,26	256,95
56	68	0,093	25,55	14,191	0,074	8,208	1,036	1,86	7,795	3,47	1,89	257,14
57	59	0,084	28,21	14,578	0,07	7,835	1,0647	1,83	6,921	3,341	1,62	257,25
57,5	55	0,08	29,75	14,759	0,069	7,662	1,0777	1,81	6,517	3,262	1,49	257,3