КР по ПОФП. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении с турбинным маслом тп 22

• Название: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении с турбинным маслом тп 22
• Дата: 28.04.2023
• Размер: 0.59 Mb.
• Имя файла: КР по ПОФП.doc
• Тип: Программа; #1095455
• страница: 1 из 4

Министерство Российской федерации

по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям

и ликвидации последствий стихийных бедствий
Ивановский институт Государственной противопожарной службы
Кафедра государственного пожарного надзора

КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: Прогнозирование опасных факторов пожара
Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении с турбинным маслом ТП - 22 (доля горючего материала 0.05%). Вариант № 28.
Программа исследовательского раздела: Исследовать развитие пожара в помещении при работе системы противодымной вентиляции. Расход удаления дыма – 55000 м³/час. Время включения системы – 2 минуты.
Выполнил: студент факультета платных образовательных услуг

4 курса, 401 группы,

Е.С. Аринович.
Научный руководитель: преподаватель кафедры ГПН,

старший лейтенант внутренней службы,

Соловьёв Р.А.

Дата защиты: "___" декабря 2011 г.
Оценка _____________________

____________________________

(подпись научного руководителя)
И ваново 2008

Содержание

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......................................15

2. Исследовательская работа...............................................................17

2.1. Исходные условия...............................................................17

2.2. Результаты прогнозирования ОФП и итоги исследования……………………………………………………...….17

2.3. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар.......................................20

Заключение............................................................................................25

Приложения...........................................................................................27

Библиография........................................................................................29


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.

1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.

1.1. 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 =89 м;
  
• 
  ширину b = 86 м;
  
• 
  высоту 2h = 10 м.
  

В наружных стенах здания по его длине расположены оконные проёмы по 10 с каждой стороны. Размерами 3,0 х 3,0 м. Окна расположены на высоте от пола до нижних краёв проёмов 3,5 м. Следовательно, координаты расположения нижних и верхних краёв оконных проёмов будут y_н =3,5 и y_в =9,5м соответственно. Суммарная ширина оконных проёмов 60 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 – 1,3 м, высота –2,1 м, т.е. и м. Суммарная ширина дверных проёмов м.

Горючий материал – Турбинное масло ТП - 22. Доля площади занятая горючим материалом φ_г =21%.

Площадь пола занятая горючим материалом составляет:

F_пол =φ_гF_пол/100% = φ_г(a*b)/100% = 0,05%*(89*86)/100%=382,7 м², (1)

где F_пол= а x b – площадь пола помещения, м².

Общее количество материала пожарной нагрузки помещения м₀, кг (масса материала) при Р₀ =60, кг/м² находиться по формуле:

М₀=Р₀F_гм = 60*382,7=22962 кг, (2)

где Р₀ – масса горючего материала на одном квадратном метре площади пола занятой горючим материалом (F_гм), кг/м².

Твердый горючий материал занимает площадку прямоугольной формы. Размеры сторон прямоугольника l₁ и l₂ определены из выражений

l₁ =a*_{ } = 89*_{ }=19 м; (3)

l₂=b*_{ }= 86*_{ }=18,1м. (4)

Место возникновения пожара (очага пожара) принимать в центре площади занятой горючим материалом.

Внешние атмосферные условия:

• 
  ветер отсутствует;
  
• 
  температура Т_а=290 К, t_a=17 ⁰С;
  
• 
  давление (на уровне y=h) P_a=760 мм рт. ст., Р_а=101325 Па.
  

Свойства горючей нагрузки помещения:

• 
  низшая теплота сгорания _{ } =41900,0 кДж/кг; (41,9 МДж/кг);
  
• 
  линейная скорость распространения пламени по жидкому горючему материалу (ТГМ) v_л =0,0071 м/с;
  
• 
  удельная скорость выгорания на открытом воздухе
  

(_уд)₀ =0,03000 кг/(м² с);

• 
  дымообразующая способность D = 243,0 Нп м²/кг;
  
• 
  потребление кислорода (О₂) L₁ = - 0,2820 кг/кг;
  
• 
  выделение:
  
• 
  оксид углерода (IV) (CO₂) L₂ co₂=0,70000 кг/кг;
  
• 
  диоксид углерода (II) (CO) L₂ co =0,12200 кг/кг.
  

Параметры состояния газовой среды в помещении перед пожаром приняты равными параметрам наружного воздуха.

1.2. Описание интегральной математической модели.

Основная система дифференциальных уравнений интегральной математической модели пожара в помещении, описывающих процесс изменения состояния среды, заполняющей помещение, имеет вид:

, (1.5)

(1.6)

; (1.7)

; (1.8)

(1.9)

, (1.10)

где - объем первого помещения, м³;

- среднеобъемная плотность газовой среды в первом помещении, кг/м³;

- время, с;

- скорость выгорания (скорость газификации) горючего материала в рассматриваемый момент времени, в первом помещении, кг/с;

- массовый расход поступающего воздуха из окружающей атмосферы в помещение, который имеет место в рассматриваемый момент времени процесса развития пожара, кг/с;

- массовый расход газов, покидающих помещение через проемы в рассматриваемый момент времени, кг/с;

и - массовые расходы, создаваемые приточно-вытяжной вентиляцией, кг/с;

- массовый расход огнетушащего вещества, кг/с;

- среднеобъемное давление, Н/м²

- отношение изобарной и изохорной теплоемкостей идеального газа (показатель адиабаты);

- коэффициент полноты сгорания ( );

- низшая теплота сгорания, Дж/кг;

- энтальпия продуктов газификации горючего материала, Дж/кг;

, , - изобарные теплоемкости воздуха, газов в помещении и огнетушащего вещества (инертного газа) соответственно, Дж/(кг К);

, , - температура воздуха ( ), газовой среды в первом помещении и огнетушащего вещества соответственно, К;

- тепловой поток, поглощаемый ограждающими конструкциями, Вт;

- тепловой поток, излучаемый через проемы, Вт;

- тепловой поток, поступающий от системы отопления, Вт;

- среднеобъемная парциальная плотность кислорода, кг/м³;

- стехиометрический коэффициент для кислорода (количество кислорода, необходимое для сгорания единицы массы горючего материала), кг/кг;

- парциальная плотность кислорода в поступающем воздухе, кг/м³;

- плотность атмосферы (воздуха) ( ), кг/м³;

- среднеобъемная парциальная плотность токсичного продукта горения, кг/м³;

- стехиометрический коэффициент для продукта горения (количество продукта горения, образующегося при сгорании единицы массы горючего материала), кг/кг;

- среднеобъемная оптическая плотность дыма, Нп/м.

- дымообразующая способность Нп-м²/кг;

- коэффициент седиментации (оседание) частиц дыма на поверхностях ограждающих конструкций, Нп/с;

- площадь поверхности ограждений (потолка, пола, стен), м².

Анализ исходных данных показывает, что в уравнениях (1.5) –(1.10) можно положить

=0, =0, =0, =0. (1.11)

Для решения задачи об исследовании опасных факторов пожара, когда среднеобъемное давление в помещении изменяется в небольших пределах, с достаточной точностью можно принять левую часть уравнения (1.6) равной нулю, т.е.

. (1.12)

Кроме этого, учитывая, что , величиной можно пренебречь.

С учётом условий (1.11), (1.12) и задачи определения парциальных плотностей токсичных газов: диоксида углерода, оксида углерода уравнения пожара запишутся в следующем виде

, (1.13)

; (1.14)

; (1.15)

; (1.16)

; (1.17)

. (1.18)

, (1.19)

Начальные условия для дифференциальных уравнений записываются следующим образом:

при .

(1.20)

где - начальная температура в помещении ( по условию), К;

- газовая постоянная воздуха, Дж/(кг К);

- атмосферное давление на уровне половины высоты помещения, Па.

В общем случае система обыкновенных дифференциальных уравнений пожара является жёсткой и решается численными методами с использованием ЭВМ. Для интегрирования системы уравнений пожара с заданными начальными условиями используется процедура Рунге-Кутта.

Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении проводится с использованием программы INTMODEL, разработанной на кафедре Инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России. В программе использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.