Курсовая работа: Математическое моделирование динамики опасных факторов пожара в помещении

Научно обоснованное прогнозирование динамики опасных факторов пожара (ОФП) в помещении является основой экономически оптимального и эффективного уровня обеспечения пожарной безопасности людей, объектов.

Дата добавления на сайт: 23 февраля 2025
Содержание

Введение
. Исходные данные
2. Описание интегральной и зонной математических моделей развития пожара в помещении
3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении с использованием интегральной математической модели пожара
. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей
. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение
. Расчет огнестойкости ограждающих строительных конструкций с учетом параметров реального пожара
. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении с использованием зонной математической модели пожара
Заключение
Список литературы

Введение

Научно обоснованное прогнозирование динамики опасных факторов пожара (ОФП) в помещении является основой экономически оптимального и эффективного уровня обеспечения пожарной безопасности людей, объектов.
Научные методы прогнозирования ОФП основываются на математическом моделировании пожара. Эти методы не только позволяют предсказать развитие пожара, но и восстановить картину уже происшедшего пожара.
Математические модели развития пожара в помещении описывают в самом общем виде изменения параметров состояния среды, ограждающих конструкций и элементов оборудования с течением времени.
Они позволяют обосновать и разработать объёмно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений с учётом обеспечения безопасной эвакуации людей, решить вопросы, связанные с применением средств автоматической пожарной сигнализации, пожаротушения и др.
Различают два основных подхода (принципа) математического моделирования пожаров в зависимости от описания параметров состояния газовой среды в помещениях: интегральный и дифференциальный.
Интегральный метод моделирования основан на моделировании пожара в помещении на уровне усреднённых характеристик (среднеобъёмных параметров, которыми характеризуются условия в объёме пространства: температура, давление, состав газовой среды и т.д. для любого момента времени).
Дифференциальное (полевое) моделирование основано на описании состояния газовой среды для элементарных объёмов, на которые разбивается изучаемая область пространства.
Дифференциальное моделирование позволяет получить локальные значения термодинамических параметров пожара (плотность, температуру газовой среды, скорость движения газа, концентрации компонентов газовой среды, оптическую плотность дыма - натуральный показатель ослабления света в дисперсной среде), где независимыми аргументами являются время и координаты конкретного элементарного объёма пространства в помещении.
Основу зонных моделей пожара составляет совокупность нескольких систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Средние параметры состояния среды в каждой зоне являются искомыми функциями, независимым аргументом является время. В общем случае искомыми функциями являются также координаты, определяющие положения границ характеризующих зоны.

1.Исходные данные

Краткая характеристика объекта
Склад для хранения пищевой промышленности (рис, гречиха, пшеница, мука) Размеры склада в плане:
- ширина =9 м;
- длина = 12 м;
- высота = 3,6 м.
План склада показан на рис.1.1


Рис. 1.1 План склада для хранения

В наружных стенах помещения цеха имеется 3 одинаковых оконных проема, один из которых открытый. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема = 0,8 м. Высота оконных проемов = 1,8 м. Ширина каждого оконного проема = 2 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300 0C.
Склад для хранения имеет два одинаковых дверных проема. Их ширина равна 0,8 м и высота 1,9 м. При пожаре дверные проемы открыты.
Полы склада бетонные, с асфальтовым покрытием.
Горючий материал представляет собой крупы. Горючий материал расположен на полу. Размер площадки, занятой горючим материалом: длина - 10 м, ширина - 5 м. Количество горючего материала составляет 1300 кг.
Сбор исходных данных
Геометрические характеристики объекта
Выбирается положение центра ортогональной системы координат в левом нижнем углу помещения на плане (рис. 1.1). Координатная ось x направлена вдоль длины помещения, ось y - вдоль его ширины, ось z - вертикально вдоль высоты помещения.
Геометрические характеристики:
помещение: длина L = 12 м; ширина В = 9 м; высота Н = 3,6 м.
двери (количество дверей Nдo=2): высота hд1,2 = 1,9 м; ширина bд1,2 = 0,8 м; координаты левого нижнего угла двери: уд1 = 0 м; хд1 = 2 м; уд2 = 9 м; хд2 = 10 м;
открытые окна (количество открытых окон Nоo= 1): высота hоo1 = 1,8 м; ширина bоo1 = 2 м; координаты одного нижнего угла окна: xоo1 = 0 м; уоo1 = 3 м; zоo1 = 0,8 м;
закрытые окна (количество закрытых окон Nзo=2): высота hзo1,2 = 1,8 м; ширина bзo1,2 = 2 м; координаты одного нижнего угла окна: xзo1= 12 м; yзo1= 1,5 м; zзо1 = 0,8 м; температура разрушения остекления Tкр = 300оС; xзo2= 12 м; yзo1= 6 м; zзо1 = 0,8 м; температура разрушения остекления Tкр = 250оС;
Свойства горючей нагрузки.
Свойства горючей нагрузки выбираем по типовой базе горючей нагрузки (склад для хранения пищевой промышленности (Рис, гречиха, пшеница, мука):
низшая рабочая теплота сгорания Qрн = 17 МДж/кг;
скорость распространения пламени wлс = 0,005 м/с;
удельная скорость выгорания Yо = 0,008 кг/(м2Чс);
удельное дымовыделение Dопг = 1096 НпЧм2/кг;
удельное потребление кислорода при горении LО2 = -0,968 кг/кг;
выделение окиси углерода LСО=0,163 кг/кг;
выделение двуокиси углерода LСО2=0,812 кг/кг;
Остальные характеристики горючей нагрузки:
суммарная масса горючей нагрузки Мо= 1300 кг;
длина открытой поверхности lпн = 10 м;
ширина открытой поверхности bпн = 5 м;
высота открытой поверхности от уровня пола hпн = 0 м;
Начальные и граничные условия.
Задаемся начальными и граничными условиями:
температура газовой среды помещения равна Tm0 =19 оС;
температура наружного воздуха составляет Ta = -23 оС;
давления в газовой среде помещения и наружном воздухе на уровне пола равны pa=101300 Па.
Выбор сценария развития пожара.
Место возникновения горения расположено в центре площадки, занятой ГМ.

. 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

Gпр = 0; Gвыт = 0;
Gов = 0; Qo = 0,
где Gпр и Gвыт - расходы приточного и вытяжного вентиляторов;
Gов - расход газообразного огнетушащего вещества; Qo - тепловой поток, излучаемый системой отопления.
Для пожара при заданных условиях можно принять в уравнении энергии, что

= 0.

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, мз;
ρm, Tm, pm - соответственно среднеобъемные плотность, температура и давление;
μm- среднео6ъемная оптическая плотность дыма, Нп/м;
æ = Xm/L - приведенная среднеобъемная концентрация продукта горения;02 - среднео6ъемная концентрация кислорода.
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 приложенную область пространства, область восходящего над горением потока нагретых газов и область незадымленной холодной части.
Зонные математические модели в основном используются для исследования динамики опасных факторов пожара в начальной стадии пожара. В начальной стадии распределение параметров состояния газовой среды по объему помещения характеризуется большой неоднородностью (неравномерностью). В этот период (отрезок) времени пространство внутри помещения можно условно поделить на ряд характерных зон с существенно различающимися температурами и составами газовых сред. Границы этих зон по мере развития пожара не остаются неизменными и неподвижными. В течение времени геометрическая конфигурация зон меняется и сглаживается контрастное различие параметров состояния газа в этих зонах. В принципе, пространство внутри помещения можно разбить на любое число зон. В этой главе рассмотрим простейшую зонную модель пожара, которая применима при условиях, когда размеры очага горения значительно меньше размеров помещения. Процесс развития пожара можно представить? следующим образом. После воспламенения горючих веществ образующиеся газообразные продукты устремляются вверх, образуя над очагом, горения конвективную струю. Достигнув потолка помещения, эта струя растекается, образуя припотолочный слой задымленного газа. В течение времени толщина этого слоя увеличивается.
В соответствии с вышесказанным в объеме помещения можно выделить три характерные зоны: конвективную колонку над очагом пожара, припотолочный слой нагретого газа и воздушную зону с практически неизменными параметрами состояния, равными своим начальным значениям. Математическая модель пожара, базирующаяся на разбиении пространства на характерные области, получила название трехзонной модели. Схема этой модели показана на рис. 5.1.



На этой схеме использованы следующие обозначения:
ук - координата нижней границы припотолочного слоя, отсчитываемая от поверхности горения;
удв - высота дверного проема;э - эквивалентный диаметр очага горения;
h - высота помещения;- поток газа, поступающего в припотолочный слой из конвективной колонки, кг-с";поток воздуха, поступающий в колонку, из зоны III, кг-с-1;- поток вытесняемого газа из помещения, кг-с';
- скорость выгорания, кг-с-1;
- расстояние от пола до поверхности горения, м.
В дальнейшем ограничимся рассмотрением первой фазы начальной стадии пожара. Под понятием "первая фаза начальной стадии пожара" подразумевается отрезок времени, в течение которого нижняя граница припотолочного слоя непрерывно опускаясь** достигает верхнего края дверного проема. При первой фазе начальной стадии пожара нагретые газы лишь накапливаются в припотолочной зоне. При второй фазе нижняя граница II зоны расположена ниже верхнего края дверного проема, С наступлением второй фазы начинается процесс истечения нагретых газов из помещения через дверной проем. До наступления этой фазы имеет место лишь вытеснение (через дверной проем) холодного воздуха из III зоны.

3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

Для прогнозирования динамики ОФП использована интегральная математическая модель пожара, которую реализует программа INТМОDЕL. В этой программе для численного решения системы дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.
Для введения исходных данных в компьютер нужно выбрать пункт "данные" главного меню. Режим редактирования позволяет изменить численные значения входных параметров, для их ввода используются цифровые клавиши. После задания всех исходных данных необходимо вернуться в главное меню и выбрать пункт с названием "счет". После этого программа переходит в режим счета. Счет прекращается, если поступит команда об остановке, или "выгорит" весь горючий материал.
Полностью исходные данные для расчетов представлены в табл. 3.1. Результаты расчета динамики опасных факторов пожара на складе для хранения представлены в таблицах 3.2 - 3.5.

Таблица 3.1
Исходные данные для расчета динамики опасных факторов пожара в помещении

Атмосфера: Давление, мм рт. ст Температура, °С	760
	-23
Помещение: Длина, м Ширина, м Высота, м	12 9 3,6
Температура, °С	19
Количество проемов, шт	5
Координаты первого проема: нижний срез, м верхний срез, м ширина, м вскрытие, °С	0 1,9 0,8 19
Координаты второго проема: нижний срез, м верхний срез, м ширина, м вскрытие, °С	0 1,9 0,8 19
Координаты третьего проема: нижний срез, м верхний срез, м ширина, м вскрытие, °С	0,8 2,6 2 19
Координаты четвертого проема: нижний срез, м верхний срез, м ширина, м вскрытие, °С	0,8 2,6 2 300
Координаты пятого проема: нижний срез, м верхний срез, м ширина, м вскрытие, °С	0,8 2,6 2 250
Горючая нагрузка: Вид горючей нагрузки: крупы (рис, мука, гречиха, пшеница) Длина; м Ширина, м Количество, кг Выделение тепла, МДж·кг-1 Потребление О2, кг·кг-1 Дымовыделение, Нп·м2·кг-1 Выделение СО, кг·кг-1 Выделение С02, кг·кг-1 Скорость выгорания, кг/м2 ·час Линейная скорость пламени, мм·с	10 5 1300 17 0,968 1096 0,163 0,812 28,8 5

Таблица 3.2
Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Время, мин	Т-ра, оС	Конц. О2, масс.%	Задымл. Нп/м	Дальн. вид., м	Конц. СО, масс. %	Конц. СО2 масс. %	Конц. ОВ масс. %
0	19	23	0	15	0	0	77
1	19	22,999	0,001	15	0	0	77
2	20	22,995	0,007	15	0,001	0,004	76,996
3	22	22,981	0,024	15	0,003	0,014	76,987
4	25	22,955	0,057	15	0,007	0,034	76,968
5	30	22,91	0,109	15	0,013	0,066	76,937
6	38	22,842	0,184	12,96	0,023	0,117	76,889
7	47	22,745	0,284	8,39	0,038	0,188	76,821
8	58	22,612	0,411	5,79	0,058	0,287	76,728
9	71	22,439	0,567	4,20	0,083	0,415	76,607
10	85	22,227	0,743	3,20	0,115	0,571	76,458
11	99	21,982	0,938	2,54	0,151	0,753	76,286
12	113	21,705	1,155	2,06	0,192	0,959	76,091
13	126	21,398	1,398	1,70	0,238	1,187	75,874
14	139	21,063	1,678	1,42	0,289	1,438	75,637
15	151	20,701	2,011	1,18	0,343	1,71	75,379
16	163	20,315	2,415	0,99	0,402	2,003	75,101
17	174	19,908	2,918	0,82	0,465	2,315	74,805
18	183	19,502	3,537	0,67	0,528	2,631	74,505
18,30	185	19,384	3,745	0,64	0,547	2,724	74,417
19	189	19,117	4,274	0,56	0,589	2,936	74,215
20	193	18,754	5,133	0,46	0,648	3,229	73,938
21	196	18,414	6,125	0,39	0,705	3,511	73,671
22	198	18,092	7,258	0,33	0,759	3,783	73,412
23	200	17,789	8,538	0,28	0,812	4,047	73,162
24	202	17,503	9,968	0,24	0,864	4,303	72,92
25	203	17,234	11,549	0,21	0,914	4,551	72,684
26	204	16,98	13,279	0,18	0,962	4,792	72,455
27	205	16,741	15,152	0,16	1,009	5,027	72,233
28	206	16,517	17,161	0,14	1,055	5,255	72,017
29	207	16,307	19,295	0,12	1,099	5,475	71,808
30	208	16,11	21,542	0,11	1,142	5,69	71,605
31	208	15,926	23,886	0,1	1,184	5,897	71,408
32	209	15,755	26,31	0,09	1,224	6,098	71,218
33	209	15,596	28,796	0,08	1,263	6,291	71,034
34	209	15,455	31,308	0,08	1,299	6,471	70,864
35	207	15,407	33,461	0,07	1,319	6,571	70,769
36	207	15,364	35,354	0,07	1,338	6,663	70,681
37	207	15,326	37,029	0,06	1,355	6,748	70,601
38	207	15,294	38,515	0,06	1,37	6,825	70,528
39	207	15,266	39,832	0,06	1,384	6,894	70,463
40	207	15,242	40,997	0,06	1,396	6,956	70,404
41	207	15,223	42,025	0,06	1,408	7,012	70,351
42	207	15,207	42,928	0,06	1,418	7,062	70,304
43	207	15,194	43,72	0,05	1,426	7,106	70,262
44	207	15,183	44,41	0,05	1,434	7,145	70,225
45	207	15,175	45,01	0,05	1,441	7,18	70,192
46	207	15,168	45,529	0,05	1,447	7,211	70,162
47	208	15,163	45,977	0,05	1,453	7,238	70,137
48	208	15,159	46,361	0,05	1,458	7,262	70,114
49	208	15,156	46,69	0,05	1,462	7,283	70,094
50	208	15,154	46,971	0,05	1,466	7,302	70,076
51	208	15,152	47,209	0,05	1,469	7,319	70,061
52	211	15,105	47,485	0,05	1,481	7,376	70,006
53	219	15,026	48,278	0,05	1,5	7,472	69,915
54	216	15,08	48,743	0,05	1,493	7,437	69,948
55	213	15,114	48,96	0,05	1,489	7,417	69,967
56	212	15,135	49,029	0,05	1,487	7,406	69,977
57	203	15,206	49,008	0,05	1,474	7,344	70,036
58	187	15,389	48,305	0,05	1,439	7,17	70,201
59	166	15,705	46,422	0,05	1,378	6,864	70,491
60	145	16,087	43,615	0,05	1,303	6,492	70,844
61	125	16,483	40,296	0,06	1,225	6,105	71,211
62	108	16,865	36,807	0,06	1,151	5,733	71,563
63	94	17,218	33,368	0,07	1,082	5,391	71,888
64	82	17,538	30,101	0,08	1,02	5,081	72,181
65	72	17,827	27,065	0,09	0,964	4,803	72,445
66	64	18,088	24,282	0,1	0,914	4,554	72,682
67	57	18,323	21,745	0,11	0,869	4,329	72,895
68	52	18,535	19,442	0,12	0,829	4,127	73,086
69	48	18,729	17,369	0,14	0,791	3,943	73,261
70	44	18,91	15,508	0,15	0,757	3,772	73,423
71	41	19,078	13,842	0,17	0,725	3,613	73,573
72	39	19,235	12,352	0,19	0,696	3,465	73,714
73	37	19,384	11,021	0,22	0,668	3,326	73,846
74	35	19,524	9,833	0,24	0,641	3,195	73,97
75	33	19,657	8,772	0,27	0,616	3,071	74,088
76	32	19,783	7,825	0,3	0,593	2,953	74,199
77	30	19,903	6,981	0,34	0,57	2,842	74,305
78	29	20,017	6,228	0,38	0,549	2,736	74,406
79	28	20,126	5,556	0,43	0,529	2,635	74,502
80	27	20,23	4,957	0,48	0,509	2,538	74,593
81	26	20,33	4,422	0,54	0,491	2,446	74,681
82	26	20,425	3,946	0,6	0,473	2,358	74,764
82,5	25	20,472	3,727	0,64	0,465	2,315	74,805

Таблица 3.3
Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Время,	Плотн. газа,	Изб. давл.,	Высота ПРД,	Пpиток	воздуха	Истечение	газа	СкВыг
мин	кг/м3	Па	м	м3/с	кг/с	м3/с	кг/с	г/с
0	1,21	33,03	1,42	1,881	2,657	2,197	2,657	0
1	1,21	33,1	1,41	1,85	2,614	2,235	2,703	1,60
2	1,21	33,62	1,38	1,772	2,503	2,357	2,843	6,50
3	1,20	34,92	1,34	1,671	2,36	2,565	3,076	14,70
4	1,1853	37,25	1,29	1,573	2,222	2,853	3,382	26,10
5	1,1649	40,7	1,25	1,497	2,114	3,204	3,732	40,9
6	1,1377	45,26	1,21	1,453	2,052	3,597	4,092	58,9
7	1,1048	50,78	1,18	1,444	2,039	4,01	4,43	80,2
8	1,0673	57,03	1,16	1,465	2,069	4,428	4,726	104,9
9	1,0275	63,61	1,16	1,535	2,168	4,786	4,917	129,8
10	0,9877	70,15	1,17	1,653	2,335	5,057	4,995	151,6
11	0,9504	76,23	1,19	1,788	2,526	5,266	5,005	172,7
12	0,9164	81,76	1,20	1,919	2,71	5,443	4,987	193,7
13	0,8858	86,74	1,21	2,036	2,876	5,603	4,963	215
14	0,8583	91,21	1,22	2,136	3,017	5,757	4,941	237
15	0,8334	95,26	1,23	2,22	3,136	5,908	4,924	259,7
16	0,8108	98,94	1,24	2,29	3,235	6,059	4,912	283,4
17	0,7905	102,21	1,25	2,388	3,373	6,137	4,851	305,2
18	0,7752	104,58	1,27	2,539	3,586	6,066	4,702	319,4
18,30	0,7717	105,04	1,28	2,574	3,636	6,043	4,666	322,3
19	0,7653	106,08	1,29	2,658	3,755	5,986	4,581	329,7
20	0,7588	107,08	1,30	2,722	3,845	5,959	4,522	339,7
21	0,7542	107,81	1,31	2,755	3,892	5,96	4,495	349,6
22	0,7506	108,38	1,31	2,774	3,918	5,973	4,483	359,4
23	0,7476	108,86	1,31	2,785	3,934	5,989	4,478	369,1
24	0,7451	109,27	1,31	2,793	3,945	6,007	4,476	378,7
25	0,7429	109,64	1,31	2,799	3,954	6,023	4,475	388,2
26	0,7409	109,95	1,31	2,804	3,961	6,039	4,474	397,6
27	0,7392	110,23	1,31	2,808	3,967	6,052	4,474	406,7
28	0,7378	110,47	1,31	2,812	3,972	6,063	4,473	415,6
29	0,7365	110,67	1,31	2,816	3,977	6,072	4,473	424,3
30	0,7355	110,84	1,31	2,818	3,981	6,08	4,472	432,6
31	0,7347	110,97	1,31	2,821	3,984	6,087	4,472	440,5
32	0,734	111,08	1,31	2,825	3,99	6,088	4,469	447,9
33	0,7335	111,17	1,31	2,816	3,977	6,109	4,481	455,9
34	0,7338	111,84	1,20	2,251	3,179	7,101	5,211	510
35	0,7359	114,31	0,78	0,718	1,015	11,451	8,427	694
36	0,7368	114,28	0,76	0,693	0,979	11,614	8,557	701,4
37	0,7372	114,33	0,74	0,669	0,945	11,782	8,686	709,3
38	0,7374	114,42	0,72	0,645	0,911	11,947	8,81	717,3
39	0,7373	114,54	0,71	0,623	0,881	12,101	8,922	724,9
40	0,7372	114,66	0,69	0,604	0,853	12,243	9,025	731,9
41	0,737	114,78	0,68	0,587	0,829	12,367	9,114	738,1
42	0,7367	114,9	0,67	0,572	0,808	12,476	9,191	743,6
43	0,7365	115	0,66	0,56	0,791	12,569	9,257	748,2
44	0,7363	115,09	0,65	0,549	0,776	12,647	9,312	752,2
45	0,7361	115,17	0,64	0,541	0,764	12,711	9,357	755,5
46	0,7359	115,24	0,64	0,534	0,754	12,764	9,394	758,2
47	0,7358	115,29	0,63	0,528	0,746	12,807	9,423	760,3
48	0,7356	115,34	0,63	0,524	0,74	12,842	9,447	762,1
49	0,7355	115,38	0,63	0,52	0,735	12,869	9,466	763,5
50	0,7355	115,41	0,63	0,517	0,731	12,89	9,48	764,6
51	0,7354	115,43	0,62	0,515	0,728	12,908	9,492	765,5
52	0,7303	108,18	1,83	6,203	8,762	2,252	1,645	247,8
53	0,7195	119,84	0,37	0,242	0,342	15,344	11,039	890,7
54	0,7236	118,43	0,48	0,348	0,491	14,397	10,418	844,5
55	0,7269	117,45	0,54	0,414	0,585	13,821	10,047	815,3
56	0,7294	116,67	0,59	0,477	0,673	13,311	9,709	790,9
57	0,7431	108,95	1,41	3,357	4,742	5,173	3,844	409,9
58	0,7694	104,24	1,48	3,685	5,205	4,454	3,426	331,2
59	0,8054	98,14	1,52	3,846	5,432	3,907	3,146	255
60	0,846	91,43	1,55	3,871	5,467	3,506	2,966	191,5
61	0,8874	84,68	1,56	3,794	5,359	3,223	2,86	143,2
62	0,9271	78,28	1,56	3,655	5,163	3,024	2,804	108
63	0,9635	72,43	1,56	3,485	4,923	2,884	2,779	82,9
64	0,9961	67,21	1,55	3,309	4,674	2,78	2,769	64,7
65	1,0247	62,63	1,54	3,139	4,433	2,7	2,767	51,4
66	1,0497	58,64	1,53	2,983	4,214	2,635	2,766	41,4
67	1,0707	55,31	1,51	2,804	3,961	2,626	2,812	33,7
68	1,0877	52,6	1,49	2,681	3,787	2,595	2,823	27,80
69	1,102	50,32	1,48	2,58	3,645	2,565	2,826	23,20
70	1,1141	48,37	1,47	2,496	3,526	2,535	2,825	19,50
71	1,1246	46,69	1,47	2,426	3,426	2,507	2,82	16,40
72	1,1337	45,24	1,46	2,365	3,341	2,481	2,813	14
73	1,1416	43,97	1,46	2,313	3,268	2,457	2,804	11,90
74	1,1485	42,85	1,45	2,268	3,204	2,434	2,796	10,20
75	1,1547	41,86	1,45	2,229	3,148	2,413	2,786	8,70
76	1,1601	40,99	1,45	2,194	3,099	2,394	2,778	7,50
77	1,165	40,21	1,44	2,163	3,055	2,377	2,769	6,40
78	1,1693	39,51	1,44	2,136	3,017	2,361	2,76	5,50
79	1,1731	38,89	1,44	2,111	2,982	2,346	2,753	4,80
80	1,1766	38,34	1,44	2,089	2,951	2,333	2,745	4,10
81	1,1797	37,84	1,44	2,07	2,923	2,321	2,738	3,60
82	1,1825	37,39	1,43	2,052	2,899	2,31	2,732	3,10
82,5	1,1838	37,18	1,43	2,044	2,887	2,305	2,728	2,90

Таблица 3.4
Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя,	КонцОВ,	Т-pа,	КонцО2	ПолнСг	УделСкВыг	ВыгМасса	СкВыг,	ПлощГоp,
мин	масс.%	гp.С	масс.%	масс.%	кг/м2/ч	кг	г/с	м2
0	77	19	23	89,805	20,8	0	0	0
1	77	19	22,999	89,805	20,8	0,026	1,60	0,28
2	76,996	20	22,995	89,805	20,8	0,233	6,50	1,13
3	76,987	22	22,981	89,805	20,801	0,817	14,70	2,54
4	76,968	25	22,955	89,805	20,803	1,975	26,10	4,52
5	76,937	30	22,91	89,802	20,808	3,902	40,9	7,07
6	76,889	38	22,842	89,796	20,816	6,807	58,9	10,18
7	76,821	47	22,745	89,781	20,828	10,897	80,2	13,86
8	76,728	58	22,612	89,75	20,848	16,369	104,9	18,11
9	76,607	71	22,439	89,688	20,882	23,38	129,8	22,38
10	76,458	85	22,227	89,581	20,94	31,783	151,6	26,07
11	76,286	99	21,982	89,414	21,029	41,471	172,7	29,56
12	76,091	113	21,705	89,168	21,154	52,424	193,7	32,96
13	75,874	126	21,398	88,823	21,317	64,648	215	36,31
14	75,637	139	21,063	88,358	21,52	78,17	237	39,64
15	75,379	151	20,701	87,751	21,76	93,03	259,7	42,96
16	75,101	163	20,315	86,981	22,038	109,279	283,4	46,29
17	74,805	174	19,908	86,03	22,413	126,951	305,2	49,03
18	74,505	183	19,502	84,939	23,018	145,706	319,4	49,96
18,30	74,417	185	19,384	84,644	23,206	151,469	322,3	50
19	74,215	189	19,117	83,772	23,741	165,177	329,7	50
20	73,938	193	18,754	82,558	24,458	185,241	339,7	50
21	73,671	196	18,414	81,311	25,17	205,893	349,6	50
22	73,412	198	18,092	80,046	25,875	227,135	359,4	50
23	73,162	200	17,789	78,772	26,573	248,961	369,1	50
24	72,92	202	17,503	77,501	27,267	271,367	378,7	50
25	72,684	203	17,234	76,24	27,951	294,344	388,2	50
26	72,455	204	16,98	75	28,626	317,887	397,6	50
27	72,233	205	16,741	73,787	29,285	341,984	406,7	50
28	72,017	206	16,517	72,608	29,927	366,62	415,6	50
29	71,808	207	16,307	71,468	30,548	391,783	424,3	50
30	71,605	208	16,11	70,373	31,146	417,456	432,6	50
31	71,408	208	15,926	69,325	31,718	443,617	440,5	50
32	71,218	209	15,755	68,326	32,251	470,245	447,9	50
33	71,034	209	15,596	67,381	32,824	497,315	455,9	50
34	70,864	209	15,455	66,531	36,719	524,71	510	50
35	70,769	207	15,407	66,24	49,971	552,596	694	50
36	70,681	207	15,364	65,976	50,499	580,696	701,4	50
37	70,601	207	15,326	65,743	51,071	608,93	709,3	50
38	70,528	207	15,294	65,541	51,647	637,308	717,3	50
39	70,463	207	15,266	65,368	52,192	665,827	724,9	50
40	70,404	207	15,242	65,222	52,696	694,479	731,9	50
41	70,351	207	15,223	65,101	53,145	723,254	738,1	50
42	70,304	207	15,207	65,002	53,537	752,137	743,6	50
43	70,262	207	15,194	64,921	53,874	781,115	748,2	50
44	70,225	207	15,183	64,855	54,158	810,174	752,2	50
45	70,192	207	15,175	64,803	54,393	839,3	755,5	50
46	70,162	207	15,168	64,762	54,588	868,482	758,2	50
47	70,137	208	15,163	64,73	54,745	897,711	760,3	50
48	70,114	208	15,159	64,705	54,871	926,977	762,1	50
49	70,094	208	15,156	64,685	54,973	956,273	763,5	50
50	70,076	208	15,154	64,671	55,049	985,589	764,6	50
51	70,061	208	15,152	64,659	55,113	1014,911	765,5	50
52	70,006	211	15,105	64,367	17,845	1045,043	247,8	50
53	69,915	219	15,026	63,864	64,131	1078,523	890,7	50
54	69,948	216	15,08	64,209	60,805	1109,906	844,5	50
55	69,967	213	15,114	64,421	58,698	1140,565	815,3	50
56	69,977	212	15,135	64,551	56,947	1170,787	790,9	50
57	70,036	203	15,206	64,996	29,511	1197,837	409,9	50
58	70,201	187	15,389	66,13	23,849	1220,266	331,2	50
59	70,491	166	15,705	68,033	18,356	1237,931	255	50
60	70,844	145	16,087	70,241	13,786	1251,338	191,5	50
61	71,211	125	16,483	72,427	10,31	1261,375	143,2	50
62	71,563	108	16,865	74,42	7,779	1268,91	108	50
63	71,888	94	17,218	76,163	5,966	1274,642	82,9	50
64	72,181	82	17,538	77,658	4,655	1279,078	64,7	50
65	72,445	72	17,827	78,935	3,699	1282,575	51,4	50
66	72,682	64	18,088	80,027	2,979	1285,374	41,4	50
67	72,895	57	18,323	80,962	2,426	1287,646	33,7	50
68	73,086	52	18,535	81,765	2,002	1289,509	27,80	50
69	73,261	48	18,729	82,469	1,669	1291,053	23,20	50
70	73,423	44	18,91	83,092	1,401	1292,345	19,50	50
71	73,573	41	19,078	83,647	1,184	1293,433	16,40	50
72	73,714	39	19,235	84,145	1,004	1294,353	14	50
73	73,846	37	19,384	84,595	0,856	1295,136	11,90	50
74	73,97	35	19,524	85,002	0,731	1295,803	10,20	50
75	74,088	33	19,657	85,371	0,626	1296,374	8,70	50
76	74,199	32	19,783	85,708	0,538	1296,864	7,50	50
77	74,305	30	19,903	86,016	0,463	1297,284	6,40	50
78	74,406	29	20,017	86,298	0,399	1297,647	5,50	50
79	74,502	28	20,126	86,556	0,344	1297,959	4,80	50
80	74,593	27	20,23	86,794	0,297	1298,229	4,10	50
81	74,681	26	20,33	87,012	0,257	1298,462	3,60	50
82	74,764	26	20,425	87,213	0,223	1298,663	3,10	50
82,5	74,805	25	20,472	87,308	0,207	1298,754	2,10	50

Таблица 3.5
Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении

Вpемя,	Т-pа,	ТемПов,	КоэфТепОб	ПлТеплПот	ТеплПот,
мин	гp.С	гp.С	Вт/м2/К	Вт/м.2	кВт
0	19	19	0	0	0
1	19	19	2,133	0,3	0,53
2	20	19	3,588	2,50	4,23
3	22	20	5,244	11,20	19,32
4	25	20	6,88	33,2	57,25
5	30	21	8,454	75,8	130,49
6	38	23	9,952	145,5	250,58
7	47	25	11,364	247,4	426,07
8	58	28	12,686	384,2	661,72
9	71	31	13,691	545	938,7
10	85	35	14,136	704,8	1213,91
11	99	39	14,601	873	1503,62
12	113	43	15,073	1044,3	1798,69
13	126	48	15,543	1215,8	2094,02
14	139	52	16,008	1386,1	2387,28
15	151	57	16,468	1554,8	2677,89
16	163	61	16,922	1722	2965,96
17	174	66	17,365	1885	3246,69
18	183	69	17,722	2016,9	3473,76
18,30	185	70	17,795	2043,7	3520,05
19	189	72	17,965	2106,4	3627,97
20	193	73	18,129	2166,7	3731,89
21	196	75	18,248	2210,8	3807,86
22	198	76	18,343	2245,7	3867,88
23	200	76	18,422	2274,9	3918,22
24	202	77	18,49	2300,3	3961,88
25	203	78	18,551	2322,6	4000,33
26	204	78	18,604	2342,3	4034,27
27	205	79	18,651	2359,6	4064,07
28	206	79	18,692	2374,6	4089,95
29	207	80	18,727	2387,5	4112,06
30	208	80	18,756	2398,2	4130,59
31	208	80	18,78	2407	4145,72
32	209	80	18,799	2414	4157,79
33	209	81	18,812	2419,1	4166,57
34	209	80	18,803	2415,6	4160,5
35	207	80	18,743	2393,4	4122,28
36	207	80	18,718	2384,3	4106,63
37	207	79	18,707	2380	4099,24
38	207	79	18,703	2378,7	4096,99
39	207	79	18,704	2379,2	4097,87
40	207	79	18,709	2380,8	4100,56
41	207	79	18,714	2382,9	4104,19
42	207	80	18,721	2385,2	4108,21
43	207	80	18,727	2387,6	4112,23
44	207	80	18,733	2389,8	4116,04
45	207	80	18,738	2391,8	4119,52
46	207	80	18,743	2393,6	4122,6
47	208	80	18,747	2395,1	4125,27
48	208	80	18,751	2396,5	4127,55
49	208	80	18,754	2397,6	4129,46
50	208	80	18,756	2398,4	4130,91
51	208	80	18,758	2399,2	4132,27
52	211	81	18,904	2452,9	4224,86
53	219	85	19,224	2570,9	4428,01
54	216	83	19,099	2525	4348,91
55	213	82	19,002	2488,9	4286,87
56	212	82	18,929	2462,2	4240,78
57	203	78	18,546	2320,6	3996,99
58	187	71	17,863	2068,8	3563,22
59	166	62	17,038	1764,5	3039,03
60	145	54	16,23	1467,5	2527,58
61	125	48	15,517	1206,2	2077,56
62	108	42	14,919	988,4	1702,39
63	94	38	14,432	811,6	1397,84
64	82	34	14,038	669,5	1153,15
65	72	31	13,721	555,5	956,71
66	64	29	13,464	463,6	798,44
67	57	28	12,575	370,9	638,77
68	52	26	11,995	307,1	528,92
69	48	25	11,471	256,9	442,4
70	44	24	10,993	216,6	373,09
71	41	24	10,553	183,9	316,79
72	39	23	10,144	157,1	270,51
73	37	23	9,763	134,7	232,08
74	35	22	9,405	116,1	199,91
75	33	22	9,068	100,3	172,77
76	32	22	8,75	86,9	149,76
77	30	21	8,448	75,6	130,13
78	29	21	8,161	65,8	113,33
79	28	21	7,888	57,4	98,88
80	27	21	7,627	50,2	86,43
81	26	21	7,377	43,9	75,66
82	26	20	7,138	38,5	66,32
82,5	25	20	7,022	36,1	62,12

Примечание:
. При τ = 53,0 мин площадь ГМ охвачена огнем полностью.
2. При τ = 82,5 мин - полное выгорание горючей нагрузки.
Графики зависимостей Тm (τ), µm (τ), XО2 (τ), XCO2 (τ), XCO (τ), Sпож (τ), Y* (τ), lвид (τ) представлены на рис. п.3.1.-п.3.8.


Рис. 3.1 График зависимости среднеобъемной температуры от времени Тm (τ)


Рис. 3.2 График зависимости среднеобъемной концентрации оксида углерода от времени СО (τ)


Рис. 3.3 График зависимости среднеобъемной концентрации диоксида углерода от времени СО2 (τ)

Рис. 3.4 График зависимости среднеобъемной концентрации кислорода от времени О2 (τ)


Рис. 3.5 График зависимости среднеобъемной оптической плотности дыма от времени µm (τ)


Рис. 3.6 График зависимости дальности видимости от времени lвид (τ)


Рис. 3.7 График изменения плоскости равных давлений во времени Y* (τ)


Рис. 3.8 График изменения площади пожара во времени Sпож. (τ)

Вывод:
. Максимальная зависимость среднеобъемной температуры от времени Тm (τ)=219 С0.
. Максимальная зависимость среднеобъемной концентрации оксида углерода от времени СО (τ)= 1,493.
. Максимальная зависимость среднеобъемной концентрации диоксида углерода от времени СО2 (τ)= 7,472.
. Максимальная зависимость зависимости среднеобъемной концентрации кислорода от времени О2 (τ)=23.
5. Максимальная зависимость среднеобъемной оптической плотности дыма от времени µm (τ)=49,029 Нп\м.
. Максимальная зависимость дальности видимости от времени lвид (τ)=15 м.
. Максимальная изменения плоскости равных давлений во времени Y* (τ)=1,56 м.
. Максимальная изменения площади пожара во времени Sпож. (τ)=50 м2.
интегральный зонный модель пожар
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 о требованиях пожарной безопасности» 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 tбл. 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 tбл 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 ПК данных по динамике ОФП время блокирования эвакуационных путей tбл 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 [2,3] (табл. 4.1).

Таблица 4.1
Предельно допустимые значения ОФП

ОФП, обозначение, размерность	ПДЗ
Температура t, ºC	70
Парциальная плотность, кг м-1: - кислорода, ρ1 - оксида углерода, ρ2 - диоксида углерода, ρ2	0,226 0,00116 0,11
Оптическая плотность дыма, μ, Непер·м-1	2,38

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 [11]:

(ОФП - ОФПо) = (ОФПm - ОФПо)Z(4.1)

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

(4.2)

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

h = hпл + 1,7(4.3)

где hпл. - высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м.
Наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке [2]. В нашем случае принимаем hпл. = 0. Тогда
H = 0+1,7 = 1,7 м
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 10 минут после начала пожара (табл. 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 [11]:

lпр = 2,38/m(4.4)

Отсюда, предельная дальность видимости на уровне рабочей зоны будет соответствовать следующему значению оптической плотности дыма:
2,38/20 = 0,119 Нп/м
При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:

Нп/м

По табл. 3.2 получаем tm = 5 минут.
Предельная парциальная плотность кислорода на путях эвакуации составляет 0,226 кг/м3.
При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью О2 этого значения, среднеобъемная плотность кислорода составит:

кгм3

Для определения времени достижения концентрацией кислорода этого значения строим график зависимости среднеобъемной плотности кислорода от времени пожара (рис. 3.4).

(4.5)

В соответствии с рис. 3.4 время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 4 минуты.
Предельная парциальная плотность оксида углерода на путях эвакуации составляет 1,16Ч10-3 кг/м3. При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью СО этого значения, среднеобъемная плотность оксида углерода составит:

кгм3

Такого значения среднеобъемная парциальная плотность СО за время расчета не достигает (табл. 3.2-3.3).
Предельное значение парциальной плотности СО2 на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м3. При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:

кгм3

Такого значения парциальная плотность СО2 за время расчета не достигает (табл. 3.2-3.3).
Для определения значений парциальных плотностей газов использовалась формула:
(4.6)


Рис. 4.1 Зависимость парциальной плотности кислорода в помещении от времени пожара

Как видим, на уровне рабочей зоны, среднеобъемная плотность кислорода=0,226 кгм3 не достигает парциальной плотности.


Рис. 4.2 Зависимость парциальной плотности оксида углерода в помещении от времени пожара

Как видим, при достижении на уровне рабочей зоны среднеобъемной плотности оксида углерода=0,0013 кгм3, то как видно на рис. 4.2 время составляет 5 мин.
Как видим, при достижении на уровне рабочей зоны среднеобъемной плотности диоксида углерода=0,12 кгм3 , то как видно на рис. 4.3 время составляет 6 мин.


Рис. 4.3 Зависимость парциальной плотности диоксида углерода в помещении от времени пожара

Вывод:
. Максимальная зависимость парциальной плотности кислорода в помещении от времени пожара = 26.
. Максимальная зависимость парциальной плотности оксида углерода в помещении от времени пожара =1,1.
. Максимальная зависимость парциальной плотности диоксида углерода в помещении от времени пожара =5,45.

5. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение

Определяем обстановку на пожаре к моменту прибытия на пожар первых подразделений. Она определяется расчетом, при этом используются данные, полученные при расчете динамики опасных факторов пожара. На основании анализа полученных данных производится расчет сил и средств, оценка обстановки на пожаре, намечаются действия первых подразделений.
Первые подразделения прибывают на пожар через 10 мин после его начала. В это время площадь пожара составляет 26,07 м2, среднеобъемная температура в помещении составляет 85оС, тогда температура на уровне рабочей зоны для личного состава (принимаем 1,7 м) будет составлять (формула 4.1)


При такой температуре личный состав должен работать в средствах защиты от повышенной температуры.
Высота плоскости равных давлений на 10 минуте пожара составляет 1,17 м, это ухудшает видимость на пожаре. Все имеющиеся открытые проемы будут работать в смешанном режиме газообмена, т. е. через верхние части проемов, расположенных выше плоскости равных давлений, будут истекать дымовые газы из помещения, а в нижней части проемов будет подсос наружного воздуха. С учетом направления ветра, независимо от высоты расположения нейтральной плоскости, возможно задымление помещений и прилегающей территории с подветренной стороны. План помещения и схемы газообмена помещения с окружающей средой через открытые проемы показана на рис. 5.1.
Среднеобъемная оптическая плотность дыма в помещении 10 минуте пожара составляет 0,743 Нп/м.
На уровне рабочей зоны значение оптической плотности дыма будет составлять



Тогда дальность видимости на уровне рабочей зоны составит
lвид=2,38/0,676=3,5 м.
Среднеобъемное значение парциальной плотности кислорода в помещении на 10 минуте пожара составляет 0,9877 кг/м3 (рис. 3.3).
Содержание кислорода на рабочем уровне составит:



Полученное значение парциальной плотности кислорода ниже критического значения, поэтому необходимо предусмотреть работу личного состава в средствах индивидуальной защиты органов дыхания.


Рис. 5.1а Склад для хранения


Рис. 5.1б Разрез 1-1 склада

Среднеобъемное значение парциальной плотности оксида углерода в помещении на 4 минуте пожара определим по формуле

(5.1)


Рис. 5.1в Разрез 2-2 склада


Рис. 5.1г Разрез 3-3 склада

Рис. 5.1 д Разрез 4-4 склада

Тогда

Содержание оксида углерода на рабочем уровне составит



Полученное значение парциальной плотности оксида углерода выше критического значения, поэтому необходимо предусмотреть работу личного состава в средствах индивидуальной защиты органов дыхания.
Среднеобъемное значение парциальной плотности диоксида углерода в помещении на 10 минуте пожара определим по формуле
(5.2)

Тогда

Содержание диоксида углерода на рабочем уровне составит



Полученное значение парциальной плотности диоксида углерода ниже критического значения, поэтому для личного состава этот опасный фактор пожара не опасен.

6. Расчет огнестойкости ограждающих строительных конструкций с учетом параметров реального пожара

Рассчитать температурное поле в перекрытии через 34 мин после начала нагревания и установить время достижения на рабочей арматуре температуры 209°С.
Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту толщиной 22 см. Толщина слоя бетона от нижней грани до центра тяжести рабочей арматуры 2 см. Плита изготовлена из бетона на гранитном щебне.
Перекрытие подвергается одностороннему нагреванию в условиях пожара. Зависимость среднеобъемной температуры греющей среды от времени берется из таблицы 3.2, полученной при расчетах на ЭВМ.
Начальная температура перекрытия 19°С, такую же температуру имеет воздух над перекрытием.
Задачу решаем численным методом конечных разностей.
Решение
Принимаем среднюю температуру плиты за весь период нагревания равной 160 °С. Тогда усредненные за весь период нагревания коэффициенты теплопроводности и температуропроводности будут равные λ = 1,2 Вт/(м*К), a=6,3*10-7 м2/c.
Максимальная температура среды за период нагревания может быть определена по следующей формуле:

(п. 6.1)

где Тт - среднеобъемная температура; х0 - половина расстояния от очага горения до места выхода газов из помещения; х - координата, отсчитываемая от очага горения по горизонтали; у - координата, отсчитываемая от поверхности пола по вертикали.
Подставляя значения соответствующих величин определяем максимальную температуру среды за период нагревания

tm = 165,5°С.
Максимальный коэффициент теплоотдачи между средой и поверхностью плиты:
=11,63ехр(0,0023-165,5) = 17 Вт/(м2К).
Максимальная расчетная толщина слоя:



Минимальное число слоев:


Разобьем плиту на 5 слоев. При этом толщина слоя будет равна:



Расчетный интервал времени:



Расчет температурного поля в плите ведется по явной разностной схеме, которая при имеет вид:



В начальный момент времени температура во всех слоях равна начальной:
t0,0t1,0t2,0t3,0t4,0t5,019°С.
Температурное поле через 1 = 25 мин, температура греющей среды (определяется аналогично максимальной температуры среды):
tlml = 133,5°С;
коэффициент теплоотдачи с обогреваемой стороны:
= 11,63*ехр(0,0023*133,5) = 15,8 Вт/м2К;
толщина пограничного слоя:



температура в 1-м слое через 1:



т.е. температуры в слоях с 1-го по 25-й через 1 останутся равными начальным.
Температура в 0-м слое через 1:



температура на обогреваемой поверхности



Температурное поле через 2 = 50 мин, температура греющей среды:
tlm,2 = 143,5°С;
коэффициент теплоотдачи с обогреваемой стороны:
=11,63*ехр(0,0023*143,5) =16,2 Вт/м2К;
толщина пограничного слоя:
температура в 1-м слое через 2:



температура во 2-м слое через 2 :
т.е. температуры в слоях со 2-го по 5-й через 2 останутся равными 160 °С;
температура в 0-м слое через 2:



температура обогреваемой поверхности:



Результаты расчета заносим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1
Результаты расчетов

№		tlm			to	t1c	t1	t2	t3	t4	t5
0	0	19	-	-	19	19	19	19	19	19	19
1	25	135,5	15,8	0,075	71	45	19	19	19	19	19
2	50	145,5	16,2	0,074	90	67,5	45	19	19	19	19

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

Исходные данные:
Длина помещения, м - 12.0
Шиpина помещения, м - 9.0
Высота помещения, м - 3.6
Площадь ГН, м2 - 50.00
Гоpючая нагpузка - лен
Результаты расчета:

Вpемя, мин	Т-ра, гр.С	ВысГр, м	ПлГор, м2	Расх, кг/с
0,00	20,00	3,24	0,00	0,00
0,10	20,00	3,24	0,00	0,43
0,20	21,00	3,24	0,01	0,68
0,30	22,00	3,24	0,02	0,90
0,40	23,00	3,24	0,03	1,09
0,50	24,00	3,24	0,05	1,27
0,70	25,00	3,24	0,09	1,61
0,90	27,00	3,12	0,15	1,82
1,10	29,00	2,94	0,22	1,92
1,30	31,00	2,75	0,31	1,97
1,50	34,00	2,55	0,41	1,98
1,70	37,00	2,35	0,52	1,96
1,90	40,00	2,14	0,65	1,91
2,10	44,00	1,94	0,80	1,85
2,30	48,00	1,73	0,96	1,78
2,50	52,00	1,53	1,13	1,71
2,70	57,00	1,33	1,32	1,65
2,90	62,00	1,12	1,52	1,54
3,10	67,00	0,93	1,74	1,38
3,30	73,00	0,74	1,97	1,19
3,50	80,00	0,57	2,22	0,98
3,70	87,00	0,41	2,48	0,75
3,90	95,00	0,26	2,75	0,51
4,10	104,00	0,13	3,04	0,28
4,30	114,00	0,02	3,34	0,04

Рис 7.1 График зависимости температуры от времени


Рис 7.2 График зависимости высоты горения от времени


Рис 7.3 График зависимости площади горения от времени


Рис 7.4 График зависимости расхода топлива от времени

Вывод:
. Максимальная зависимость температуры от времени=118 С0
. Максимальная зависимость высоты горения от времени=3,25 м.
. Максимальная зависимость площади горения от времени=3,4 м2.
. Максимальная зависимость расхода топлива от времени=2 кг/с.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы были закреплены и углублены знания в области математического моделирования динамики ОФП, были получены навыки пользования компьютерной программой Intel Model при исследовании пожаров. Были получены навыки в области определения наиболее опасного фактора для находящихся в помещении людей, из которых впоследствии можно делать выводы, с чего начинать пожаротушение.


Список литературы

1. Пузач С.В. методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. - М.: академия ГПС МЧС России, 2011.
. Рыжов А.М., Хасанов И.Р., Карпов А.В. и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях. Методические рекомендации. - М.: ВНИИПО, 2010.
. Определение времени эвакуации людей и огнестойкости строительных конструкций с учетом параметров реального пожара: Учебное пособие / Пузач С.В., Казеннов В.М., Горностаев Р.П. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. 147 л.
. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С., Шевляков А.Н. Термогазодинамика пожаров в помещениях.- М.: Стройиздат, 1986.
. Мосалков И.Л., Плюсина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. - М.: Спецтехника, 2012.
. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2009.
. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. - М., Стройиздат, 2008.
. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 2008.
. Кошмаров Ю.А. Теплотехника: учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2009. - 501 с.: ил.
. Задачник по термодинамике и теплопередаче./ Под ред. Кошмарова Ю.А. Часть 3. - М.: Академия ГПС МВД РФ, 2011.

Комментарии:

Вы не можете оставлять комментарии. Пожалуйста, зарегистрируйтесь.