Прогнозирование опасных факторов пожара

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Тема: «Прогнозирование опасных факторов пожара»

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил: ___________________________ ___________________________ ___________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012 год

 

 

Оглавление:

 

 

1. Исходные данные

 

2. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в магазине тканей

 

3. Результаты расчетов динамики ОФП

 

4. Описание обстановки на пожаре в моменты времени t=11 мин и t=20 мин

 

5. Список литературы

 

6. Схема здания и разрез помещения магазина тканей

 

7. Графики зависимостей Т_m(t), m _m(t), Х _m(СО), Х _m(СО₂), Х _m(О₂),

                                              Y(t), S_пож(t)

 

8. Схема газообмена

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные  данные:

 

Магазин тканей расположен в одноэтажном  здании. Здание построено из сборных  железобетонных конструкций и кирпича.

Размеры магазина тканей в плане:

ширина - 30 м,

длина - 60 м,

высота - 7,2 м.

В наружных стенах магазина имеется 6 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края оконного проема   Y_н=0,8 м. Расстояние от пола до верхнего края оконного проема   Y_в=2,6 м. Ширина каждого оконного проема в=3 м, суммарная ширина оконных проемов Sв=18 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении Т_m=300°С.

Магазин тканей имеет 2 дверных проема суммарной  шириной Sв=2,4 м. При пожаре эти дверные проемы открыты.

Полы  мраморные. Горючий материал представляет собой хлопчатобумажную ткань. Значение коэффициента j_г=80%.

Площадь пола, занятая горючим материалом,

   

м²,

где S_пола=l₁*l₂ - площадь пола.

Общая масса горючего материала  при Р=60 кг/м²

М₀=Р₀*S_гм= 60*1440=86400 кг.

Горение начинается в центре прямоугольной  площадки, которую занимает ГМ. Размеры  этой площадки

53,7 м

 

26,8 м.

 

Свойства ГМ характеризуются следующими величинами:

• теплота сгорания Q_н=16,2 МДж/кг;
• удельная скорость выгорания кг/м²ч;
• скорость распространения пламени по поверхности горючего материала V_пл=0,28 м/с;
• дымообразующая способность D=212 Нп/м;
• потребление кислорода L_O2=3,55 кг/кг;
• выделение диоксида углерода L_СO2=1,045 кг/кг;
• выделение оксида углерода L_СO=0,012 кг/кг;

 

Отопление центральное, водяное. Магазин не имеет  механической системы дымоудаления, люки для удаления дыма отсутствуют.

 

 

Внешние атмосферные условия:

• давление на уровне Y=h Р_а=760 мм. рт. ст.=101325 Па;
• температура наружного воздуха Т_в=292 К;
• ветер отсутствует.

 

Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром такие  же, как у наружного воздуха.

Начальные условия внутри помещения перед  пожаром (при ):

• Т_m0=292 К;
• Р _m0=101325 Па;
• _m=0;
• Х _m(О₂)=0,23;
• Х _m(СО₂)=0;
• Х _m(СО)=0;
• _m0= Р _m0/(RT _m0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание интегральной  математической модели свободного  развития пожара в магазине  тканей

 

Согласно  исходным данным 1 следует положить, что G_пр=0, G_выт=0, G_ов=0, Q_о=0, где G_пр и G_выт – расходы приточного и вытяжного вентиляторов; G_ов – расход газообразного огнетушащего вещества, Q_о – тепловой поток, излучаемый системой охлаждения (отопления).

Для пожара при заданных условиях можно принять в уравнении  энергии

т.е. внутренняя энергия среды в  помещении при пожаре практически  остается неизменной.

С учетом сказанного, система основных уравнений  имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

где     - среднеобъемная плотность,

 - среднеобъемная  температура,

                  - среднеобъемное давление,

             - среднеобъемная оптическая плотность дыма,

_=X_m/L – приведенная среднеобъемная концентрация продукта горения,

X_O2 -  среднеобъемная концентрация кислорода,

V – объем помещения.

 

Для прогнозирования  может быть использована интегральная математическая модель пожара, которую реализует программа INTMODEL, разработанная на кафедре ИТ и Г МИПБ МВД России. В этой программе для численного решения системы дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта-Фелобера 4-5 порядка точности с переменным шагом.

3. Результаты расчетов  динамики ОФП

 

Для расчетов на базе INTMODEL использовался компьютер IBM PC-486 DX4/100.

Для введения исходных данных в компьютер нужно  выбрать пункт “Данные” главного меню.

Режим редактирования позволяет изменить численные значения исходных параметров. Для их ввода используются цифровые клавиши. После загорания всех исходных данных необходимо вернуться в главное  меню и выбрать пункт “Счет”. После этого программа переходит  в режим счета. Счет прекращается, если получит команду об остановке  или “выгорит” весь горючий материал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

 

Время мин	Температура °С	Задымление Нп/м	Концентрация СО, %	Концентрация СО2, %	Плотность газа	Нейтральная плоскость, м	Концентрация О2, %	Площадь пожара, м2
0	19	0	0	0,08	1,21	1,292	23	8,87
1	21	0,003	0	0,012	1,203	1,27	22,96	35,46
2	34	0,029	0,001	0,112	1,152	1,25	22,64	79,64
3	69	0,1	0,005	0,418	1,03	1,23	21,64	139,08
4	137	0,277	0,013	1,09	0,86	1,22	19,5	208,49
5	218	1,012	0,026	2,245	0,72	1,2	16,2	271,63
6	247	3,429	0,041	3,599	0,68	1,19	13,13	328,6
7	231	7,568	0,055	4,776	0,701	1,18	11,35	380,58
8	205	12,395	0,066	5,757	0,739	1,17	10,36	428,09
9	181	17,23	0,076	6,601	0,778	1,16	9,73	471,93
10	162	21,805	0,084	7,353	0,811	1,15	9,29	512,82
11	147	26,033	0,092	8,039	0,841	1,14	8,96	551,32
12	135	29,901	0,1	8,676	0,866	1,13	8,68	585,8
13	125	33,418	0,106	9,274	0,884	1,13	8,46	614,9
14	116	36,589	0,113	9,834	0,907	1,12	8,27	641,1
15	109	39,428	0,119	10,363	0,925	1,11	8,11	665,1
16	103	41,964	0,125	10,864	0,941	1,11	7,96	687,4
17	97	44,222	0,13	11,341	0,954	1,1	7,84	708,3
18	92	46,23	0,135	11,798	0,966	1,08	7,73	727,9
19	88	48,014	0,141	12,236	0,977	1,08	7,63	746,7
20	85	49,597	0,145	12,658	0,988	1,08	7,54	765
21	81	50,999	0,15	13,065	0,997	1,07	7,45	782
22	78	52,241	0,155	13,458	1,005	1,07	7,38	798
23	76	53,399	0,159	13,84	1,012	1,07	7,31	814
24	73	54,309	0,163	14,21	1,019	1,07	7,24	829
25	71	55,164	0,167	14,57	1,026	1,06	7,18	844
26	69	55,918	0,171	14,92	1,032	1,06	7,12	858
27	67	56,58	0,175	15,262	1,037	1,06	7,06	872
28	66	57,161	0,179	15,595	1,042	1,06	7,02	883
29	64	57,669	0,183	15,921	1,047	1,05	6,96	899
30	63	58,113	0,186	16,24	1,052	1,11	6,92	960
35	58	59,477	0,204	17,744	1,067	1,08	6,72	1016
40	55	59,989	0,219	19,1	1,078	1,06	6,56	1016
45	52	60,157	0,234	20,365	1,086	1,05	6,45	1067
50	51	60,192	0,247	21,533	1,092	1,04	6,35	1115
55	49	60,201	0,26	22,627	1,096	1,04	6,27	1161
60	48	60,235	0,272	23,655	1,1	1,03	6,19	1204

 

 

(ОФП_n-ОФП_H)= (ОФП_m-ОФП_H)Z

 

а) Предельная температура газовой  среды на уровне рабочей зоны 70°С, тогда среднеобъемная температура равна:

на 5–й минуте.

кг/м³.

б) Пороговая  температура для тепловых извещателей, установленных на потолке над факелом пламени 140°С. Тогда среднеобъемная температура равна

°С на 3-ей минуте.

в) Предельная температура для ЭВМ (на высоте 1 м от пола, в центре помещения) 160°С, тогда среднеобъемная температура равна

°С – не достигается.

г) Критическая  дальность видимости на уровне рабочей  зоны l=20 м

м. Нп/м. Тогда Нп/м достигается на 5-ой минуте.

д) Предельная парциальная плотность О₂ равна кг/м³,  а среднеобъемная кг/м³. достигается на  6-ой минуте.

е) Предельная парциальная плотность СО для безопасности эвакуации

  кг/м³, а среднеобъемная равна кг/м³ – не достигается.

ж)  Предельная парциальная плотность  СО₂ для безопасности эвакуации кг/м³, а среднеобъемная равна кг/м³ – не достигается.

з) Предельная температура газовой среды на уровне рабочей зоны:

(ОФП_n-ОФП_H)= (ОФП_m-ОФП_H)Z

 

 

ОФП_n=(70-19)*0,42+19=40,5°С

 

и) Для  перевода значений среднеобъемных ОФП  в локальные воспользуемся формулами: Т= Т_m[0.8+0.2 (Y/Y₀)]*[1.33-(X/X-X₀)]

• Пороговая температура для тепловых извещателей, установленных на потолке над факелом пламени Т_m=140*1,33/(0,8+0,2*(7,2/2))=133°С
• Критическая температура для ЭВМ на высоте 1 м от пола в центре помещения Т_m=((160-19)/0,21)+19=690°С
• Пороговое значение оптической плотности дыма для извещателей ДИП-3 (ИП-212-5), установленных на потолке над факелом пламени Нп/м
• Предельная концентрация кислорода на уровне рабочей зоны       Х_О2=(14-23)/0,42=1,57%

 

№ п/п	Название и величина порогового значения	Время достижения, мин
1	Критическая температура для остекления tкр=350°С	Не достигается
2	Пороговая температура для тепловых извещателей ИП-103-1, tкр=140°С	10
3	Максимальная среднеобъемная температура  газовой среды Тm=149+273=422 К	23
4	Предельная парциальная плотность  СО для безопасности эвакуации кг/м3	Не достигается
5	Предельная парциальная плотность  СО2 для безопасности эвакуации кг/м3	Не достигается
6	Пороговое значение оптической плотности  дыма для извещателей ИП-212-5	11,5
7	Преельная концентрация О2 ХО2=14%	16
8	Критическая теменатура для ЭВМ tкр=160°С	Не достигается
9	Предельная температура газовой  среды tкр=70°С	20
10	Критическая дальность вдимости на уровне рабочей зоны l=20 м	15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Описание обстановки на пожаре в момент времени =11 мин

 

Площадь пожара составляет 4,34 м²

Средняя температура в помещении 305 К

Среднее задымление, дальность видимости  в помещении 8,2 м

Концентрация кислорода достигает 22,6%

Концентрация оксида углерода достигает 0,001%

В верхней части дверного проема имеет место выходящий поток  дымовых газов, плоскость равных давлений находится на высоте 0,7 м от пола.

 

Описание обстановки на пожаре в  момент времени  =20 мин

 

Площадь пожара составляет 61,2 м²

Средняя температура в помещении 412 К

Среднее задымление, дальность видимости  в помещении 0,14 м

Концентрация кислорода достигает  критического значения 11,5%

Концентрация оксида углерода достигает 0,069%

В верхней части дверного проема имеет место выходящий поток  дымовых газов, плоскость равных давлений находится на высоте 1,18 м от пола

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные условия для ИРКР, результаты расчетов и итоги исследования

 

ИРКР №1

 

Определить изменение  положения РД и дальность видимости, если в процессе пожара будут открыты  дополнительные проемы (Y_в=2,6 м).

 

ПРД, м	1,00	0,98	0,97	0,96	0,96	0,96	0,96	0,97	0,98	0,98	1,00	1,01
Время, мин	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

 

Дальность видимости	43,27	43,27	43,27	43,27	43,27	43,27	40,79	30,21	22,78	17,29	13,04	9,67
Время, мин	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14