Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении

 

Таблица 3.3

Время, мин.	Конц. ОВ, масс.%	Т-pа,  0С	Конц. О2, масс.%	Полн. сгор., масс.%	Уд. скор. выг., кг/(м2ч)	Выг. масса, кг	Скор. выг., г/с	Площгоp., м2
0.0	77.000	19	23.000	89.805	28.800	0.000	0.0	0.00
1.0	76.994	20	22.990	89.805	28.800	0.036	2.3	0.28
2.0	76.948	27	22.914	89.803	28.820	0.328	9.1	1.13
3.0	76.824	44	22.709	89.774	28.974	1.174	20.5	2.55
4.0	76.602	68	22.344	89.644	29.463	2.867	37.3	4.56
5.0	76.268	100	21.795	89.255	30.487	5.769	61.2	7.22
6.0	75.797	144	21.030	88.307	32.247	10.394	95.5	10.66
7.0	75.128	201	19.971	86.186	34.975	17.535	146.6	15.09
7.7	74.487	250	19.002	83.401	37.571	24.581	197.1	18.88
8.0	74.372	266	18.864	82.937	43.507	29.074	253.2	20.95
8.6	74.023	300	18.396	81.245	44.434	38.813	300.8	24.37
9.0	74.062	310	18.497	81.626	48.115	47.483	359.4	26.89
10.0	73.696	350	18.007	79.695	48.007	70.952	433.4	32.50
11.0	72.923	403	17.065	75.418	51.552	100.148	546.2	38.14
12.0	71.992	450	16.091	70.266	54.793	136.591	670.5	44.05
13.0	71.153	480	15.354	65.914	56.473	180.040	772.5	49.25
13.7	70.846	486	15.138	64.643	57.458	212.670	798.0	50.00
14.0	70.791	487	15.107	64.377	57.773	227.544	802.4	50.00
15.0	70.738	487	15.080	64.210	57.966	275.790	805.1	50.00
16.0	70.734	487	15.079	64.198	57.979	324.102	805.3	50.00
17.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	372.418	805.3	50.00
18.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	420.735	805.3	50.00
19.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	469.052	805.3	50.00
20.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	517.369	805.3	50.00
21.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	565.685	805.3	50.00
22.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	614.002	805.3	50.00
23.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	662.319	805.3	50.00
24.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	710.636	805.3	50.00
25.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	758.952	805.3	50.00
26.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	807.269	805.3	50.00
27.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	855.586	805.3	50.00
28.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	903.903	805.3	50.00
29.0	70.734	487	15.078	64.197	57.980	952.219	805.3	50.00
30.0	70.932	471	15.306	65.619	52.345	1000.129	727.0	50.00
31.0	73.445	326	17.967	79.528	25.780	1031.291	358.1	50.00
32.0	74.759	239	19.562	85.111	16.099	1048.135	223.6	50.00
33.0	75.346	191	20.375	87.108	11.646	1059.557	161.7	50.00
34.0	75.687	158	20.884	88.072	8.864	1068.063	123.1	50.00
35.0	75.922	134	21.249	88.627	6.898	1074.620	95.8	50.00
36.0	76.098	115	21.528	88.979	5.431	1079.760	75.4	50.00
37.0	76.236	99	21.750	89.212	4.304	1083.826	59.8	50.00
38.0	76.348	86	21.931	89.373	3.425	1087.060	47.6	50.00
39.0	76.440	76	22.080	89.487	2.732	1089.640	38.0	50.00
40.0	76.516	67	22.204	89.568	2.183	1091.705	30.3	50.00
41.0	76.580	60	22.309	89.627	1.745	1093.358	24.2	50.00
42.0	76.635	54	22.399	89.671	1.395	1094.683	19.4	50.00
43.0	76.683	49	22.477	89.704	1.116	1095.743	15.5	50.00
44.0	76.723	45	22.545	89.728	0.893	1096.591	12.4	50.00
45.0	76.758	41	22.602	89.747	0.715	1097.270	9.9	50.00
46.0	76.789	38	22.652	89.760	0.573	1097.814	8.0	50.00
47.0	76.815	35	22.695	89.771	0.459	1098.249	6.4	50.00
48.0	76.837	33	22.732	89.779	0.367	1098.597	5.1	50.00
49.0	76.857	31	22.764	89.785	0.294	1098.877	4.1	50.00
49.2	76.860	31	22.769	89.786	0.283	1098.917	3.9	50.00

 

Таблица 3.4

Вpемя,  мин.	Т-pа, 0С	Т-ра пов-ти, 0С	Коэф. теплообмена, Вт/(м2К)	Плот. тепл. потока, Вт/м2	Тепл. поток, кВт
0.0	19	19	0.000	0.0	0.00
1.0	20	19	3.764	3.0	1.07
2.0	27	21	7.598	49.4	17.82
3.0	44	24	10.909	210.1	75.75
4.0	68	30	13.586	507.2	182.88
5.0	100	40	14.646	889.1	320.56
6.0	144	54	16.189	1452.4	523.66
7.0	201	77	18.467	2291.7	826.28
7.7	250	100	20.675	3136.4	1119.59
8.0	266	108	21.447	3388.5	1209.55
8.6	300	127	23.200	4068.2	1437.54
9.0	310	132	23.748	4225.3	1493.04
10.0	350	156	26.009	5034.5	1778.99
11.0	403	192	29.379	6208.6	2193.88
12.0	450	226	32.723	7330.1	2590.15
13.0	480	249	35.086	8093.6	2859.96
13.7	486	254	35.568	8246.4	2913.95
14.0	487	255	35.625	8264.2	2920.24
15.0	487	255	35.649	8272.0	2922.99
16.0	487	255	35.651	8272.5	2923.16
17.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
18.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
19.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
20.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
21.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
22.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
23.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
24.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
25.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
26.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
27.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
28.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
29.0	487	255	35.651	8272.5	2923.17
30.0	471	242	34.377	7867.0	2779.89
31.0	326	142	24.622	4539.8	1604.18
32.0	239	94	20.152	2912.9	1029.31
33.0	191	73	18.039	2133.7	753.98
34.0	158	59	16.739	1654.4	584.60
35.0	134	51	15.825	1319.0	466.09
36.0	115	44	15.141	1069.2	377.80
37.0	99	39	14.610	876.1	309.59
38.0	86	35	14.188	723.4	255.62
39.0	76	32	13.846	600.6	212.21
40.0	67	30	13.567	500.5	176.87
41.0	60	28	12.836	402.7	142.29
42.0	54	27	12.224	331.2	117.04
43.0	49	26	11.629	271.2	95.85
44.0	45	25	11.064	222.2	78.53
45.0	41	24	10.528	182.2	64.39
46.0	38	23	10.021	149.6	52.85
47.0	35	22	9.540	122.9	43.42
48.0	33	22	9.085	101.0	35.70
49.0	31	22	8.653	83.1	29.38
49.2	31	21	8.583	80.5	28.44

 

  По полученным данным строим графики зависимостей T_m(τ), μ_m(τ), X_O2(τ), X_CO2(τ), X_CO(τ), S_пож(τ), Y^*(τ), l_вид(τ):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей

 

Основным  критерием обеспечения безопасности людей при пожаре является время  блокирования эвакуационных путей τ_бл.. 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. Найдем её для каждого фактора.

Связь между локальными и среднеобъемными  значениями ОФП по высоте помещения  имеет следующий вид:

где ОФП – локальное (предельно допустимое) значение ОФП; ОФП₀ – начальное значение ОФП; ОФП_m – среднеобъемное значение ОФП; Z – параметр вычисляемый по формуле:

где H – высота помещения; h – уровень рабочей зоны.

ОФП, обозначение, размерность	ПДЗ	Среднеобъемное значение ОФП	Время дост., мин.
Температура, t, 0С	70		4,2
Парциальная плотность кислорода, ρO2, кг/м3	0,226		9,5
Парциальная плотность CO, ρCO, кг/м3	0,00116		4,9
Парциальная плотность CO2, ρCO2, кг/м3	0,11		-
Оптическая плотность дыма, μ, Нп/м	0,119		7,2
Тепловой поток, Вт/м2	1400	1400	5,8

 

Быстрее всего критического значения достигает  температура газовой среды в  помещении, следовательно, τ_пр = 4,2 мин.

 

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

 

Первые  подразделения прибывают на пожар  через 4 мин. после его начала. В это время складывается следующая тактическая обстановка:

• Площадь пожара составляет ;
• Среднеобъемная температура в помещении , тогда температура на уровне рабочей зоны (по формулам из п 4)

При такой температуре личный состав должен работать в средствах защиты от повышенной температуры.

• Высота плоскости равных давлений

Это ухудшает видимость при пожаре. Все  имеющиеся открытые проёмы будут  работать в смешанном режиме газообмена. Следовательно, возможно задымление помещений и прилегающей территории с подветренной стороны. План помещения и схемы газообмена через открытые проемы показаны в графической части проекта.

• Среднеобъемная оптическая плотность дыма , тогда оптическая плотность дыма на уровне рабочей зоны ;
• Дальность видимости на уровне рабочей зоны
• Среднеобъемная концентрация кислорода , что соответствует . Тогда парциальная плотность кислорода на уровне рабочей зоны составит

Полученное  значение выше критического, следовательно, работа в средствах индивидуальной защиты органов дыхания необязательна. Данный ОФП для личного состава не опасен.

• Среднеобъемная концентрация оксида углерода , что соответствует . Тогда парциальная плотность оксида углерода на уровне рабочей зоны составит

Полученное  значение ниже критического, следовательно, работа в средствах индивидуальной защиты органов дыхания необязательна. Данный ОФП для личного состава не опасен.

• Концентрация диоксида углерода , что соответствует . Тогда парциальная плотность диоксида углерода на уровне рабочей зоны составит

Полученное  значение ниже критического, следовательно, работа в средствах индивидуальной защиты органов дыхания необязательна. Данный ОФП для личного состава не опасен.

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

 

Рассчитываем  температурное поле в перекрытии через 30 мин. после начала нагревания и время достижения на рабочей  арматуре температуры 550⁰C. Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту толщиной 200 мм. Толщина бетона от нижней грани до центра тяжести 20 мм. Плита изготовлена из бетона на гранитном щебне.

Перекрытие  подвергается одностороннему нагреву  в условиях пожара. Зависимость среднеобъемной температуры греющей среды от времени берется из п. 3. Начальная  температура перекрытия 19⁰С, такую же температуру имеет воздух над перекрытием.

Для расчетов используем метод конечных разностей.

Принимаем среднюю температуру плиты за весь период нагревания равной 200 ⁰С. Тогда усредненные за весь период нагревания коэффициенты теплопроводности и температуропроводности будут соответственно равны λ = 1,2 Вт/(м×К), а =6,3×10^-7 м²/с.

Максимальная  температура среды за период нагревания может быть определена по следующей  формуле:

,

где T_m – среднеобъемная температура, y – координата отсчитываемая по вертикали от поверхности пола, y₀ – половина высоты помещения, x – координата отсчитываемая по горизонтали от очага горения, x₀ – половина расстояния от очага до места выхода газов из помещения.

Подставляя  значения соответствующих величин определяем максимальную температуру среды за период нагревания

Максимальный  коэффициент теплоотдачи между  средой и поверхностью плиты:

Максимальная  расчетная толщина слоя:

Минимальное число слоев:

Выбираем 10 слоев. При этом толщина слоя будет:

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:

  Рассчитываем температурное поле  в моменты времени  и так далее, учитывая следующие соотношения:

- температура греющей среды:

;

- коэффициент теплоотдачи с обогреваемой  стороны:

- толщина пограничного слоя:  λ/α_i,τ 

- температура в i-том слое в момент τ+Δτ : ;

- температура 0-го слоя в момент τ+Δτ:

- температура обогреваемой поверхности  .

Результаты  заносим в таблицу:

τ, м	t*i,τ, 0С	αi,τ,	λ/αi,τ, м	t0, 0С	tс, 0С	t1, 0С	t2, 0С	t3, 0С	t4, 0С	t5, 0С	t6, 0С	t7, 0С	t8, 0С	t9, 0С	t10, 0С
0	19	-	-	19	19	19	19	19	19	19	19	19	19	19	19
5	322	24,4	0,049	122	71	19	19	19	19	19	19	19	19	19	19
10	721	61,1	0,020	504	287	71	19	19	19	19	19	19	19	19	19
15	940	101	0,012	878	570	262	45	19	19	19	19	19	19	19	19
20	940	101	0,012	897	680	462	141	32	19	19	19	19	19	19	19
25	940	101	0,012	902	711	519	247	80	26	19	19	19	19	19	19
30	914	95,2	0,013	870	723	575	300	137	50	23	19	19	19	19	19