RUSKE HITNE SITUACIJE MINISTARSTVO
Savezno državno proračunsko obrazovanje
ustanova visokog stručnog obrazovanja
"Uralski institut Državne vatrogasne službe
Ministarstva Ruska Federacija za civilnu obranu,
izvanredne situacije i uklanjanje posljedica prirodnih katastrofa "
Odjel za fiziku i prijenos topline
TEČAJNI RAD
Tema: Predviđanje opasni čimbenici vatra u skladištu
Opcija broj 35
Završeno:
student vježbeničke skupine Z-461
stariji poručnik unutarnje službe Ivanov I.I.
Provjereno:
viši predavač katedre
fizika i prijenos topline, dr. Sc., Kapetan unutarnje službe
A.A.Subacheva
Ekaterinburg
izvršiti seminarski rad
u disciplini "Predviđanje opasnih čimbenika požara"
Slušatelj Ivanov Ivan Ivanovič
Opcija br. 35 Tečaj 4 Skupina Z-461
Naziv objekta: skladište bala pamuka
Početni podaci
|
Blok atmosfere |
|||
|
tlak, mm. rt. Umjetnost. |
temperatura, 0 C. |
||
|
Blok soba |
|||
|
visina, m |
|||
|
širina, m |
temperatura, 0 C. |
||
|
otvor 1 - standardni (vrata) |
|||
|
donji rez, m |
Širina, m |
||
|
gornji rez, m |
obdukcija, 0 S. |
||
|
otvor 2 - redoviti (prozori) |
|||
|
Širina, m |
donji rez, m |
||
|
obdukcija, 0 S. |
gornji rez, m |
||
|
vrsta zapaljivog materijala |
pamuk u balama |
emisija dima Np * m 2 / kg |
|
|
emisija CO, kg / kg |
|||
|
širina, m |
emisija SO 2, kg / kg |
||
|
količina GN, kg |
specifična brzina sagorijevanja, kg / m 2 * s |
||
|
oslobađanje topline MJ / kg |
brzina širenja plamena, m / s |
||
|
potrošnja kisika kg / kg |
Rok: "____"__________
Vježbenik ____________________ Voditelj _______________
1. Početni podaci
Vatrogasna soba smještena je u jednokatnici. Zgrada je građena od gotovih betonskih konstrukcija i opeke. U zgradi se, zajedno sa skladištem, nalaze dva ureda. Obje su sobe od skladišta odvojene vatrogasnim zidom. Plan mjesta prikazan je na slici 1.
(Na dijagram je potrebno unijeti dimenzije prostorije i procijenjenu masu zapaljivog tereta prema vašoj verziji!)
Lik: jedan. Plan zgrade
Dimenzije skladišta:
duljina l 1 \u003d 60 m;
širina l 2 \u003d 24 m;
visina 2h \u003d 6 m.
Na vanjskim zidovima skladišta nalazi se 10 identičnih prozorskih otvora. Udaljenost od poda do donjeg ruba svakog otvora prozora YH \u003d 1,2 m. Udaljenost od poda do gornjeg ruba otvora YB \u003d 2,4 m. Ukupna širina otvora prozora \u003d 24 m. Ostakljenje prozora prozorski otvori izrađeni su od običnog stakla. Ostakljenje se urušava pri prosječnoj zapreminskoj temperaturi plinovitog okoliša u sobi koja je jednaka 300 ° C.
Skladište je od ureda odvojeno vatrogasnim vratima čija je širina i visina 3 m. U slučaju požara ti su otvori zatvoreni. Skladište ima jedan otvor koji ga povezuje s vanjskim okolišem. Širina otvora je 3,6 m. Udaljenost od poda do gornjeg ruba vrata je Y in \u003d 3, Y n \u003d 0. U slučaju požara, ova vrata su otvorena, t.j. temperatura otvaranja 20 0 C.
Podovi su betonski, s asfaltnim pločnikom.
Zapaljivi materijal je pamuk u balama. Udio površine zauzete zapaljivim opterećenjem (LH) \u003d 30%.
Podna površina koju zauzima GN nalazi se po formuli:
gdje? površina poda.
Količina zapaljivog materijala na 1 P 0 \u003d 10. Ukupna masa zapaljivog materijala.
Izgaranje započinje u središtu pravokutnog područja koje zauzima GM. Dimenzije ove stranice:
Svojstva GN karakteriziraju sljedeće vrijednosti:
toplinska vrijednost Q \u003d 16,7;
emisija ugljičnog monoksida \u003d 0,0052.
U prostorijama nema mehaničke ventilacije. Prirodna ventilacija osigurava se kroz otvore vrata i prozora.
Grijanje je centralno na vodu.
Vanjski atmosferski uvjeti:
nema vjetra, temperatura vanjskog zraka je 20 0 C \u003d 293 K
tlak (na razini Y \u003d h) R a \u003d 760 mm. rt. Čl., Tj. \u003d 101300 Pa.
Parametri stanja plinskog okoliša u sobi prije požara:
T \u003d 293 K (prema odabranoj opciji);
P \u003d 101300 Pa;
Ostali parametri:
kritična temperatura za ostakljenje? 300 o C;
materijal ogradnih konstrukcija je armirani beton i opeka;
temperatura zraka u zatvorenom - 20 o S;
sustav automatskog gašenja požara? nedostaje;
protudimna mehanička ventilacija? nedostaje.
2. Opis integralnog matematičkog modela slobodnog razvoja požara u skladištu
Na temelju jednadžbi požara izloženih u radovima razvijen je integralni matematički model požara u sobi. Te jednadžbe slijede iz osnovnih fizikalnih zakona: zakona o očuvanju materije i prvog zakona termodinamike za otvoreni sustav i uključuju:
jednadžba materijalne bilance plinovitog okoliša u sobi:
V (ds m / df) \u003d G B + w - G r, (1)
gdje je V volumen prostorije, m 3; s m - prosječna volumetrijska gustoća plinskog medija, kg / m 3; f - vrijeme, s; G B i G r - maseni protoci zraka koji ulaze u prostoriju i plinova koji izlaze iz prostorije, kg / s; w masa brzine sagorijevanja zapaljivog tereta, kg / s;
jednadžba ravnoteže kisika:
Vd (p 1) / df \u003d x 1v G B - x 1 n 1 G r - w L 1 S, (2)
gdje je x 1 prosječna volumetrijska masna koncentracija kisika u sobi; h 1v - koncentracija kisika u dimnim plinovima; n 1 - koeficijent uzimajući u obzir razliku u koncentraciji kisika u ispušnim plinovima x 1g od prosječne zapreminske vrijednosti x 1, n 1 \u003d x 1g / x 1; L 1 je stopa potrošnje kisika tijekom izgaranja, p 1 je djelomična gustoća kisika u sobi;
jednadžba ravnoteže produkata izgaranja:
Vd (p 2) / df \u003d w L 2 10 - x 2 n 2 G r, (3)
gdje je X i prosječna volumenska koncentracija i-tog proizvoda izgaranja; L i je brzina ispuštanja i-tog produkta izgaranja (CO, CO2); n i - koeficijent uzimajući u obzir razliku u koncentraciji i-tog proizvoda u ispušnim plinovima x ig od prosječne zapreminske vrijednosti x i, n i \u003d x ig / h i; p 2 - djelomična gustoća proizvoda izgaranja u sobi;
jednadžba ravnoteže za optičku količinu dima u sobi:
Vd () / d \u003d Dsh - n 4 G r / p m - do c S w, (4)
gdje je prosječna volumetrijska optička gustoća dima; D - sposobnost generiranja dima u stvaranju dima; n 4 je koeficijent koji uzima u obzir razliku u koncentraciji dima u zagrijanim plinovima koji izlaze iz prostorije od prosječne zapreminske optičke koncentracije dima, n4 \u003d m mg / m m;
jednadžba energetske bilance U:
dU / df \u003d Q p n w + i g w + C pv T u G in - C p T m m G r - Q w, (5)
gdje je P m prosječni volumetrijski tlak u sobi, Pa; S rm, T m - prosječne zapreminske vrijednosti izobarnog toplinskog kapaciteta i sobne temperature; P str n - najniža radna toplina izgaranja GN, J / kg; S rv, T v - izobarni toplinski kapacitet i temperatura dolaznog zraka, K; i g je entalpija rasplinjavanja proizvoda izgaranja GN, J / kg; m je koeficijent uzimajući u obzir razliku između temperature T i izobarnog toplinskog kapaciteta C pg ispušnih plinova od prosječne zapreminske temperature T m i prosječnog zapreminskog izobarnog toplinskog kapaciteta C pm,
m \u003d C pg T g / C pm T m;
Yu - koeficijent učinkovitosti izgaranja GN; Q w - protok topline u kućište, W.
Prosječna volumetrijska temperatura T m odnosi se na prosječni volumetrijski tlak P m i gustoću p m jednadžbom stanja plinovitog medija u sobi:
P m \u003d c m R m T m. (6)
Jednadžba materijalne bilance požara uzimajući u obzir rad dovodnog i ispušnog sustava mehaničke ventilacije, kao i uzimajući u obzir rad volumetrijskog sustava za gašenje požara inertnim plinom, sljedeći pogled:
VdP m / dph \u003d w + G B - G r + G pr - G ext + G ov, (7)
Navedeni sustav jednadžbi rješava se numeričkim metodama pomoću računalnog programa. Primjer je program INTMODEL.
3. Proračun dinamike RPD-a pomoću računalnog programa INTMODEL
Rezultati računalne simulacije
Obrazovni računalni program INTMODEL provodi gore opisani matematički model požara i osmišljen je za izračunavanje dinamike razvoja požara tekućih i čvrstih zapaljivih tvari i materijala u sobi. Program vam omogućuje da uzmete u obzir otvaranje otvora, rad mehaničkih ventilacijskih sustava i volumetrijsko gašenje požara inertnim plinom, a također uzima u obzir ravnotežu kisika u požaru, omogućuje izračunavanje koncentracije ugljikovih oksida CO i CO 2, sadržaj dima u sobi i raspon vidljivosti u njemu.
Tablica 1. Dinamika razvoja parametara plinskog okoliša u sobi i koordinate PRD-a
|
Vrijeme, min |
Temperatura |
Optička gustoća dima |
Raspon vidljivosti |
Neutralna ravnina - PRD Y *, m |
||||||||
Promjena prosječnih volumetrijskih parametara plinskog medija u vremenu
Lik: 2.
Opis grafikona: Porast temperature u prvih 22 minuta požara može se objasniti izgaranjem u načinu PRN, što je posljedica dovoljnog sadržaja kisika u sobi. Od 23 minute vatra prelazi u način PRV zbog značajnog smanjenja koncentracije kisika. Od 23 minute do 50 minuta, intenzitet izgaranja neprestano se smanjuje, unatoč kontinuiranom povećanju područja izgaranja. Počevši od 50 minuta, vatra se ponovno prebacuje u način PRN, što je povezano s povećanjem koncentracije kisika kao rezultat izgaranja zapaljivog tereta.
Zaključci o rasporedu: Grafik temperature prikazuje 3 faze razvoja požara. Prva faza je povećanje temperature (do otprilike 22 minute), druga je kvazistacionarna faza (od 23 minute do 50 minuta), a treća je faza raspadanja (od 50 minuta do potpunog izgaranja zapaljivog opterećenje).
Lik: 3.
Opis grafikona: U početnoj fazi požara ispušta se dim beznačajno, učinkovitost sagorijevanja je maksimalna. Općenito, dim se počinje razvijati nakon 22 minute od početka paljenja, a višak MPV u smislu prosječne volumenske vrijednosti gustoće dima dogodit će se za oko 34 minute. Počevši od 52 minute, prelaskom u način slabljenja, dim se smanjuje.
Zaključci o rasporedu: Otpuštanje značajnih količina dima započelo je tek prijelazom vatre u način PRV. Opasnost od smanjene vidljivosti dima u ovoj sobi je mala - PDZ će biti premašen tek nakon približno 34 minute od početka požara, što se također može objasniti prisutnošću velikih otvora u sobi (vratima).
Lik: 4.
Opis grafikona: Tijekom 26 minuta razvoja požara, opseg vidljivosti u plameniku ostaje zadovoljavajući. Prelaskom na način PRV, vidljivost u gorućoj sobi brzo se pogoršava.
Zaključci o rasporedu: Raspon vidljivosti povezan je s optičkom gustoćom dima omjerom. Odnosno, opseg vidljivosti je obrnuto proporcionalan optičkoj gustoći dima, stoga se s porastom dima opseg vidljivosti smanjuje i obrnuto.
Lik: pet.
Opis grafikona: U prvih 9 minuta razvoja požara (početna faza), prosječna volumetrijska koncentracija kisika ostaje gotovo nepromijenjena, t.j. Potrošnja kisika plamenom je mala, što se može objasniti malom veličinom sjedišta za izgaranje u ovom trenutku. Kako se područje izgaranja povećava, sadržaj kisika u sobi se smanjuje. Otprilike 25 minuta nakon početka izgaranja, sadržaj kisika stabilizira se na razini od 10-12 mas.% I ostaje gotovo nepromijenjen do oko 49. minute požara. Tako se od 25. do 49. minute u sobi provodi način PRV, t.j. izgaranje u uvjetima nedostatka kisika. Od 50. minute povećava se sadržaj kisika, što odgovara fazi raspadanja, u kojoj ulazni zrak postupno ponovno ispunjava sobu.
Zaključci o rasporedu: Grafikon koncentracije kisika, sličan grafikonu temperature, omogućuje vam prepoznavanje trenutaka promjene načina i stupnja izgaranja. Trenutak prekoračenja najveće dopuštene koncentracije kisika na ovom grafikonu ne može se pratiti, zbog toga će biti potrebno ponovno izračunati maseni udio kisika u njegovu djelomičnu gustoću koristeći vrijednost prosječne volumetrijske gustoće plina i formulu .
Lik: 6.
Opis grafikona: napravite opis i zaključke na grafikonima analogno gore navedenom.
Zaključci o rasporedu:
Lik: 7. Promjena prosječne volumetrijske koncentracije CO 2 tijekom vremena
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Lik: 8. Promjena prosječne volumetrijske gustoće plinskog medija tijekom vremena
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Lik: devet. Promjena položaja ravnine jednakih pritisaka u vremenu
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Lik: deset. Promjena protoka svježeg zraka u prostoriju od vremena razvoja požara
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Lik: jedanaest. Promjena u izljevu zagrijanih plinova iz prostorije iz vremena razvoja požara
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Lik: 12. Promjena razlike u tlaku tijekom vremena
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Lik: 13.
Opis grafikona:
Zaključci o rasporedu:
Opis situacije na požaru u vremenu od 11 minuta
Prema stavku 1. čl. 76 FZ-123 " Tehnički propisi o zahtjevima sigurnost od požara", Vrijeme dolaska prve jedinice vatrogasna služba do mjesta poziva u gradskim naseljima i gradskim četvrtima ne bi trebalo prelaziti 10 minuta. Dakle, opis situacije na požaru provodi se u 11 minuta od početka požara.
U početnim trenucima, uz slobodni razvoj požara, parametri plinskog okruženja u sobi dosežu sljedeće vrijednosti:
Postignuta je temperatura od 97 ° C (prijeđena je granična vrijednost od 70 ° C);
Raspon vidljivosti praktički se nije promijenio i iznosi 64,62 m, tj. još nije prešao prag od 20 m;
Djelomična gustoća plinova je:
c \u003d 0,208 kg / m 3, što je manje od granične parcijalne gustoće kisika;
c \u003d 0,005 kg / m 3, što je manje od granične djelomične gustoće ugljičnog dioksida;
c \u003d 0,4 * 10 -4 kg / m 3, što je manje od granične djelomične gustoće ugljičnog monoksida;
TRP će biti na 0,91 m;
Površina izgaranja iznosit će 24,17 m 2.
Dakle, izračuni su pokazali da će za 11 minuta slobodnog razvitka požara sljedeći RPT doseći svoju najveću dopuštenu vrijednost: prosječnu volumetrijsku temperaturu plinskog okoliša (za 10 minuta).
4. Vrijeme za postizanje praga i kritičnih vrijednosti RP
Prema FZ-123 "Tehnički propisi o zahtjevima zaštite od požara", potrebno vrijeme evakuacije smatra se minimalnim vremenom da jedan od opasnih čimbenika požara dosegne svoju kritičnu vrijednost.
Potrebno vrijeme za evakuaciju iz prostora prema matematičkom modeliranju
Tablica 2. Vrijeme za dostizanje pragova
|
Pragovi |
Vrijeme dolaska, min |
|
|
Granična temperatura plinskog medija t \u003d 70 ° C |
||
|
Raspon kritične vidljivosti 1 cr \u003d 20 m |
||
|
Najveća dopuštena djelomična gustoća kisika c \u003d 0,226 kg / m 3 |
||
|
Najveća dopuštena djelomična gustoća ugljičnog dioksida (i) pre \u003d (s) pre \u003d 0,11 kg / m 3 |
nije postignuto |
|
|
Najveća dopuštena djelomična gustoća ugljičnog monoksida pre \u003d (s) pre \u003d 1,16 * 10 -3 kg / m 3 |
nije postignuto |
|
|
Maksimalna prosječna volumetrijska temperatura plinskog medija T m \u003d 237 + 273 \u003d 510 K |
||
|
Kritična temperatura za ostakljenje t \u003d 300 ° C |
nije postignuto |
|
|
Prag temperature za detektore topline IP-101-1A t popor \u003d 70 ° C |
U ovom slučaju, minimalno vrijeme za evakuaciju iz skladišta je vrijeme postizanja maksimalne temperature plinskog okoliša, jednako 10 minuta.
Izlaz:
a) karakterizirati dinamiku razvoja pojedinih RP, slijed početka različitih događaja i općenito opisati prognozu razvoja požara;
b) donijeti zaključak o pravovremenosti javljača požara instaliranih u sobi (vidi točku 8., tablicu 2). U slučaju neučinkovitog rada javljača požara, ponudite im alternativu (Dodatak 3).
Utvrđivanje vremena od početka požara do blokiranja putova za evakuaciju opasnim čimbenicima požara
Izračunajmo potrebno vrijeme evakuacije za sobu dimenzija 60 · 24 · 6, u kojoj je požarno opterećenje pamuk u balama. Početna sobna temperatura je 20 ° C.
Početni podaci:
prostorijama
slobodni volumen
bezdimenzionalni parametar
temperatura t 0 \u003d 20 0 S;
vrsta zapaljivog materijala - pamuk u balama - THM, n \u003d 3;
toplinska vrijednost Q \u003d 16,7;
specifična brzina sagorijevanja \u003d 0,0167;
brzina širenja plamena po površini GM-a;
sposobnost stvaranja dima D \u003d 0,6;
potrošnja kisika \u003d 1,15;
emisija ugljičnog dioksida \u003d 0,578;
emisija ugljičnog monoksida \u003d 0,0052;
potpunost izgaranja GM;
ostali parametri
koeficijent refleksije b \u003d 0,3;
početno osvjetljenje E \u003d 50 Lx;
specifični izobarni toplinski kapacitet S r \u003d 1,003? 10 -3 MJ / kg? K;
maksimalni domet vidljivosti \u003d 20 m;
granične vrijednosti koncentracije otrovnih plinova:
0,11 kg / m 3;
1,16 × 10 -3 kg / m 3;
Proračun pomoćnih parametara
A \u003d 1,05 ?? \u003d 1,05? 0,0167? (0,0042) 2 \u003d 3,093 × 10 -7 kg / s 3
V \u003d 353? S r? V / (1-) ?? Q \u003d 353? 1.003? 10 -3? 6912 / (1-0,6)? 0,97? 16,7 \u003d 377,6 kg
B / A \u003d 377,69 / 3,093 × 10 -7 \u003d 1,22 × 10 9 s 3
Izračun vremena početka PDZ OFP:
1) povišenom temperaturom:
2) gubitkom vidljivosti:
3) za smanjeni sadržaj kisika:
4) za ugljični dioksid CO 2
pod znakom logaritma dobiva se negativan broj, pa ovaj faktor nije opasan.
5) za CO ugljični monoksid
pod znakom logaritma dobiva se negativan broj, pa ovaj faktor nije opasan.
Kritično trajanje požara:
cr \u003d min \u003d 746; 772; \u003d 746 s.
Kritično trajanje požara posljedica je vremena kada se u sobi javlja najveća dopuštena temperatura.
Potrebno vrijeme za evakuaciju ljudi iz skladišta:
nv \u003d 0,8 * cr / 60 \u003d 0,8 * 746/60 \u003d 9,94 min.
Napravite zaključak o dostatnosti / nedostatku vremena za evakuaciju prema podacima proračuna.
Izlaz: usporediti potrebna vremena evakuacije dobivena različitim metodama i, ako je potrebno, objasniti razlike u rezultatima.
5. Proračun dinamike RP za razinu radnog područja. Analiza stanja na požaru u vremenu od 11 minuta
Razina radnog područja prema GOST 12.1.004-91 „Sigurnost od požara. Opći zahtjevi "pretpostavlja se da iznosi 1,7 metara.
Odnos između lokalne i prosječne volumetrijske RPP vrijednosti za visinu prostorije je sljedeći:
(OFP? OFP o) \u003d (OFP? OFP o) Z,
gdje je OFP? lokalna (pragova) RPP vrijednost;
OFP o? početna vrijednost RPP-a;
OFP? prosječna volumenska vrijednost opasnog čimbenika;
Z? bezdimenzionalni parametar izračunat po formuli (vidi odjeljak 4.2).
Tablica 3. Dinamika razvoja općeg tjelesnog treninga na razini radnog područja
|
Vrijeme, min |
||||||||
Požarna površina iznosi 24,17 m2.
Temperatura na razini radne zone je 52,4 0 S, što ne doseže PDZ jednako 70 0 S.
Raspon vidljivosti u sobi se nije promijenio i jest
2,38 / 0,00042 \u003d 5666 m.
Koncentracija kisika je normalna: 22,513 tež.%.
Parcijalne gustoće O 2, CO i CO 2 na razini radnog područja jednake su:
1,09948? 22,513 / 100 \u003d 0,247 kg / m 3;
1,0948? 0,00211 / 100 \u003d 2,3 * 10 -5 kg \u200b\u200b/ m 3;
1,09948? 0,22328 / 100 \u003d 0,00245 kg / m 3.
Dakle, izračuni su pokazali da je djelomična gustoća kisika veća od PDV-a, a otrovnih plinova niža.
Lik: 14.
U 11. minuti izgaranja izmjena plinova odvija se prema sljedećim pokazateljima: dotok hladnog zraka je 3,26 kg / s, a odljev zagrijanih plinova iz prostorije 10,051 kg / s.
U gornji dio dovratka dolazi do izljeva zadimljenih zagrijanih plinova iz prostorije, ravnina jednakih pritisaka je na razini 1,251 m, što je ispod razine radnog područja.
Izlaz: na temelju rezultata proračuna dati detaljan opis operativne situacije u trenutku dolaska vatrogasnih postrojbi, predložiti mjere za sigurnu evakuaciju ljudi.
Opći zaključak o radu
Donesite opći zaključak o radu, uključujući:
a) kratki opis predmeta;
b) opće karakteristike RPP dinamika tijekom slobodnog razvoja vatre;
c) usporedba kritičnog vremena početka PDZ za opasne čimbenike požara prema izračunima računalnog programa INTMODEL i metodologiji za određivanje vremena od početka požara do blokade putova za bijeg kao rezultat širenja opasnih faktori požara na njih u skladu s Dodatkom br. 5 naredbe Ministarstva za izvanredne situacije Rusije od 10.07.2009. br. 404;
d) analiza rada javljača požara instaliranih u sobi, ako je potrebno, prijedlozi za njihovu zamjenu;
e) karakteristike operativne situacije u vrijeme dolaska vatrogasnih postrojbi, prijedlozi za sigurnu evakuaciju ljudi;
f) zaključak o izvedivosti i izgledima korištenja računalnih programa za izračunavanje dinamike RP u požaru.
Kombinacija ovih ovisnosti bit je dinamike RPP-a.
Kad se razmatra utjecaj RP-a na ljude, koriste se takozvane maksimalno dopuštene vrijednosti (MPV) parametara stanja okoliša na području gdje ljudi borave. PDZ OFP dobiveni su kao rezultat opsežnih biomedicinskih istraživanja, u procesu kojih je utvrđena priroda učinka RP na ljude, ovisno o vrijednostima njihovih kvantitativnih karakteristika.
Tako je, na primjer, utvrđeno da ako se koncentracija kisika prepolovi u usporedbi s njegovom normalnom koncentracijom u zraku (23%, tj. Približno 270 g O 2 u m 3 zraka), tj. bit će 135 g O 2 u m 3 zraka, tada je poremećena aktivnost kardiovaskularnog sustava i ljudskih dišnih organa, a također gubi sposobnost realne procjene događaja. Kada se koncentracija kisika smanji za 3 puta, disanje prestaje i nakon 5 minuta prestaje rad srca (Priručnik za borbu za preživljavanje podmornice)
Treba napomenuti da u uvjetima požara istodobno djeluje na osobu svih RP-a. Kao rezultat, opasnost se višestruko povećava. Maksimalno dopuštene vrijednosti relativne propusnosti navedene su u GOST 12.1.004-91.
Dalje, razmotrit ćemo učinak RP na strukturne elemente i opremu, toplinski učinak požara na njih. Primjerice, pri procjeni utjecaja požara na armiranobetonske konstrukcije koristi se koncept kritične vrijednosti temperature armature tih konstrukcija. Obično se smatra da kada se armatura zagrije na temperaturu jednaku 400-450 0 S, dolazi do uništenja armiranobetonske konstrukcije.
Dalje, metal otvorene metalne konstrukcije (l. Marta, podešavanje nosača dizalice, itd.) - na temperaturi od 900 ° C za 15 minuta.
Pri procjeni utjecaja požara na ostakljenje, pretpostavlja se da će pri temperaturi plinovitog okoliša u sobi koja je jednaka 300-350 0 C. ostakljenje biti uništeno.
A brzina porasta temperature u kabelskim sobama (konvencionalno i u podrumima), prema eksperimentalnim podacima, prosječno iznosi 35-50 0 u minuti.
Suvremene znanstvene metode za predviđanje relativne propusnosti temelje se na matematičkom modeliranju, t.j. na matematičkim modelima vatre. Matematički model požara opisuje u samom opći pogled promjena parametara stanja okoliša u prostorijama tijekom dana, kao i promjena parametara stanja ogradnih konstrukcija i opreme.
Glavne jednadžbe koje čine matematički model požara slijede iz temeljnih zakona prirode - prvog zakona termodinamike, zakona očuvanja mase i zakona gibanja.
Ove jednadžbe odražavaju i povezuju čitav niz međusobno povezanih procesa svojstvenih požaru, poput oslobađanja topline kao rezultat izgaranja, ispuštanja dima u zoni plamena, ispuštanja i širenja otrovnih plinova, izmjene plinova između prostorija s okolinom i susjedne prostorije, izmjena topline i zagrijavanje zatvorenih konstrukcija, smanjenje koncentracije kisika u sobi.
Metode predviđanja RPD razlikuju se ovisno o vrsti matematičkog modela požara i podijeljene su u tri klase (tri vrste): integral, zona, polje(diferencijal).
Sastavni model požara daje informacije, t.j. napraviti prognozu o prosječnim vrijednostima parametara stanja okoliša u sobi za bilo koji trenutak razvoja požara.
Zona model vam omogućuje dobivanje podataka o veličini karakterističnih zona koje se javljaju tijekom požara u sobama i prosječnim parametrima stanja okoliša u tim zonama.
Poljski diferencijal model omogućuje izračunavanje vrijednosti svih lokalnih parametara stanja u bilo kojem trenutku razvoja požara u svim točkama prostora unutar prostorije.
Navedeni se modeli međusobno razlikuju po količini informacija koje mogu dati o stanju plinskog okoliša u sobi i strukturama koje s njim komuniciraju u različitim fazama požara.
Matematički, gornje tri vrste požara karakteriziraju različite razine složenosti. Matematički najsloženiji je model polja.
Zaključak s predavanja: Treba naglasiti da osnovne diferencijalne jednadžbe svih navedenih matematičkih modela vatre slijede iz nepobitnih temeljnih zakona prirode.
TEČAJNI RAD
po disciplini: Predviđanje opasnosti od požara
Predmet: Predviđanje opasnih čimbenika požara u sobi s električnim materijalima: tekstolit, karbolit (udio gorivog materijala je 12%). Opcija 77.
Program sekcije istraživanja: Istražite razvoj požara u sobi dok sustav za odzračivanje dima radi. Rashodi: dotok - 36000 m 3 / sat, ispuh - 32000 m 3 / sat. Vrijeme uključivanja sustava je 4 minute.
Završio: Kadet Tehničkog fakulteta
sigurnost od požara,
3 tečaja, 101 vod,
NA. Solovjev
Znanstveni savjetnik: pročelnik Odjela za državne pedagoške znanosti,
pukovnik unutarnje službe,
kandidat tehničkih znanosti,
Ovsyannikov M. Yu.
Datum obrane: "___" svibanj 2008 r.
Ocjena _____________________
____________________________
(potpis nadzornika)
Ivanovo 2008
Uvod ................................................. .................................................. ... 3
1. Predviđanje opasnih čimbenika požara tijekom njegovog slobodnog razvoja ... .. ................................................ .. ............ pet
1.1. Početni podaci ................................................ ......................pet
1.2. Opis integralnog matematičkog modela ................. 7
1.3. Rezultati numeričke primjene matematičkog modela .......................................... ... ............................................... ... ........ jedanaest
1.4. Opis operativne situacije u trenutku dolaska vatrogasnih postrojbi na požar ................................. ...... ............................................ ...... ......... 17
2. Istraživački rad .............................................. .................................................. .23
2.1. Polazna linija ................................................. .............................................. 23
2.2. Rezultati predviđanja relativne propusnosti i rezultati studije ………………………………………………………… .24
2.3. Opis operativne situacije u trenutku dolaska vatrogasnih postrojbi na požar .................................. ..... ............................................. ..... ............. 26
Zaključak ................................................. ............................................. 31
Prijave ................................................. ............................................. 33
Bibliografija................................................. .......................................... 35
Uvod
Znanstveno utemeljeno predviđanje dinamike opasnih čimbenika požara (FRF) u sobi omogućuje procjenu stanja u požaru, služi kao osnova za ekonomski optimalnu i učinkovitu razinu osiguranja protupožarne sigurnosti ljudi i predmeta.
Metode matematičkog modeliranja požara ne samo da mogu predvidjeti „budućnost“ razvoja požara, već i rekonstruirati sliku požara koji se već dogodio, t.j. vidjeti "prošlost" - provesti ispitivanje požara tijekom njegove istrage.
Svrha je kolegijskog rada proučiti razvoj požara u sobi, kako njegovim slobodnim razvojem, tako i određenim učinkom na požar, t.j. promijeniti različiti uvjeti njegov razvoj.
Za postizanje postavljenih ciljeva potrebno je riješiti sljedeće zadatke:
Definirati:
Dinamika opasnih čimbenika požara, promjene u području izgaranja, koordinate ravnine jednakih pritisaka za cijelo razdoblje njegovog razvoja (do τ \u003d 120 min, ako izgaranje nije prestalo ranije);
Vrijeme i vrijednost maksimalne sobne temperature;
Vrijeme otvaranja prozorskih otvora;
Kritično trajanje požara nakon svakog od RPE doseže svoje kritične vrijednosti;
Potrebno vrijeme za evakuaciju iz prostorija;
Vrijeme za postizanje graničnih vrijednosti za opremu, konstrukcije;
Operativna situacija u trenutku dolaska vatrogasnih postrojbi na požar (τ \u003d 12 min.) I opskrba prvim trupcima za gašenje τ \u003d 20 min.);
Za istraživački dio definirajte:
Utjecaj ventilacije na glavne parametre razvoja RP u usporedbi sa slobodnim razvojem.
Načini i sredstva postizanja postavljenih ciljeva.
Za provođenje znanstveno utemeljene prognoze koristi se integralni matematički model požara, za zadane uvjete jedinstvenosti (karakteristike prostorije, gorivo opterećenje, itd.) Rješavanjem sustava diferencijalnih jednadžbi.
Općenito je nemoguće dobiti analitičko rješenje sustava uobičajenih diferencijalnih jednadžbi integralnog modela požara.
Postizanje postavljenih ciljeva u predviđanju RPP-a u sobi moguće je samo numeričkim rješavanjem sustava diferencijalnih jednadžbi vatre. Računalni eksperiment koristi se za proučavanje RPP dinamike, t.j. dobivanje numeričkog rješenja pomoću modernih računala.
Za numeričku provedbu matematičkog modela koristi se program INTMODEL, razvijen na Odjelu za inženjersku termofiziku i hidrauliku Državne vatrogasne akademije Ministarstva za hitne slučajeve Rusije.
Predviđanje opasnih čimbenika požara u njegovom slobodnom razvoju.
Početni podaci.
Soba za 1-2 stupnja vatrootpornosti nalazi se u jednokatnici. Zidovi zgrade su opeke, debljine 630 mm, premaz je armirani beton, debljine 100 mm. Podovi su drveni. Mehanička ventilacija. U slučaju požara automatski se isključuje. Grijanje je centralno na vodu. Nema zaštite od dima u prostorijama.
Na zgradu je pričvršćeno spremište, odvojeno petrolejskim zidom vatrogasnim zidom prve vrste.
Soba ima sljedeće dimenzije:
Duljina a \u003d 10 m;
Širina b\u003d 8 m;
Visina 2 h\u003d 3 m.
U vanjskim zidovima zgrade duž njezine dužine nalaze se prozorski otvori, po 2 sa svake strane. Dimenzije su 2,0 x 2,0 m. Prozori se nalaze na visini od poda do donjih rubova otvora 0,5 m. Prema tome, koordinate mjesta donjeg i gornjeg ruba otvora prozora bit će g n \u003d 0,5 i g h \u003d 2,5 m. Ukupna širina prozorskih otvora je 8 m.
Prozorski otvori ostakljeni su limenim staklom. Staklo se urušava pri prosječnoj volumetrijskoj temperaturi plinskog okruženja u sobi - T otprilike\u003d 300 ° C.
Vrata evakuacijskih izlaza iz prostorija za vrijeme požara otvorena su za evakuaciju. Širina vrata - 0,8 m, visina –1,9 m, t.j. i m. Ukupna širina vrata je m.
Električni materijali: tekstolit, karbolit (udio gorivog materijala je 12%).
Podna površina zauzeta zapaljivim materijalom je
gdje je površina poda sobe, m 2.
Ukupna količina materijala za požarno opterećenje prostorije, kg (masa materijala), kg / m 2, nalazi se po formuli
gdje je masa zapaljivog materijala po četvornom metru podne površine zauzeta zapaljivim materijalom (), kg / m 2.
Čvrsti zapaljivi materijal zauzima pravokutnu površinu. Dimenzije stranica pravokutnika određuju se iz izraza
|
| Uvod …………………………………………………………………………… | 3 str. |
| Opasni čimbenici požara………………………………………… ………... | 4 str. |
| Plamen kao opasni čimbenik požara …………………………………………… | 4 str. |
| Iskre kao opasni čimbenik u požaru ........................................... .................. | 4 str. |
| Povišena temperatura kao opasan faktor požara ……………………. | 5 str. |
| Dim kao opasni čimbenik u požaru ..................... | 5 str. |
| Smanjena koncentracija kisika kao opasan faktor požara ... | 5 str. |
| Koncentracija otrovnih tvari kao opasni čimbenik požara ... ... ... ... ... | 5 str. |
| Uništavanje konstrukcija kao opasni čimbenik požara …………………… .. | 6 str. |
| Trovanje ugljičnim monoksidom kao opasni čimbenik u požaru ... | 6 str. |
| Metode predviđanja požara………………………………………….. | 7 str. |
| Klasifikacija integralnih matematičkih modela požara ………… ... | 7 str. |
| Integralni model požara ……………………………………………… .. | 9 str. |
| Zonski model požara ………………………………………………………. | 9 str. |
| Metoda izračuna terenskog (diferencijalnog) ……………………………… .. | 11 stranica |
| Kriteriji za odabir požarnih modela za proračune …………………………… .. | 12 stranica |
| Zaključak ……………………………………………………………………… | 13 stranica |
| Popis korištene literature ………………………………………… .. | 14 stranica |
Uvod
Studij discipline "Predviđanje opasnih čimbenika požara" usmjeren je na teorijsku i praktičnu izobrazbu ovlaštenog stručnjaka, zaštite od požara, radi provođenja kompetentne znanstveno utemeljene prognoze dinamike opasnih čimbenika požara (OFP) u sobe (zgrade, građevine), kao i za provođenje istraživanja stvarnih požara tijekom njihova ispitivanja.
Svrha ovog rada je pružiti studentima znanja i vještine u predviđanju kritičnih situacija koje se mogu javiti za vrijeme požara i upotrijebiti ove podatke za sprječavanje požara, osigurati sigurnost ljudi i osobnu sigurnost prilikom gašenja požara, analizirati uzroke i uvjete nastanka požara. pojava i razvoj požara.
Po završetku proučavanja djela studenti će dobiti opće informacije o opasnim čimbenicima požara, načinima njihovog predviđanja, naučitifizikalni zakoni širenja plamena i razvoja požara na objektima različitih namjena.
Opasni čimbenici požara
Vatra - nekontrolirano izgaranje, nanošenje materijalne štete, štete životu i zdravlju građana, interesima društva i države.
Opasni čimbenici požara (OFP), čiji utjecaj dovodi do ozljeda, trovanja ili smrti osobe, kao i do oštećenja imovine.
Opasni čimbenici požara (OFP) koji utječu na ljude su: otvorena vatra i iskre; povišena temperatura okoliš, predmeti itd .; otrovni proizvodi izgaranja, dim; smanjena koncentracija kisika; padajući dijelovi građevinskih konstrukcija, cjelina, instalacija itd.
Glavne opasnosti od požara uključuju: visoka temperatura, dim, promjene u sastavu plinskog okruženja, plamen, iskre, otrovni proizvodi izgaranja i toplinske razgradnje, niska koncentracija kisika. Vrijednosti RP parametara obično se razmatraju prvenstveno s gledišta njihove štete po zdravlje i opasnost za život ljudi u požaru.
Sekundarne manifestacije GPP-a uključuju: fragmenti, dijelovi uništenih uređaja, cjelina, instalacija, građevina;
radioaktivne i otrovne tvari i materijali ispali iz uništenih vozila, opreme;
električna struja koja je posljedica prijenosa napona na vodljive dijelove struktura i jedinica;
Plamen kao opasan faktor požara
Plamen najčešće pogađa otvorena područja tijela. Opekotine od zapaljene odjeće koju je teško ugasiti i baciti vrlo su opasne. Sintetičke tkanine su posebno zapaljive. Temperaturni prag za održivost ljudskog tkiva je 45 ° C.
Iskre kao opasnost od požara
Najčešće i, u isto vrijeme, uobičajeno je kad se "plamen rasplamsa od iskre": ovdje je neprijatelj, tako reći, vidljiv u licu. Mala iskra koja prerasta u otvoreni plamen - i, kao rezultat toga, velike nevolje: šumski i stepski požari, požari u poljoprivrednim i industrijskim zgradama, uredskim zgradama, stambenim prostorijama, pokretnim stvarima. U pravilu, ogromni materijalni gubici. Međutim, što se tiče ljudi, otvorena vatra rijetko ih pogađa; ljude uglavnom pogađaju zračeći potoci koje emitira plamen koji pogađa otvorena područja tijela. Opekline od izgaranja odjeće vrlo su opasne, posebno od sintetičkih tkanina, koje je teško ugasiti, a jednako ih je teško baciti.
Povišena temperatura kao opasan faktor požara
Sljedeći čimbenik požara - povećana temperatura okoline - može pogoršati učinak prethodnog, te djelovati kao neovisni izvor materijalnih gubitaka i fizičke patnje ljudi uzrokovanih požarom od spontanog paljenja predmeta i materijala. Najveću opasnost za ljude predstavlja zagrijani zrak koji pri udisanju izgara opekline gornjih dišnih putova i dovodi do gušenja i smrti. Pregrijavanje uzrokovano ovim čimbenikom požara također dovodi do smrti, zbog čega se soli intenzivno izlučuju iz tijela, dolazi do poremećaja aktivnosti krvnih žila i srca. Dovoljno je ostati nekoliko minuta u okruženju s temperaturom od 100 ° C - čim se svijest izgubi i nastupi smrt. Istodobno, dugotrajno izlaganje infracrvenim zrakama s intenzitetom od oko 540 W / m također štetno djeluje na ljude. Također, na povišenim temperaturama okoline česte su opekline kože.
Dim kao opasnost od požara
Posebno opasan faktor požara je dim koji, kao što znate, ne može postojati bez vatre. U ovom slučaju, glavna šteta u ovom slučaju ne može doći od vatre, već od dima, koji doslovno "kosi" one koji spadaju u sferu njegove distribucije. Tvari koje su dio dima, ovisno o proizvodima izgaranja čiji su materijali, mogu biti toliko otrovne da se smrt onih koji su otpili samo jedan gutljaj otrovane smjese dogodi gotovo gotovo trenutno. A također i zbog dima, gubi se vidljivost, što komplicira postupak evakuacije ljudi, čini ga nekontroliranim, jer pokreti u dimu postaju kaotični, evakuirani više ne vide jasno znakove izlaza i evakuacija izlazi sama, dok uspješna evakuacija u slučaju vatra je moguća samo uz nesmetano kretanje ljudi.
Smanjena koncentracija kisika kao opasnost od požara
Niska koncentracija kisika od samo 3 posto remeti moždanu aktivnost osobe i pogoršava učinak na motoričke funkcije njegovog tijela i, u mnogim slučajevima, uzrokuje smrt ljudi. Stoga se niska koncentracija kisika u uvjetima požara naziva i njegovim posebno opasnim čimbenicima.
Koncentracija otrovnih tvari kao opasan čimbenik u požaru
Također, posebno opasan faktor požara je povećana koncentracija otrovnih produkata toplinske razgradnje i izgaranja. Razarajući učinak plamena, vrućeg, tinjajućeg, jednostavno preko dopuštene mjere zagrijanih polimera i sintetičkih materijala, primijećen je u velikoj mjeri i raznolikosti posljednjih godina, kada su stotine ranije nepoznatih i nikada prije korištenih materijala ušle na tržište zgrada i završni proizvodi. kraj ispitivanih svojstava ili neprikladan za bilo kakvu upotrebu. Od otrovnih produkata izgaranja ugljični monoksid prepoznat je kao najopasniji koji ulazeći brzinom od dvije do tristo puta više od kisika, u reakciji s hemoglobinom u krvi, dovodi tijelo do gladiranja kisika. Kao rezultat toga, osoba se utrne od rastuće vrtoglavice, uhvati je ravnodušnost, depresija, postane ravnodušan na opasnost, pokreti su mu nekoordinirani i kao rezultat, zaustavljanje disanja i smrt.
Uništavanje konstrukcija kao opasan požarni faktor
Uništavanje konstrukcija još je jedan od opasnih čimbenika požara koji dovodi do ozljeda, ozljeda i smrti ljudi u zoni uništenja.
U prvih 10-20 minuta vatra se širi po zapaljivom materijalu i za to vrijeme prostorija se puni dimom. Temperatura zraka raste u sobi na 250-300 stupnjeva. Nakon 20 minuta započinje volumetrijsko širenje vatre.
Nakon još 10 minuta, čaša se raspada. Povećava se dotok svježeg zraka, razvoj požara naglo napreduje i temperatura doseže 900 stupnjeva.
Nakon izgaranja glavnih tvari, građevinska konstrukcija gubi nosivost i u ovom trenutku izgorjele strukture propadaju.
Trovanje ugljičnim monoksidom kao opasni požarni čimbenik
Trovanje ugljičnim monoksidom jedan je od glavnih uzroka trovanja vatrom ili smrti. U slučaju trovanja ugljičnim monoksidom dolazi do akutnog patološkog stanja koje se razvija uslijed ulaska ugljičnog monoksida u ljudsko tijelo, opasno je za život i zdravlje, a bez odgovarajuće medicinske skrbi može dovesti do smrti.
Ugljični monoksid se ispušta u zrak pri bilo kojoj vrsti izgaranja. Ugljični monoksid aktivno se veže na hemoglobin, tvoreći karboksihemoglobin i blokira prijenos kisika u stanice tkiva, što dovodi do hipoksije hemijskog tipa. Ugljični monoksid također je uključen u oksidacijske reakcije, remeti biokemijsku ravnotežu u tkivima.
Metode predviđanja požara
Klasifikacija integralnih matematičkih modela požara
Suvremene znanstvene metode za predviđanje opasnih čimbenika požara temelje se na matematičkom modeliranju, tj. na matematičkim modelima vatre. Matematički model požara u svom najopćenitijem obliku opisuje promjenu parametara stanja okoliša u sobi tijekom vremena, kao i promjenu parametara stanja ogradnih konstrukcija ove prostorije i različitih elemenata tehnološke opreme.Metode predviđanja relativne propusnosti razlikuju se ovisno o vrsti matematičkog modela požara. Matematički modeli požara u sobi konvencionalno su podijeljeni u tri klase (tri vrste): integral, zona, polje (diferencijal).
1. Integralni model vatre omogućuje dobivanje informacija, t.j. napraviti prognozu o prosječnim vrijednostima parametara stanja okoliša u sobi za bilo koji trenutak razvoja požara. Istodobno, za usporedbu (korelaciju) prosječnih (tj. Volumetrijskih prosjeka) parametara medija s njihovim graničnim vrijednostima u radnom području koriste se formule dobivene na temelju eksperimentalnih studija prostorne raspodjele temperatura, koncentracija proizvoda izgaranja, optičke gustoće dima, itd. itd.
2. Model zone omogućuje vam dobivanje podataka o veličini karakterističnih prostornih zona koje nastaju tijekom požara u sobi i prosječnim parametrima stanja okoliša u tim zonama. Kao karakteristične prostorne zone mogu se razlikovati, na primjer, područje blizu stropa prostora, u početnoj fazi požara, područje struje zagrijanih plinova koji se penje iznad centra izgaranja i područje Ne-zadimljeni hladni dio prostora.
3. Diferencijalni model polja omogućuje izračunavanje vrijednosti svih lokalnih parametara stanja u svim točkama prostora unutar prostorije u bilo kojem trenutku razvoja požara.
Navedeni se modeli međusobno razlikuju po količini informacija koje mogu dati o stanju plinskog okoliša u sobi i konstrukcijama koje s njim komuniciraju u različitim fazama (fazama) požara. U tom pogledu, najdetaljnije informacije mogu se dobiti pomoću terenskog modela.
Matematički, tri gore spomenute vrste požara karakteriziraju različite razine složenosti.
Integralni model požara u osnovi je predstavljen sustavom uobičajenih diferencijalnih jednadžbi. Tražene funkcije su prosječni volumenski parametri stanja okoliša; vrijeme je neovisan argument.
U općenitom slučaju, zonski model požara temelji se na kombinaciji nekoliko sustava uobičajenih diferencijalnih jednadžbi. Parametri stanja okoliša u svakoj zoni potrebne su funkcije, a vrijeme je neovisni argument. Tražene funkcije su također koordinate koje određuju položaj granica karakterističnih zona.
Matematički najteži je terenski model. Temelji se na sustavu parcijalnih diferencijalnih jednadžbi koji opisuju prostorno-vremensku raspodjelu temperatura i brzina plinovitog medija u sobi, koncentracije komponenata tog medija (kisik, ugljični monoksid i ugljični dioksid itd.), Tlakove i gustoće. Te jednadžbe uključuju Stokesov reološki zakon, Fourierov zakon toplinske vodljivosti, zakon difuzije, zakon prijenosa zračenja itd. U općenitijem slučaju, ovom je sustavu jednadžbi dodana diferencijalna jednadžba toplinske vodljivosti koja opisuje postupak zagrijavanja zatvorenih konstrukcija. Tražene funkcije u ovom modelu su gustoća i temperatura medija, brzina kretanja plina, koncentracija komponenata plinovitog medija, optička gustoća dima (prirodni indeks slabljenja svjetlosti u raspršenom mediju) itd. Koordinate su neovisni argumenti x, y, zi vrijeme t.
Za predviđanje opasnih čimbenika požara, integral (predviđanje prosječnih vrijednosti parametara stanja okoliša u sobi za bilo koji trenutak razvoja požara), zona (predviđanje veličine karakterističnih prostornih zona koje nastaju tijekom požar u sobi i prosječne vrijednosti parametara stanja okoliša u tim zonama u bilo kojem trenutku razvoja požara. Primjeri zona - područje blizu stropa, protok zagrijanih plinova u porastu na izvoru izgaranja i površini hladne zone bez dima) i modeli poljskog (diferencijalnog) požara (prognoza prostorno-vremenske raspodjele temperatura i brzina plinskog okoliša u sobi, gustoća bilo gdje u sobi) .
Za obavljanje proračuna potrebno je analizirati sljedeće podatke:
- prostorno-planska rješenja objekta;
- termofizičke karakteristike zatvorenih konstrukcija i opreme smještene u objektu;
- vrsta, količina i mjesto zapaljivih materijala;
- broj i vjerovatno mjesto ljudi u zgradi;
- materijalni i društveni značaj predmeta;
- sustavi za otkrivanje i gašenje požara, zaštitu od dima i zaštitu od požara, sustavi za osiguranje sigurnosti ljudi.
Ovo uzima u obzir:
- vjerojatnost požara;
- moguća dinamika razvoja požara;
- dostupnost i karakteristike protupožarnih sustava (SPPS);
- vjerojatnost i moguće posljedice utjecaja požara na ljude, građevinsku strukturu i materijalne vrijednosti;
- usklađenost objekta i njegovog SPPZ sa zahtjevima protupožarnih propisa.
Dalje, potrebno je obrazložiti scenarij razvoja požara. Formulacija scenarija razvoja požara uključuje sljedeće faze:
- izbor mjesta početnog vatrogasnog centra i obrasci njegovog razvoja;
- dodjela računske domene (odabir sustava soba koji se uzima u obzir u proračunu, određivanje elemenata unutarnje strukture soba uzetih u obzir pri izračunu, postavljanje stanja otvora)
- postavljanje parametara okoline i početnih vrijednosti parametara unutar prostora.
Integralni model vatre
Integralni matematički model požara u svom najopćenitijem obliku opisuje proces promjene stanja plinovitog okoliša u sobi tijekom vremena.
Sa stajališta termodinamike, plinoviti medij koji ispunjava prostoriju otvorima (prozori, vrata, itd.), Kao predmet istraživanja, je otvoreni termodinamički sustav. Omotač zgrade (pod, strop, zidovi) i vanjski zrak (atmosfera) vanjsko su okruženje u odnosu na ovaj termodinamički sustav. Ovaj sustav komunicira s vanjskim okolišem prijenosom topline i mase. Tijekom razvoja požara, zagrijani plinovi se istiskuju iz prostorije kroz neke otvore, a hladni zrak ulazi kroz druge. Količina tvari, t.j. masa plina u razmatranom termodinamičkom sustavu mijenja se tijekom vremena. Unos hladnog zraka posljedica je rada potiskivanja koje izvodi vanjsko okruženje. Termogasinamički sustav, pak, izvodi rad potiskujući zagrijane plinove u vanjsku atmosferu. Ovaj termodinamički sustav također stupa u interakciju sa zatvaračkim strukturama izmjenom topline. Uz to, tvar u obliku plinovitih produkata izgaranja ulazi u ovaj sustav s površine gorućeg materijala (tj. Iz zone plamena).
Stanje razmatranog termodinamičkog sustava mijenja se kao rezultat interakcije s okolinom. U integralnoj metodi opisivanja stanja termodinamičkog sustava, koji je plinoviti medij u sobi, koriste se "integralni" parametri stanja, poput mase cijelog plinovitog medija i njegove unutarnje toplinske energije. Odnos ova dva integralna parametra omogućuje prosječnu procjenu stupnja zagrijavanja plinskog medija. Tijekom razvoja požara vrijednosti ovih integralnih parametara stanja mijenjaju se.
Zonski model vatre
Zonska metoda za izračunavanje dinamike RPP-a temelji se na temeljnim zakonima prirode - zakonima očuvanja mase, impulsa i energije. Plinoviti okoliš prostorija je otvoreni termodinamički sustav koji izmjenjuje masu i energiju s okolinom kroz otvorene otvore u ovojnici zgrade. Plinoviti medij je višefazan, jer sastoji se od smjese plinova (kisik, dušik, proizvodi izgaranja i uplinjavanje zapaljivog materijala, plinovito sredstvo za gašenje) i finih čestica (krutina ili tekućina) dima i sredstava za gašenje.
U zonskom matematičkom modelu volumen plina u sobi podijeljen je na karakteristične zone u kojima se odgovarajuće jednadžbe zakona očuvanja koriste za opisivanje prijenosa topline i mase. Veličina i broj zona odabiru se na takav način da unutar svake od njih nehomogenost temperature i druga polja parametara plinovitog medija budu što manja ili iz nekih drugih pretpostavki određenih istraživačkim zadacima i mjesto zapaljivog materijala.
Najčešći je model s tri zone, u kojem je volumen prostorije podijeljen u sljedeće zone: konvektivni stup, gotovo stropni sloj i zona hladnog zraka, slika. jedan.
Slika 1
Kao rezultat izračuna prema zonskom modelu pronađene su vremenske ovisnosti sljedećih parametara prijenosa topline i mase:
- prosječne volumetrijske vrijednosti temperature, tlaka, masenih koncentracija kisika, dušika, plina za gašenje požara i produkata izgaranja, kao i optička gustoća dima i vidljivost u zagrijanom zadimljenom gotovo stropnom sloju u sobi;
- donja granica zagrijanog zadimljenog gotovo stropnog sloja;
- raspodjela masenog protoka po visini stupa, prosječna po presjeku kolone vrijednosti temperature i efektivne emisijske smjese plinske smjese;
- brzine protoka mase odljeva plinova prema van i dotoka vanjskog zraka prema otvorima;
- toplotni tokovi koji se preusmjeravaju na strop, zidove i pod, kao i zračeni kroz otvore;
- temperature (temperaturna polja) zatvorenih konstrukcija.
Metoda izračuna polja (diferencijalna)
Metoda polja je najsvestranija od postojećih determinističkih metoda, jer se temelji na rješavanju parcijalnih diferencijalnih jednadžbi koje izražavaju temeljne zakone očuvanja u svakoj točki računske domene. Može se koristiti za izračunavanje temperature, brzine, brzine, koncentracija komponenata smjese itd. U svakoj točki računske domene, vidi sl. 2. S tim u vezi, može se koristiti terenska metoda:
za znanstvena istraživanja kako bi se identificirali obrasci razvoja požara;
provesti usporedne izračune kako bi se testirali i poboljšali manje univerzalni i zonski i integralni modeli, provjerila valjanost i njihova primjena;
Odabir racionalne mogućnosti zaštite od požara određenih objekata:
modeliranje širenja vatre u sobama visine veće od 6m.
Slika 2
U osnovi, metoda polja ne sadrži apriorne pretpostavke o strukturi protoka, pa je stoga temeljno primjenjiva za razmatranje bilo kojeg scenarija razvoja požara.
Istodobno, valja napomenuti da njegova uporaba zahtijeva značajne računalne resurse. To nameće brojna ograničenja veličine sustava koji se razmatra i smanjuje mogućnost izvođenja multivarijantnih izračuna. Stoga su metode integralnog i zonskog modeliranja također važni alati za procjenu opasnosti od požara objekata u onim slučajevima kada imaju dovoljno informativnog sadržaja, a pretpostavke izrađene u njihovoj formulaciji nisu u suprotnosti sa slikom razvoja požara.
Međutim, na temelju provedenih studija može se tvrditi da, budući da apriorne pretpostavke zonskih modela mogu dovesti do značajnih pogrešaka u procjeni opasnosti od požara objekta, poželjno je koristiti metodu terenskog modeliranja u sljedećim slučajevima :
za sobe složene geometrijske konfiguracije, kao i za sobe s velikim brojem unutarnjih barijera;
sobe u kojima je jedna od geometrijskih dimenzija mnogo veća od ostalih;
prostorije u kojima postoji vjerojatnost stvaranja recirkulacijskih tokova bez stvaranja gornjeg grijanog sloja (što je glavna pretpostavka klasičnih zonskih modela);
u drugim slučajevima, kada su zonski i integralni modeli nedovoljno informativni za rješavanje dodijeljenih zadataka ili postoji razlog za vjerovanje da se razvoj požara može značajno razlikovati od apriornih pretpostavki zonskih i integralnih modela požara.
Kriteriji za odabir požarnih modela za proračune
U skladu s nacrtom dokumenta "Metodologija za procjenu rizika za javne zgrade", tri glavne skupine determinističkih modela koriste se za opis termogasinamičkih parametara požara: integralni, zonski (zonski) i poljski.
Izbor određenog modela za izračunavanje vremena blokiranja putova za bijeg trebao bi se provesti na temelju sljedećih preduvjeta:
integralna metoda:
- za zgrade i građevine koje sadrže razvijeni sustav prostorija malog volumena jednostavne geometrijske konfiguracije
provođenje simulacijskog modeliranja za slučajeve kada je uzimanje u obzir stohastičke prirode požara važnije je od preciznog i detaljnog predviđanja njegovih karakteristika;
za prostore u kojima je karakteristična veličina vatrogasnog centra proporcionalna karakterističnoj veličini prostorije;
- za prostore i sustave prostorija jednostavne geometrijske konfiguracije, čije su linearne dimenzije proporcionalne jedna drugoj;
za sobe velikog volumena, kada je veličina vatrogasnog centra znatno manja od veličine sobe;
za radna područja smještena na različitim razinama unutar jedne prostorije (nagnuto gledalište kina, polukat itd.);
- za sobe složene geometrijske konfiguracije, kao i prostorije s velikim brojem unutarnjih barijera (atriji sa sustavom galerija i susjednim hodnicima, multifunkcionalni centri sa složenim sustavom vertikalnih i vodoravnih veza itd.);
- za prostorije u kojima je jedna od geometrijskih dimenzija mnogo veća (manja) od ostalih (tuneli, zatvorena parkirališta velike površine itd.);
itd .................
U početnoj fazi požara promatra se određeni režim izmjene plina. Posebnosti ovog načina rada su da se postupak izmjene plina odvija u jednom smjeru kroz sve dostupne otvore i proreze. U ovo vrijeme razvitka požara u potpunosti izostaje unos zraka iz okoline u prostoriju. Tek nakon nekog vremena, kada prosječna temperatura okoline u sobi dosegne određenu vrijednost. Proces izmjene plina postaje dvostran, t.j. zagrijani plinovi istječu iz prostorije kroz neke otvore, a svježi zrak ulazi kroz druge. Trajanje početne faze požara, u kojoj se opaža "jednosmjerna" izmjena plina, ovisi o veličini otvora.
U nedostatku dovoda zraka izvana, u diferencijalnim jednadžbama vatre izrazi koji sadrže brzinu protoka zraka ( G B \u003d0.).
Uz to, razmotrit ćemo prostorije bez tlaka u kojima prosječni tlak medija ostaje praktički konstantan, jednak tlaku vanjskog zraka, tako da s dovoljnom točnošću možemo pretpostaviti da:
gdje r 0 , T 0 - gustoća i temperatura okoline prije početka požara; r m, T m - odnosno prosječne vrijednosti gustoće i temperature medija u razmatranom trenutku; P m - prosječni tlak u sobi.
Vremenski interval tijekom kojeg se opaža jednosmjerna izmjena plina relativno je kratak. Prosječna temperatura i koncentracija kisika u sobi se tijekom ovog vremenskog razdoblja neznatno mijenjaju. Iz tog razloga se može pretpostaviti da su količine h, D, R u ovoj fazi požari ostaju nepromijenjeni. Uz to pretpostavljamo da je n 1 \u003d n 2 \u003d n 3 \u003d m \u003d 1 i V \u003d const.
Imajući to na umu, jednadžbe vatre za početni stupanj u sobi s malim otvorom imaju sljedeći oblik:
; (2)
, (4)
, (5)
(6)
U budućnosti se iznosi još jedna pretpostavka:
c p \u003d c pB \u003d const. (7)
Da bi se dobilo analitičko rješenje ovih jednadžbi, koristi se sljedeća tehnika. Budući da se proces razvoja požara razmatra u relativno kratkom vremenskom razdoblju, može se pretpostaviti da je omjer toplinskog toka u ogradi i oslobađanja topline konstantna vrijednost, jednaka njegovoj prosječnoj vrijednosti u ovom intervalu:
(8)
gdje Q w = ψ η Q n;
τ * - vrijeme završetka početne faze požara;
φ - koeficijent gubitka topline.
Iz jednadžbe energetske bilance (3) moguće je odrediti brzinu protoka plinova izbačenih iz prostorije.
Uzimajući u obzir jednadžbe (3) i (8), protok istjeranih plinova u svakom trenutku vremena određuje se formulom:
(9)
Slijedom toga, za početnu fazu požara, uzimajući u obzir uvjet (1), protok istjeranih plinova određuje se formulom:
(10)
Dakle, jednadžbe vatre za početnu fazu u sobi poprimit će oblik:
, (11)
, (12)
, (13)
. (14)
Te jednadžbe predstavljaju poseban slučaj osnovnog (ne pojednostavljenog) sustava jednadžbi požara.
Ovisnost prosječne volumetrijske gustoće o vremenu može se opisati sljedećim izrazom:
, (15)
tada je postupak povećanja prosječne temperature okoliša u sobi opisan formulom:
, (16)
gdje 
gdje je b G širina fronte plamena, m;
,
gdje je toplina izgaranja, J · kg -1;
sa str - toplinski kapacitet plinskog okoliša u sobi, J ∙ kg -1 · K -1 (1,01);
ρ 0 , T 0 - početna vrijednost gustoće (kg · m -3), odnosno temperature (K);
V- slobodni volumen sobe, m 3;
Iz diferencijalne jednadžbe (12), koja opisuje postupak smanjenja djelomične gustoće kisika u sobi, nalazimo djelomičnu gustoću kisika ovisno o vremenu:
. (17)
gdje ρ 0 \u003d 0,27 kg m -3, ρ 01 / ρ 0 = 0,23.
Pomoću diferencijalne jednadžbe (13) određujemo prosječnu parcijalnu gustoću otrovnog plina ovisno o vremenu pomoću formule:
, (18)
gdje 
- granična gustoća, kg · m -3.
Na kraju, razmotrite diferencijalnu jednadžbu (14) koja opisuje promjenu kritične gustoće dima u sobi. Podijelimo varijable u ovoj jednadžbi, a zatim, integrirajući se s početnim uvjetom, dobivamo formulu za određivanje optičke koncentracije dima:
, (19)
gdje 
.
Vrijednost μ * ovisi o svojstvima zapaljivog materijala (GM). Na primjer, za drvo kada gori na otvorenom μ * ≤ 5 Np · m -1.
Optička gustoća dima povezana je s opsegom vidljivosti kako slijedi:
.
gdje gledam - domet vidljivosti, m
3 POREDAK IZVOĐENJA RADA
1. Koristeći osnovne teorijske odredbe, izračunajte prema verziji početnih podataka (tablica 3):
a) djelomična gustoća kisika u odnosu na vrijeme;
b) prosječna djelomična gustoća otrovnog plina;
c) optička koncentracija dima;
d) optička gustoća dima.
2. U tablicu unesite primljene srednje i konačne rezultate.
3. Pripremite izvještaj.
1) Kratke teorijske informacije.
2) Početni podaci.
3) Kvantitativni pokazatelji izvršenih izračuna.
4) Odgovori na sigurnosna pitanja.
Rad se izvodi na listovima A4, u tiskanom tekstu, u obliku objašnjenje koji sadrži kratki sažetak, potrebne izračune i grafikone. Dizajn djela mora biti u skladu opći zahtjeviza prijavu rada studenata na sveučilištu.
Tablica 3 - Podaci o mogućnostima za izračunavanje početne faze požara
| Opcija br. | Veličina sobe | t oh oh C | Visina radnog područja, h, m | Zapaljiva tvar | Težina, kg | Oblik površine izgaranja (tablica 4) | Razdoblje razvoja požara, min | Širina prednjeg dijela plamena, m | Goruće područje, F, m 2 |
| 20x10x5 | 1,7 | benzin | u | ||||||
| 15x15x6 | aceton | u | |||||||
| 10x30x4 | 1,8 | drvo | b | ||||||
| 20x20x4 | 2,1 | polietilen | b | ||||||
| 40x10x3 | 1,8 | guma | b | ||||||
| 25x30x5 | 2,0 | turbinsko ulje | u | ||||||
| 30x10x5 | 1,8 | posteljina | b | ||||||
| 20x20x6 | 2,5 | dizel gorivo | u | ||||||
| 40x10x5 | 2,2 | pamuk | i | ||||||
| 30h8h4 | 1,9 | pamuk | i | ||||||
| 20x10x4 | 2,3 | benzin | u | ||||||
| 20x20x3 | 1,8 | toluen | i | ||||||
| 30x6x3 | 1,7 | drvo | i | ||||||
| 30x10x5 | 2,4 | polietilen | i | ||||||
| 20x10x6 | 2,0 | guma | i | ||||||
| 25x10x4 | 1,8 | turbinsko ulje | u | ||||||
| 30x10x5 | 2,2 | posteljina | i | ||||||
| 15x15x4 | 2,0 | dizel gorivo | u | ||||||
| 30x10x4 | 2,3 | Stiropor | i | ||||||
| 30x20x5 | 2,0 | pamuk | i | ||||||
| 30x30x4 | 1,8 | benzin | u | ||||||
| 40x10x4 | 2,0 | toluen | i | ||||||
| 25x10x3 | 2,2 | drvo | i | ||||||
| 25x25x4 | 2,0 | polietilen | b | ||||||
| 30x20x3 | 2,0 | guma | i | ||||||
| 25x25x4 | 1,8 | turbinsko ulje | u | ||||||
| 40x10x5 | 2,4 | posteljina | i | ||||||
| 20x20x6 | 2,0 | dizel gorivo | u | ||||||
| 25x10x4 | 1,8 | Stiropor | b | ||||||
| 30x20x6 | 2,2 | pamuk | i |
Tablica 4 - Oblik površine izgaranja
Tablica 5 - Prosječna brzina sagorijevanja, neto kalorijska vrijednost, kapacitet stvaranja dima, specifična potrošnja plina i linearna brzina širenja plamena tvari i materijala
| Tvari i materijali | Y F, brzina specifičnog izgaranja mase, h10 –3, kg m –2 s –1 | Neto toplinska vrijednost, P, kJ · kg –1 | Sposobnost stvaranja dima, D m, m 2 · kg –1 | Specifična potrošnja plina, L, kg · kg –1 | Linearna brzina širenja plamena, J · 10 2, m / s |
| Benzin | 61,7 | 0,25 | 0,45 | ||
| Aceton | 59,6 | 0,26 | 0,44 | ||
| Dizel gorivo | 42,0 | 0,4 | |||
| Turbinsko ulje | 0,282 | 0,5 | |||
| Toluen | 0,388 | ||||
| Drvo | 39,3 | 1,15 | |||
| Guma | 11,2 | 1,7-2 | |||
| Polifoam PVC-9 | 2,8 | 0,37 | |||
| Polietilen | 10,3 | 0,32 | |||
| Pamuk | 2,4 | 2,3 | 4,2 | ||
| Posteljina | 21,3 | 33,7 | 1,83 |
TESTNA PITANJA
1. Faze požara i njihove karakteristike.
2. Proces izgaranja i osnovni uvjeti.
3. Stopa mase sagorijevanja i o čemu ona ovisi.
4. Linearna brzina širenja izgaranja
5. Temperatura požara u ogradama i na otvorenim prostorima
6. Dim je.
7. Razvoj požara i razdoblja
KNJIŽEVNOST
1. Koshmarov Yu.A. Predviđanje opasnih čimbenika požara u sobi. Vodič. AGPS Ministarstvo unutarnjih poslova Ruske Federacije, M. - 2000.
2. Primjena terenska metoda matematičko modeliranje požara u zatvorenom prostoru. Smjernice. FGU VNIIPO EMERCOM iz Rusije, 2003.
3. Puzach S.V. Metode za izračunavanje prijenosa topline i mase tijekom požara u sobi i njihova primjena u rješavanju praktičnih problema zaštite od požara i eksplozije. Monografija. - M.: Akademija državne vatrogasne službe Ministarstva za hitne slučajeve Rusije, 2005. - 336 str.
4. Puzach S.V., Smagin A.V., Lebedchenko O.S., Abakumov E.S. Nove ideje o izračunu potrebnog vremena za evakuaciju ljudi i učinkovitosti upotrebe prijenosnih filtera za samoispašivanje tijekom evakuacije na požarima. Monografija. - M.: Akademija državne vatrogasne službe Ministarstva za hitne slučajeve Rusije, 2007. 222 str.