Файл: Определение основных параметров развития и тушения пожара в здании автосервиса.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 90
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4)
где r – радиус окружности, r = 7 м;
α– угол сегмента, в нашем случае 900.
Тогда площадь сегмента круга равна, формула (4)
Определим площадь пожара до дверного проема помещения №2, формула (2)
S9,3 = 6,1∙3,3+0,5∙13,98 = 27,12 м2.
Определим расстояние, которое пройдет фронт пламени за 10 минут
(
5)
где τ – расчетное время, τ = 10 мин.
Оставшееся расстояние в 1,5 м (до противоположной стенки помещения) фронт пламени пройдет за время
τ = 1,5/1,5 = 1 мин,
т.е. через 11,0 мин после начала пожара все помещение будет охвачено огнем.
Площадь пожара, в момент времени 11,0 мин, будет равна
S11,7 = 9∙6,1 = 54,9 м2.
В помещение №6 пожар распространится через дверной проем, фактическая огнестойкость которого 0,2 часа, т.е. 12 мин, а огонь к проему подходит через 4,4 мин. Тогда распространение пожара в помещение №6 начнется через 4,4 + 12 = 16,4 мин после его начала. До достижения продольных ограждений форма пожара будет иметь форму четверти окружности, а со стороны помещения администратора будет иметь прямоугольную форму. Расстояние до ограждений, где форма пожара станет прямоугольной, составляет 5,1 м.Расстояние в 5,1 м фронт пламени пройдет за τ = 5,1/1,5 = 3,4 мин, и площадь пожара на момент времени 19,8 мин (пожар в помещение №2 начнется только 21,3 мин от начала пожара) для помещения №6 составит
S19,8 =S16,4 + 0,25π(Vл∙τ3,4)2 – S п5 (6)
где Sп5 – площадь пожара в помещении № 5, Sп5 = 7,1 м2.
S19,8 = 54,9+0,25∙3,14∙(1,5∙3,4)-7,1 = 68,22 м2.
Оставшееся расстояние в 3,8 м фронт горения пройдет за время
τ = 1,25 /1,5=2,5 мин.
К моменту времени 22,3 мин от начала пожара, в помещении №2 огонь распространится на 1,5 м, имеет форму половины окружности, и его площадь будет составлять
Sп2 = 3,14∙1,52/2=3,53 м2.
Площадь пожара на момент времени 22,3 мин составит
S22,3
= 54,9+69,3+3,53=127,73 м2.
Оставшееся расстояние до стены 3,6 м, до оконного проема в помещении №2 огонь пройдет за время
τ = 3,6 /1,5=2,4 мин.
Площадь пожара к моменту времени 24,7 мин, будет составлять
S24,7 = 54,9+69,3+21=145,2
За время 23,5 минуты фронт пламени подойдет к дверному проёму помещения №1, которое имеет предел огнестойкости 12 мин. Следовательно, распространение пожара в помещении начнется через 23,5+12 = 35,5 мин после начала пожара.
Расстояние в 3,9 м, т.е. до ближайшей стены, фронт пламени пройдет за 2,6 мин, к этому времени огонь охватит полностью помещения №3 и №5 на 35,5 мин площадь пожара будет равна
S35,5 = 145,2 + 8,3+7,1+0,25∙π∙3,92 = 172,5 м2.
Время, за которое фронт пламени пройдет расстояние, оставшееся расстояния до самой удаленной точки, составит
τ =1,2/1,5 = 0,8 мин.
Следовательно, за время 36,3 минут все здания автосервиса будет охвачено огнем. Площадь пожара будет составлять
S36,3 = 165,3+12,6∙10 = 203,5 м2.
Схема развития пожара представлена на рисунке 2.Изменение площади пожара во времени представлены на рисунке 3.
Рисунок 2 – Схема развития пожара
Рисунок 3 – Изменение площади пожара во времени
3 Расчет температуры пожара в помещении
Для расчета параметров пожара необходимо произвольным образом выбрать не менее четырех временных значений, но таким образом, чтобы охарактеризовать весь процесс развития пожара.
Температуру пожара рассчитаем для моментов времени 5, 15, 25 и 49 мин. Для решения этой задачи необходимо:
– построить план развития пожара и установить, какие проемы вскроются к каждому моменту времени. Найти их общую площадь (Sпр) и площадь приточной части (S1), считая, что она составляет примерно 1/3 Sпр;
– найти коэффициент избытка воздуха (α);
– рассчитать тепловой поток (q), падающий на 1 м2 площади ограждения (Sогр ). Следует помнить, что перегородки после вскрытия в них дверных проемов в качестве ограждающих конструкций не рассматриваются;
– по номограмме найти температуру пожара.
План развития пожара уже построен. Определим, какие проемы на заданные моменты времени вскроются и будут работать на приток воздуха в помещение.
На момент времени τ = 5 мин фронт горения достигнет дверного проема №1 в помещении №4, но дверной проем не вскроется, так как имеет предел огнестойкости 12 мин..
Определим площадь проема
На момент времени τ =15 мин фронт горения достигнет оконного проема №1 и дверных проемов в помещениях №6 и №2, но дверные проемы не вскроются, так как имеют предел огнестойкости 12 мин. Вскроется дверной проем №1 помещения №4.
Определим площадь проема
На момент времени τ = 25 мин вскроются 4 дверных проема и 1 окно помещения №4.
Определим площадь проема
На момент времени τ =49 мин фронт горения достигнет всех оконных и дверных проемов. Произойдет вскрытие всех дверных и оконных проемов.
По итогу имеем вскрытие одного оконного проема размером 3×1,5, одного оконного проема 1,5×1,5, 9 дверных проемов размером 0,9×2,0, трое въездных ворот размером 2,5×3,0
Определим площадь проема
Значение коэффициента избытка воздуха находят по графику [1]. По оси ординат отложены значения α , а по оси абсцисс − теоретического объема воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг горючего (
). По величине отношения S1/Sп выбираем номер кривой, а по Sп/Sпола − ее вид. Горючая нагрузка мебель, поэтому = 4,2 м3/кг.
Значения α заносим в таблицу 1.
Плотность теплового потока q, кВт/м2, воспринимаемого поверхностями ограждающих конструкций на соответствующие моменты времени, определяется выражением
(7)
где β – коэффициент химического недожога (для мебели β = 0,99), так как
< 5 м3/кг [7];
– приведенная массовая скорость выгорания, кг/(м2·с);
– низшая теплота сгорания, = 16800 кДж/кг [3];
Sогр – площадь ограждающих конструкций, м2.
Площадь ограждающих конструкций Sогр, м2, определяется
Sогр = Sпола+Sстен+Sпотолка, (8)
где Sпола,Sстен,Sпотолка – площадь пола, степ и потолка в помещении соответственно, м2.
Приведенная массовая скорость выгорания в процессе развития пожара меняется. Ее максимальное значение на каждый момент времени можно оценить в зависимости от относительной площади проемов. Для пожарной нагрузки, мебели, определяем по графику [1] в зависимости от отношения Sпр/Sп на каждый момент времени и заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Расчетные значения параметров пожара
Плотность теплового потока на заданные моменты времени составит
Пользуясь номограммой [1], по полученным значениям q и α, определяем температуру пожара.
По полученным данным таблицы 1строим график изменения температуры пожара во времени, полученный результат представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Изменение температуры пожара во времени
4 Расчет газообмена в помещении и положения ПРД
Причиной газообмена при пожаре в помещении является разность давлений газовой среды внутри помещения и воздуха снаружи [2]. При развившемся пожаре распределение давлений по высоте внутри и снаружи помещения как правило, складывается так, что в верхней части давление больше, а в нижней части меньше атмосферного. Это распределение представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 – Распределение давлений при развившемся пожаре в помещении:
– сплошная линия – эпюра давлений воздуха снаружи;
– пунктирная – эпюра давлений газовой среды внутри помещения.
В условиях внутреннего пожара приток воздуха в зону горения и отток продуктов горения из помещения определяется геометрическими параметрами здания, такими как высота помещения, соотношение площадей отверстий, соединяющих внутренний объем с окружающей атмосферой, их взаимным расположением и т.д. [4]
Газообмен при пожарах в зданиях характеризуется коэффициентом избытка воздуха.Под коэффициентом избытка воздуха на внутреннем пожаре понимают отношение фактического массового расхода воздуха поступающего к зоне горения, к теоретически необходимому секундному массовому расходу воздуха на процесс горения
где r – радиус окружности, r = 7 м;α– угол сегмента, в нашем случае 900.
Тогда площадь сегмента круга равна, формула (4)
Определим площадь пожара до дверного проема помещения №2, формула (2)
S9,3 = 6,1∙3,3+0,5∙13,98 = 27,12 м2.
Определим расстояние, которое пройдет фронт пламени за 10 минут
(
5)где τ – расчетное время, τ = 10 мин.
Оставшееся расстояние в 1,5 м (до противоположной стенки помещения) фронт пламени пройдет за время
τ = 1,5/1,5 = 1 мин,
т.е. через 11,0 мин после начала пожара все помещение будет охвачено огнем.
Площадь пожара, в момент времени 11,0 мин, будет равна
S11,7 = 9∙6,1 = 54,9 м2.
В помещение №6 пожар распространится через дверной проем, фактическая огнестойкость которого 0,2 часа, т.е. 12 мин, а огонь к проему подходит через 4,4 мин. Тогда распространение пожара в помещение №6 начнется через 4,4 + 12 = 16,4 мин после его начала. До достижения продольных ограждений форма пожара будет иметь форму четверти окружности, а со стороны помещения администратора будет иметь прямоугольную форму. Расстояние до ограждений, где форма пожара станет прямоугольной, составляет 5,1 м.Расстояние в 5,1 м фронт пламени пройдет за τ = 5,1/1,5 = 3,4 мин, и площадь пожара на момент времени 19,8 мин (пожар в помещение №2 начнется только 21,3 мин от начала пожара) для помещения №6 составит
S19,8 =S16,4 + 0,25π(Vл∙τ3,4)2 – S п5 (6)
где Sп5 – площадь пожара в помещении № 5, Sп5 = 7,1 м2.
S19,8 = 54,9+0,25∙3,14∙(1,5∙3,4)-7,1 = 68,22 м2.
Оставшееся расстояние в 3,8 м фронт горения пройдет за время
τ = 1,25 /1,5=2,5 мин.
К моменту времени 22,3 мин от начала пожара, в помещении №2 огонь распространится на 1,5 м, имеет форму половины окружности, и его площадь будет составлять
Sп2 = 3,14∙1,52/2=3,53 м2.
Площадь пожара на момент времени 22,3 мин составит
S22,3
= 54,9+69,3+3,53=127,73 м2.
Оставшееся расстояние до стены 3,6 м, до оконного проема в помещении №2 огонь пройдет за время
τ = 3,6 /1,5=2,4 мин.
Площадь пожара к моменту времени 24,7 мин, будет составлять
S24,7 = 54,9+69,3+21=145,2
За время 23,5 минуты фронт пламени подойдет к дверному проёму помещения №1, которое имеет предел огнестойкости 12 мин. Следовательно, распространение пожара в помещении начнется через 23,5+12 = 35,5 мин после начала пожара.
Расстояние в 3,9 м, т.е. до ближайшей стены, фронт пламени пройдет за 2,6 мин, к этому времени огонь охватит полностью помещения №3 и №5 на 35,5 мин площадь пожара будет равна
S35,5 = 145,2 + 8,3+7,1+0,25∙π∙3,92 = 172,5 м2.
Время, за которое фронт пламени пройдет расстояние, оставшееся расстояния до самой удаленной точки, составит
τ =1,2/1,5 = 0,8 мин.
Следовательно, за время 36,3 минут все здания автосервиса будет охвачено огнем. Площадь пожара будет составлять
S36,3 = 165,3+12,6∙10 = 203,5 м2.
Схема развития пожара представлена на рисунке 2.Изменение площади пожара во времени представлены на рисунке 3.
Рисунок 2 – Схема развития пожара
Рисунок 3 – Изменение площади пожара во времени
3 Расчет температуры пожара в помещении
Для расчета параметров пожара необходимо произвольным образом выбрать не менее четырех временных значений, но таким образом, чтобы охарактеризовать весь процесс развития пожара.
Температуру пожара рассчитаем для моментов времени 5, 15, 25 и 49 мин. Для решения этой задачи необходимо:
– построить план развития пожара и установить, какие проемы вскроются к каждому моменту времени. Найти их общую площадь (Sпр) и площадь приточной части (S1), считая, что она составляет примерно 1/3 Sпр;
– найти коэффициент избытка воздуха (α);
– рассчитать тепловой поток (q), падающий на 1 м2 площади ограждения (Sогр ). Следует помнить, что перегородки после вскрытия в них дверных проемов в качестве ограждающих конструкций не рассматриваются;
– по номограмме найти температуру пожара.
План развития пожара уже построен. Определим, какие проемы на заданные моменты времени вскроются и будут работать на приток воздуха в помещение.
На момент времени τ = 5 мин фронт горения достигнет дверного проема №1 в помещении №4, но дверной проем не вскроется, так как имеет предел огнестойкости 12 мин..
Определим площадь проема
На момент времени τ =15 мин фронт горения достигнет оконного проема №1 и дверных проемов в помещениях №6 и №2, но дверные проемы не вскроются, так как имеют предел огнестойкости 12 мин. Вскроется дверной проем №1 помещения №4.Определим площадь проема
На момент времени τ = 25 мин вскроются 4 дверных проема и 1 окно помещения №4.
Определим площадь проема
На момент времени τ =49 мин фронт горения достигнет всех оконных и дверных проемов. Произойдет вскрытие всех дверных и оконных проемов.
По итогу имеем вскрытие одного оконного проема размером 3×1,5, одного оконного проема 1,5×1,5, 9 дверных проемов размером 0,9×2,0, трое въездных ворот размером 2,5×3,0
Определим площадь проема
Значение коэффициента избытка воздуха находят по графику [1]. По оси ординат отложены значения α , а по оси абсцисс − теоретического объема воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг горючего ( ). По величине отношения S1/Sп выбираем номер кривой, а по Sп/Sпола − ее вид. Горючая нагрузка мебель, поэтому = 4,2 м3/кг.
Значения α заносим в таблицу 1.
Плотность теплового потока q, кВт/м2, воспринимаемого поверхностями ограждающих конструкций на соответствующие моменты времени, определяется выражением
(7)где β – коэффициент химического недожога (для мебели β = 0,99), так как
< 5 м3/кг [7]; – приведенная массовая скорость выгорания, кг/(м2·с); – низшая теплота сгорания, = 16800 кДж/кг [3];Sогр – площадь ограждающих конструкций, м2.
Площадь ограждающих конструкций Sогр, м2, определяется
Sогр = Sпола+Sстен+Sпотолка, (8)
где Sпола,Sстен,Sпотолка – площадь пола, степ и потолка в помещении соответственно, м2.
Приведенная массовая скорость выгорания в процессе развития пожара меняется. Ее максимальное значение на каждый момент времени можно оценить в зависимости от относительной площади проемов. Для пожарной нагрузки, мебели,
определяем по графику [1] в зависимости от отношения Sпр/Sп на каждый момент времени и заносим в таблицу 1. Таблица 1 – Расчетные значения параметров пожара| Время от момента возникновения пожара, мин | 5 | 15 | 25 | 49 |
| Sпола, м2 | 54,9 | 54,9 | 145,2 | 203,5 |
| Sп, м2 | 9,05 | 54,9 | 145,2 | 203,5 |
| S1, м2 | 0 | 2,1 | 3,9 | 15,15 |
| S1/Sп | 0 | 0,038 | 0,026 | 0,075 |
| Sп/Sпола | 0,16 | 1 | 1 | 1 |
| α | 0 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
| Sпр, м2 | 0 | 6,3 | 11,7 | 45,45 |
| Sпр/Sп | 0 | 0,11 | 0,08 | 0,223 |
| , кг/(м2·с) | 0,0048 | 0,0091 | 0,0086 | 0,0136 |
| Sогр, м2 | 87,58 | 83,08 | 260,95 | 421,6 |
| q, кВт/м2 | 8,1 | 48,2 | 32,7 | 42,7 |
| tп, оС | 70 | 340 | 250 | 290 |
Плотность теплового потока на заданные моменты времени составит
Пользуясь номограммой [1], по полученным значениям q и α, определяем температуру пожара.По полученным данным таблицы 1строим график изменения температуры пожара во времени, полученный результат представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Изменение температуры пожара во времени
4 Расчет газообмена в помещении и положения ПРД
Причиной газообмена при пожаре в помещении является разность давлений газовой среды внутри помещения и воздуха снаружи [2]. При развившемся пожаре распределение давлений по высоте внутри и снаружи помещения как правило, складывается так, что в верхней части давление больше, а в нижней части меньше атмосферного. Это распределение представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 – Распределение давлений при развившемся пожаре в помещении:
– сплошная линия – эпюра давлений воздуха снаружи;
– пунктирная – эпюра давлений газовой среды внутри помещения.
В условиях внутреннего пожара приток воздуха в зону горения и отток продуктов горения из помещения определяется геометрическими параметрами здания, такими как высота помещения, соотношение площадей отверстий, соединяющих внутренний объем с окружающей атмосферой, их взаимным расположением и т.д. [4]
Газообмен при пожарах в зданиях характеризуется коэффициентом избытка воздуха.Под коэффициентом избытка воздуха на внутреннем пожаре понимают отношение фактического массового расхода воздуха поступающего к зоне горения, к теоретически необходимому секундному массовому расходу воздуха на процесс горения