ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРМЕТРОВ ПОЖАРОВ

 

П р и м ер 1.1 .

Рассчитать требуемый расход воздуха при горении в помещении ацетона в емкости диаметром 1,5 м, если удельная массовая скорость выгорания 0,1 кг/(м²·с). Температура окружающей среды 20 ^°С, давление нормальное.

Р е ш е н и е.

Расчетная формула для определения требуемого расхода воздуха приводится к виду

 

G_в⁰ = v_м^удS_пV_в⁰ρ_в

 

Площадь поверхности резервуара составляет

= 3,14(1,5/2)² = 1,766 м².

Плотность воздуха для данных условий составит 1,2 кг/м³

Требуемый расход воздуха равен

G_В⁰ = 0,1·7,35·1,766·1,2 = 1,54 кг/с.

П р и м ер 1.2 .

Рассчитать фактический расход воздуха через дверной проём размером 1,5х2,5 м и определить положение плоскости равных давлений, если в помещении в резервуаре горит гептан. Среднеобъёмная температура внутри помещения составляет 65 ^°С, температура окружающей среды – 20 ^°С, давление – нормальное.

Ре ш е н ие .

Фактический расход воздуха при газообмене через один проем рассчитывается по формуле:

Плотность продуктов горения рассчитывается по формуле

=0,511 кг/м³

Коэффициент сопротивления проема μ примем равным 0,65.

Высоту плоскости равных давлений находим по формуле

м

Подставляем найденные величины в формулу.

= = кг/с

 

П р и м ер 1.3 .

Определить площадь пожара S_п в помещении, при которой среднеобъёмная концентрация кислорода в продуктах горения достигнет 14 %. Фактический расход поступающего воздуха G_в^ф составляет 1,6

м

кг/с, удельная массовая скорость выгорания ν_{М уд} равна 0,06 кг/(м²·с), теоретический объём воздуха V_в⁰ – 4,2 м³/кг, плотность воздуха – 1,2 кг/м³.

Р е ш е н и е.

O

Концентрация кислорода в продуктах горения определяет значение коэффициента избытка воздуха α при наличии газообмена помещения с окружающей средой:

.

Требуемый расход воздуха G_в⁰ рассчитывается по формуле (1.9):

G_в⁰ = v_м^удS_пV_в⁰ρ_в

Откуда формула расчёта площади пожара приобретает вид:

 

Коэффициент избытка воздуха связан с концентрацией кислорода формулой

Тогда площадь пожара , при которой =16%, равна

 м²

 

П р и м е р 1.4

Рассчитать приведенную массовую скорость выгорания штабеля, сложенного из деревянных брусьев, если за 15 мин пожара его масса уменьшилась на 15 %. Штабель состоит из пяти рядов, в каждом ряду размещаются десять брусьев. Размеры бруса – 0,1х0,1х2 м. Плотность древесины ρ составляет 450 кг/м³. Определить коэффициент поверхности данного штабеля.

Р е ш е н и е.

Приведенная массовая скорость выгорания рассчитывается по формуле (1.5).

Изменение массы штабеля за время горения определим по формуле

Δm = ηρVkn,

где η – доля выгоревшей массы штабеля;

V– объём одного бруса, м³;

k –количество брусьев в одном ряду;

n – количество рядов в штабеле.

Подставив численные значения, получим

Δm= 0,15 · 450 · 0,1² · 2 · 10 · 5 = 67,5 кг.

В конструкции штабеля имеются скрытые и открытые поверхности (рис. 2).

 

                                                      а

 

Рис. 2. Схема укладки штабеля

 

Скрытая поверхность штабеля состоит из граней брусьев, находящихся в нижнем ряду и соприкасающихся с поверхностью земли, а также участков брусьев, соприкасающихся друг с другом. Суммарную площадь скрытой поверхности S_скр находим по формуле

скр

где k – количество брусьев в одном ряду;

n – количество рядов в штабеле.

Открытая поверхность (поверхность горения S_пг рассчитывается как разность общей поверхности всех брусьев S_об и скрытой поверхности брусьев в штабеле:

где S_ОБ -общая поверхность штабеля – это сумма площадей всех граней одного бруса, умноженная на количество всех брусьев в штабеле k n:

S_общ = (2а² + 4аl)kn = (2 · 0,1² + 4 · 0,1 · 2)10 · 5 = 41 м².

Площадь скрытой поверхности штабеля

S_скр = 0,1 · 2 · 10 + 2 · 0,1²·10² (5 – 1) = 10 м².

Площадь поверхности горения штабеля S_пг равна

S_пг = 41 – 10 = 31 м².

Приведенная массовая скорость выгорания

v_м^пр= 67,5/(31 · 15 · 60) = 0,0024 кг/(м²·с).

Площадь пожара S_п составляет:

S_п = l² = 2² = 4 м².

Коэффициент поверхности горения штабеля определяем по формуле:

К_п = 31/4 = 7,75.

 

П р и м ер 1.5

Определить величину удельной горючей и удельной пожарной нагрузки в помещении площадью 12 м². Пол в помещении выложен деревянным паркетом толщиной h = 2 см. Плотность древесины , из которой изготовлен паркет, составляет 450 кг/м³. В помещении имеется следующая мебель: деревянные шкаф массой 80 кг; стол – 30 кг; два стула по 7 кг каждый; диван массой 95 кг, состоящий из 70 % древесины, 20 % пенополиуретана и 10% кожи. Низшая теплота сгорания древесины составляет 16,5 МДж/кг, пенополиуретана – 24,52, кожи – 21,52 МДж/кг.

Р е ш е н и е .

Расчет проводится по формулам :

и

Масса всех горючих материалов складывается из массы паркета, шкафа, стульев и массы горючих материалов, из которых собрана мебель.

Массу паркета m_пар определяем по формуле

где V – объём паркета

следовательно,

 кг

Массы древесины, пенополиуретана (ППУ) и кожи, из которых сделан диван, соответственно равны:

m_древ = 0,7 · 95 = 66,5 кг;

m_ппу = 0,20 · 95 = 19 кг;

m_кожи = 0,10 · 95 = 9,5 кг

 

Удельная горючая нагрузка

кг/м²

Удельная пожарная нагрузка

 

=466,26 МДж/м²

 

1.4 РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ПОЖАРА В УСЛОВИЯХ НЕОГРАНИЧЕННОГО ГАЗООБМЕНА

 

Площадь пожара – это нормативный параметр, используемый для решения целого ряда практических задач, таких как определение сил и средств для тушения пожара, проектирование автоматических систем пожарной защиты и т. д.

О б о з н а ч е н и я:

 

– место возникновения пожара;

S_п – площадь пожара, м²; τ – время, мин;

S

п

τ – площадь пожара в момент времени τ, м²;

L_τ – путь, пройденный фронтом пламени к моменту времени τ, м;

v_л^табл – табличное значение линейной скорости распространения пожара, м/мин.

При расчете площади пожара принимается ряд допущений.

Первое: горючая нагрузка в помещении однородна и распределена равномерно по всей площади пола.

Второе: газообмен не лимитирует скорость и направление распространения пожара, т. е. пожар распространяется в режиме ПРН.

Третье: фронт пламени распространяется во все стороны с одинаковой скоростью. Следовательно, расчетная площадь пожара может иметь форму правильных геометрических фигур: круга, полукруга, сектора, прямоугольника (рис. 3–5).

 

Рис. 3. Приведение формы пожара к круговой

 

               

 

Рис. 4. Приведение формы пожара к угловой

 

Рис. 5. Приведение формы пожара к прямоугольной

 

л

Четвертое: в первые 10 мин свободного развития пожара линейная скорость распространения v_л равна половине значения, указанного в таблице для соответствующего объекта, т. е. при τ<10 мин v_л = 0,5v ^табл; при τ >10 мин v_л = v_л^табл.

Пятое: когда фронт пламени достигает ограждающей конструкции, он спрямляется.

Таким образом, значение площади пожара S_п в каждый момент времени рассчитывается по следующим основным формулам:

1. Круговой пожар

 

 

                                                                                  (1.16)

 

 

 

2. Пожар, возникший в углу помещения

 

	Lτ

                                                                             (1.17)

 

 

3. Пожар, возникший возле стены

 

	Lτ

 

                                                                     (1.18)

 

4. Прямоугольная форма пожара (двухсторонняя)

	Lτ

 

                        a                                        (1.19)

 

                                                   

 

5. Прямоугольная форма пожара (односторонняя)

	Lτ

 

 

                       a                                     (1.20)

 

Учитывая, что до 10-й минуты включительно v_л = 0,5v_л^табл, путь, пройденный фронтом пламени к моменту τ, будет равен:

               L_τ = 0,5v_л^табл τ при τ < 10 мин;                        (1.21)

             L _τ = L₁₀ + L _{τ –10} при τ > 10 мин.                      (1.22)

где

L₁₀ – путь, который проходит фронт пламени за первые 10 мин;

л

L₁₀ = 0,5v_л^табл ∙10 = 5v ^табл, м;

л

L _{τ –10} – путь, который проходит фронт пламени за время, оставшееся после 10 мин (τ – 10): L _{τ –10} = v ^табл(τ – 10), м.

Тогда при τ > 10 мин

л

L_τ = 5v_л^табл + v ^табл(τ – 10)                                                     (1.23)

или

L_τ = v_л^табл(τ – 5).                                                                    (1.24)

Результаты расчетов представляются в виде плана и графика распространения пожара. Для этого положение фронта пламени отмечается на плане объекта сплошными ровными линиями, на которых указываются расчетные моменты времени. Промежутки между линиями заштриховываются. Полученный таким образом рисунок является планом распространения пожара.

п

По значениям S _П ^τ в масштабе строится зависимость S_п = f(τ), которая называется графиком распространения пожара.

Определение площади пожара на заданный момент времени целесообразно проводить в следующей последовательности:

1. нарисовать план помещения и отметить на нем место возникновения пожара;

2. найти L_τ;

3. на плане помещения отложить L_τ, отметить сплошной ровной линией положение фронта пламени, указать значение τ;

4. учитывая, что при достижении ограждающих конструкций фронт пламени спрямляется, определить форму полученной геометрической фигуры;

5. найти площадь пожара по одной из формул

Если момент времени заранее не задан, порядок расчетов, построения плана и графика может быть следующим:

1. нарисовать план помещения и отметить на нем место возникновения пожара;

2. выбрать характерные точки – детали объекта, до которых будет доходить фронт пламени (ограждающие конструкции, перегородки, проемы и т.п.);

3. рассчитать L₁₀ – путь, который проходит фронт пламени за первые

л

 10 мин, т. е. со скоростью v_л = 0,5v ^табл;

4. определить расстояние L_τ до первой опорной точки и найти время τ, за которое это расстояние будет пройдено, определив его из формулы (3.6), если L_τ ≤ L₁₀; из формулы (1.23) или (1.24), если L_τ > L₁₀;

п

5. определить S ^τ, как описано выше;

6. повторить расчеты для всех остальных опорных точек;

7. построить план и график распространения пожара.

 

Пример 1.6

Рассчитать площадь пожара на 5-й, 15-й и 20-й минутах с момента его возникновения (рис. 3.4) и время охвата всего помещения, если скорость распространения равна 1,2 м/мин, предел огнестойкости двери – 12 мин.

                       18 м            18 м

 

    16 м

 

Рис. 6. План помещения и место возникновения пожара для примера 1.6

 

Ре ш е н и е .

1. Поскольку пожар возник возле двери, отсчет предела ее огнестойкости начнется сразу. Тогда в правое помещение пламя проникнет через 12 мин с момента возникновения пожара. До 12-й минуты пожар будет распространяться только в одном помещении.

2. За 5 мин фронт пламени пройдет расстояние

L⁵ = 0,5·1,2·5 = 3 м.

         До ближайших боковых стен – 8 м. Следовательно, фронт пламени на 5-й минуте будет иметь форму полукруга (рис. 7):

п

S_П ⁵ = 3,14·3²/2 = 14,0 м².

3. За 15 мин фронт пламени может пройти расстояние

L₁¹⁵ = 5·1,2 + 1,2 (15 – 10) = 12 м.

К этому времени в левом помещении он уже достигнет боковых стен и примет форму прямоугольника размером

S_П1 ¹⁵= 16∙12=192 м.

В смежном помещении он будет распространяться всего 15 – 12 = 3 мин

л

(причем скорость его равна v ^табл, так как τ >10 мин).

За это время он пройдет расстояние

L₂¹⁵=1,2 ∙ 3 = 3,6 м.

Следовательно, в смежном помещении фронт пламени имеет форму полукруга и площадь, равную

S_П2 ¹⁵ =3,14·3,6²/2 = 20 м².

Общая площадь пожара на 15-й минуте

п

S_П ¹⁵ = 192 + 20 = 212 м².

4. К 20-й минуте фронт пламени может пройти

L²⁰ = 5 · 1,2 + 1,2 (20 – 10)= 18 м.

Тогда все левое помещение к этому моменту времени будет охвачено пожаром (см. рис. 7). Однако в правом помещении он будет распространяться

τ ₂= 20 – 12 = 8 мин.

За это время фронт пламени  пройдет

L₂²⁰ =1,2 · 8 = 9,6 м

Достигнув боковых стен, примет форму прямоугольника размером 16×9,6 м.

В результате

S_П ²⁰ = 16·18+16·9,6=441,6 м²

Полный охват всего помещения наступит, когда фронт пламени пройдет оставшееся расстояние (см. рис. 7).

L_ост =18 – 9,6 = 8,4 м

При скорости 1,2 м/мин это займёт время:

τ _ост =8,4 : 1,2 = 7 мин.

Расчетное время охвата всего помещения составляет

τ _полн=20 + 7 = 27 мин.

 

Рис. 7. План распространения пожара для примера 1.6

 

По этим данным строим график распространения пожара (рис. 8).

 

 

 

0  5          10        15        20        25

Время, мин

 

Рис. 8. График распространения пожара для примера 1.6

 

 

 

---

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 1318; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!