IV. Математическая двухзонная модель пожара в здании
(с изменениями на 12 декабря 2012 года)
При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:
T - температура среды в задымленной зоне, K;
- оптическая плотность дыма, Нп/м;
x - массовая концентрация i-того токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг/кг;
x , - массовая концентрация кислорода, кг/кг;
Z - высота нижней границы слоя дыма, м.
В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:
, (П6.26)
, , (П6.27)
, (П6.28)
, , (П6.29)
где m, m - общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг;
m - масса кислорода в задымленной зоне, кг;
Q - энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;
S - оптическое количество дыма, Нп·м ;
- плотность дыма при температуре Т, кг/м ;
V - объем задымленной зоны, м ;
H, A - высота и площадь помещения, м;
с - удельная теплоемкость дыма, кДж/(K·кг).
Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:
общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой и дыма удаляемого через проемы в соседние помещения:
|
|
= G - G , (П6.30)
где t - текущее время, с;
G , G - массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку и открытые проемы в помещении, кг/с;
энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:
= Q - Q - Q , (П6.31)
где Q , Q , Q - тепловая мощность, соответственно, вносимая в задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые проемы и теряемая в конструкции, кВт;
массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:
, | (П6.32) |
где:
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
- полнота сгорания горючего материала, кг/кг;
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
- скорость выгорания горючего материала, кг/с;
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
- потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;
|
|
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
, | (П6.33) |
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
где - дымообразующая способность горючего материала, Нп /(м ·кг).
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
массы i-го токсичного продукта горения:
= ·L - x ·G , (П6.34)
где L - массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.
Масса компонентов дыма G , вносимых в задымленную зону конвективной колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:
|
|
, (П6.35)
где Q - мощность очага пожара, кВт.
Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:
,(П6.36) |
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом температуры горячей струи T , скорости и излучательной способности струи, омывающей конструкции и прогрева самой i-й конструкции T (y) по толщине y. Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:
= · , (П6.37)
с граничными и начальными условиями:
, (П6.38)
, (П6.39)
, 0 y , (П6.40)
где , - соответственно конвективный и лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м ·K);
- толщина ограждающей конструкции, м;
С(Т) - теплоемкость материала конструкции при температуре Т(у),Дж /(кг ·°K);
(Т) - теплопроводность материала конструкции при температуре Т(у), Вт/(м·K);
|
|
Т , T - температура соответственно обогреваемой части конструкции и среды у необогреваемой поверхности, К;
- плотность материала конструкции, кг/м.
Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1 ). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:
, (П6.41)
где B - ширина проема, м;
- аэродинамический коэффициент проема;
P(h) - P (h) - разница давлений в помещениях на высоте h;
- плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при температуре дыма Т.
Рис.П6.1. Массопотоки через проем
Пределы интегрирования Y и Y выбираются в пределах створа проема, слоя дыма помещения очага пожара и там, где избыточное давление P = (P(h) - P(h) ) > 0, как это указано на рис.П6.1 .
Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-м помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как:
,(П6.42) |
(Абзац в редакции, введенной в действие с 26 мая 2012 года приказом МЧС России от 12 декабря 2011 года N 749 . - См. предыдущую редакцию )
где P - текущее давление в i-ом помещении на нулевой отметке (или приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой отметки);
- плотность воздуха при начальной температуре Т ;
Z - текущая высота незадымленной зоны в i-ом помещении.
Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 102; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!