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;

- скорость выгорания горючего материала, кг/с;

- потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;

оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:


,	(П6.33)

где - дымообразующая способность горючего материала, Нп /(м ·кг).

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)

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)

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: 103; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 131415 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!