Исходные понятия и общие сведения о методах прогнозирования офп в помещениях. Прогнозирование опасных факторов пожара Прогнозирование офп кошмаров
ЛЕКЦИЯ
по дисциплине "Прогнозирование опасных факторов пожара"
Тема №3. «ГАЗООБМЕН ПОМЕЩЕНИИ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОПИСАНИЯ
ЗАМКНУТОГО ПОЖАРА»
План лекции:
Лекция 1,2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОЖАРА ДЛЯ РАСЧЕТА РАСХОДОВ УХОДЯЩИХ ГАЗОВ И ПОСТУПАЮЩЕГО ЧЕРЕЗ ПРОЕМЫ ВОЗДУХА
1.1. Введение
1.2. Распределение давлений по высоте помещения
1.3 Плоскость равных давлений и режимы работы проема
1.4. Распределение перепадов давлений по высоте помещения
1.5. Формулы для расчета расхода газа, выбрасываемого через прямоугольный проем
1.6. Формулы для расчета расхода воздуха, поступающего через прямоугольный проем
1.7. Влияние ветра на газообмен
Лекция 3,4. УРАВНЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ПОЖАРА ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА В ОГРАЖДЕНИЯ И СКОРОСТИ ВЫГОРАНИЯ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Приближенная оценка величины теплового потока в ограждения
2.2 Эмпирические методы расчета теплового потока в ограждения
2.3 Полуэмпирические методы расчета теплового потока в ограждения
2.4 Методы расчета скорости выгорания горючих материалов и скорости тепловыделения
Цели лекции:
1. Учебные
В результате прослушивания материала слушатели должны знать:
Интегральные уравнения для расчета параметров газообмена
Уравнения интегральной модели для определения тепловых потоков к конструкциям помещения при пожаре
Влияний внешних условий на тепло и газообмен при пожаре
Уметь: прогнозировать обстановку на пожаре с учетом теплогазообмена
2. Развивающие: выделять самое главное, самостоятельность и гибкости мышления, развитие познавательного мышления.
Литература
1. Д.М. Рожков Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. – Иркутск 2007. С.89
2. Ю.А.Кошмаров, М.П. Башкирцев Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. ВИПТШ МВД СССР, М., 1987 г.
3. Ю.А.Кошмаров Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. – Москва 2000. С.118
4. Ю.А.Кошмаров, В.В. Рубцов, Процессы нарастания опасных факторов пожара в производственных помещениях и расчет критической продолжительности пожара. МИПБ МВД России, М., 1999 г.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОЖАРА ДЛЯ РАСЧЕТА
РАСХОДОВ УХОДЯЩИХ ГАЗОВ И ПОСТУПАЮЩЕГО
ЧЕРЕЗ ПРОЕМЫ ВОЗДУХА
Введение
При пожаре происходит газообмен помещения с окружающей средой через проемы различного назначения (окна, двери, технологические отверстия и т.д.).
Побудителем движения газа через проемы является перепад давлений, т.е. разность между давлением внутри помещения и давлением в окружающей атмосфере. Перепад давлений обусловлен тем, что при пожаре плотность газовой среды внутри помещения существенно отличается от плотности наружного воздуха. Кроме того, необходимо учитывать влияние ветра на величину этого перепада. Дело в том, что наружное давление на наветренной стороне здания выше, чем наружное давление на подветренной стороне. Рассмотрим условия, когда ветер отсутствует.
ЛЕКЦИЯ
по дисциплине "Прогнозирование опасных факторов пожара"
Тема №1. «Исходные понятия и общие сведения о методах прогнозирования ОФП в помещениях»
План лекции:
1. Введение
2. Опасные факторы пожара. Предельно допустимые значения ОФП.
3. Современные научные методы прогнозирования ОФП.
Цели лекции:
1. Учебные
В результате прослушивания материала слушатели должны знать:
Опасные факторы пожара, воздействующие на людей, на конструкции и оборудование
Предельно допустимые значения ОФП
Методы прогнозирования ОФП
Уметь: прогнозировать обстановку на пожаре.
2. Развивающие:
Выделять самое главное
Самостоятельность и гибкости мышления
Развитие познавательного мышления
Литература
1. Ю.А.Кошмаров Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. – Москва 2000. С.118
2. Лекция на тему: Состав и свойства продуктов горения. Лекарственные средства для медицинской защиты от токсичных продуктов горения. – Иркутск.
3. Лабораторный практикум «Прогнозирование опасных факторов пожара». Ю.А.Кошмаров, Ю.С.Зотов. 1997 г.
Понятие модели является центральным в современной теории познания. Рассмотрим его несколько подробнее.
В процессе познавательной деятельности человека постепенно вырабатывается система представлений о тех или иных свойствах изучаемого объекта и их взаимосвязях. Эта система представлений закрепляется, фиксируется в виде описания объекта на обычном языке, в виде рисунка, схемы, графика, формулы, в виде макетов, механизмов, технических устройств. Все это обобщается в едином понятии "модель", а исследование объектов познания на их моделях называют моделированием.
Таким образом, модель- это специально создаваемый объект, на котором воспроизводятся вполне определенные характеристики реального исследуемого объекта с целью его изучения. Моделирование является важнейшим инструментом научной абстракции, позволяющим выделить, обосновать характеристики изучаемого реального объекта: свойства, взаимосвязи, структурные и функциональные параметры и др.
Метод моделирования как метод научного познания имеет историю, исчисляемую тысячелетиями. Его нельзя считать недавно открытым методом научного исследования. Однако только в середине XX в. само моделирование стало предметом как философских, так и специальных исследований. Объясняется это, в частности, тем, что метод моделирования переживает сейчас подлинную революцию, связанную с развитием, во-первых, теории подобия и, во-вторых, кибернетики и электронной вычислительной техники.
Именно эта революция и позволила специалистам в последние десятилетия приступить к созданию и активному использованию, прежде всего, в научных исследованиях, а затем и на практике различных моделей возникновения, развития и ликвидации пожаров. Поясним это утверждение только на двух примерах. Первый пример относится к так называемому материальному (физическому) моделированию, о котором подробнее будет сказано ниже. В первой половине XX в., когда начиналось интенсивное развитие авиастроения и кораблестроения, строительство крупных гидротехнических сооружений, связанное с этими процессами развитие металлургии и других отраслей промышленности, сложные инженерные расчеты приходилось проверять на моделях самолетов, кораблей, плотин и др. В результате возникла острая необходимость в развитии специфической теории физического моделирования. Так сформировалась теория подобия, зачатки которой тоже можно обнаружить задолго до нашего века.
Теория подобия - это учение об условиях подобия физических явлений, процессов и систем, которое опирается на учение о размерностях физических величин и положено в основу экспериментов с физическими моделями.
Физические явления, процессы и системы считаются подобными, если в сходственных точках пространства в сходственные моменты времени величины, характеризующие состояние системы, пропорциональны соответствующим величинам другой системы. Такими величинами являются так называемые критерии подобия - безразмерные числовые характеристики, составленные из размерных физических параметров, определяющих исследуемые физические явления. Равенство однотипных критериев подобия для двух физических процессов и систем - необходимое и достаточное условие их физического подобия. Предметом теории подобия является установление критериев подобия для различных физических явлений.
В интересующей нас области автором теории физического моделирования процессов теплопередачи и тепловых устройств явился наш соотечественник М.В. Кирпичев (1879-1955 гг.). Теория подобия в целом и его работы в частности послужили импульсом в использовании методов физического моделирования при изучении закономерностей динамики пожаров.
Итак, модель - это объект любой природы, который заменяет реальный исследуемый объект так, что его изучение дает новую информацию о реальном объекте. Естественно, модели выбираются таким образом, чтобы они были проще и удобнее для исследования, чем интересующие нас объекты (тем более, что существуют и такие объекты, которые вообще нельзя активно исследовать).
В зависимости от средств, с помощью которых реализованы модели, различают, прежде всего, материальное (предметное) и идеальное (абстрактное) моделирование.
Материальным называется моделирование, в котором исследование ведется на основе модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики изучаемого объекта. Частным случаем материального моделирования является физическое моделирование, при котором моделируемый объект и модель имеют одну и ту же физическую природу.
Идеальные модели связаны с использованием каких-либо символических схем (графических, логических, математических и др.).
Математические модели тоже имеют свою классификацию (и не одну). Нам удобно подразделить математические модели, во-первых, на аналитические и имитационные. В случае аналитических моделей исследуемый объект и его свойства описывают отношениями-функциями в явной или неявной форме (дифференциальными или интегральными уравнениями; операторами) таким образом, что становится возможным непосредственно с помощью соответствующего математического аппарата сделать необходимые выводы об изучаемом объекте и его свойствах.
Одной из первых и простейших аналитических моделей пожара была модель, отражающая зависимость температуры "стандартного" пожара от времени, используемая при испытании строительных конструкций на огнестойкость. Ее обычно называют стандартной кривой "температура-время" и задают либо в виде таблицы, либо в виде эмпирической формулы. В отечественной литературе ее часто записывают в виде:
T= Т 0 + 345lg(8τ + 1) ,
где τ - время, мин; Т 0 - начальная температура, °С; Т- текущая температура пожара, °С.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
Академия Государственной противопожарной службы
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОФП
Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении общественного здания
Выполнил: слушатель уч. гр. 1111-Б ст. лейт. вн. сл. Машаев Д.Т.
Проверил: к.ю.н, доцент, полковник внутренней службы, Лебедченко О.С.
Москва 2013 год
Введение
1. Исходные данные
4. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей
Список литературы
Введение
сигнализация автоматическая система эвакуация
Для разработки экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий необходим научно-обоснованный прогноз динамики опасных факторов пожара. Прогнозирование динамики опасных факторов пожара необходимо:
При создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;
При разработке оперативных планов тушения пожаров;
При оценке фактических пределов огнестойкости;
И для многих других целей.
Современные научные методы прогнозирования динамики опасных факторов пожара основываются на математических моделях пожара. Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменения параметров состояния среды в помещении с течением времени. А также состояние ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов технологического оборудования.
Математические модели пожара в помещении состоят из дифференциальных уравнений, отображающих фундаментальные законы природы: закон сохранения массы и закон сохранения энергии.
Математические модели пожара в помещении делятся на три класса: интегральные, зонные и дифференциальные. В математическом отношении вышеназванные три вида моделей пожара характеризуются разным уровнем сложности. Для проведения расчетов опасных факторов пожара в помещении отделочного цеха мебельного комбината выбираем интегральную математическую модель развития пожара в помещении.
1. Исходные данные. Краткая характеристика объекта
Общественное здание одноэтажное. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича.
Размеры помещения в плане:
Ширина = 12 м;
Д лина = 24 м;
Высота = 4,2 м;
План общественного здания на рисунке п.1.
В наружных стенах помещения общественного здания имеется 3 оконных проема, 1 из которых открытые. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема = 0,8 м.Высота оконных проемов=1,8 м. Ширина закрытых оконных проема=2 м, ширина открытого оконного проема=6 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300 °С.
В противопожарной стене имеется технологический проем шириной и высотой 3 м. При пожаре этот проем открыт.
В общественном здании имеет 2 одинаковых дверных проема, соединяющий с наружной средой. Его ширина=1,2 м и высота = 2,2 м. При пожаре дверные проемы открыты.
Полы бетонные, с асфальтовым покрытием.
Горючий материал представляет собой мебель+линолеум ПВХ (0,9+1) Горючий материал расположен на полу. Размер площадки, занятой горючим материалом: длина=11 м, ширина=5 м. Количество горючего материала составляет 12 00кг.
Сбор исходных данных
Геометрические характеристики объекта.
Выбирается положение центра ортогональной системы координат в левом нижнем углу помещения на плане (рис. п.1). Координатная ось х направлена вдоль длины помещения, ось у - вдоль его ширины, ось z - вертикально вдоль высоты помещения.
Геометрические характеристики:
помещение: длина L=24 м; ширина B=12 м; высота H=4,2 м.
двери (количество дверей N до =2): высота h д1,2 =2,2м; ширина b д1,2 =1,2м; координаты левого нижнего угла двери:y д1 =0 м;x д1 = 10 м;y д2 = 12м; x д2 =4,2м;
открытые окна (количество открытых окон N оо =2): высота h oo 1 ,2 =1,8 м; ширина b oo 1 ,2 = 2 м; координаты одного нижнего угла окна: x oo 1 = 0 м; y oo 1 = 5 м; x oo 2 = 24 м; y oo 2 = 5 м; z oo 1 ,2 =0,8м;
закрытые окна (количество закрытых окон N зо =1): высота h зо1 =1,8 м; ширина b зо1 =6,0м; координаты одного нижнего угла окна: x зо1 = 8 м; y зо1 =12 м; z зо1 =0,8м; температура разрушения остекления Т кр =300С;
технологический проем (количество проемов Nпо=1): высота h п1 = 3,0м; ширина b п1 =3,0м; координаты левого нижнего угла проема: y п1 =18м; x п1 =20,0м.
Свойства горючей нагрузки в ыбираем по типовой базе горючей нагрузки(приложение 3 (мебель+линолеум ПВХ (0,9+1) №11))
низшая теплот а сгорания Q р н = 14 МДж/кг ;
скорость распространения пламени V л = 0,015 м/с;
удельная скорость выгорания Ш 0 = 0,0137 кг/(м 2 с );
удельное дымовыделение D = 53 Нп*м 2 /кг;
удельное потребление кислорода при горении L о2 = 1,369 кг/кг;
выделение окиси углерода L со = 0,03 кг/кг;
выделение двуо к иси углерода L со2 = 1,478 кг/кг;
Остальные характеристики горячей нагрузки:
суммарная масса горячей нагрузки М?=1200 кг;
длина открытой поверхности l пн = 11 м;
ширина открытой поверхности b пн = 5 м;
высота открытой поверхности от уровня пола h пн = 0 м;
Начальные граничные условия.
Задаемся начальными и граничными условиями:
Температура газовой среды помещения равна T m 0 =20? С;
Температура наружного воздуха составляет Т а =20? С;
Давления в газовой среде помещения и наружном воздухе на уровне пола равны Р а = 10 5 Па.
Выбор сценария развития пожара.
Место возникновения горения расположено в центре площадки, занятой ГМ
2. Описание математической модели развития пожара в помещении
Для расчета динамики опасных факторов пожара используем интегральную математическую модель свободного развития пожара в помещении.
Согласно исходным данным в базовой системе дифференциальных уравнений следует положить, что
G пр =0; G выт =0; G ов =0; Q 0 =0;
где G пр и G выт - расходы приточного и вытяжного вентиляторов;
G ов - расход газообразного огнетушащего вещества; Q 0 - тепловой поток, выделяемой системой отопления.
Для пожара при заданных условиях можно принять в уравнении энергии что
т.е. внутренняя энергия среды в помещении при пожаре практически остается неизменной
С учетом сказанного система основных уравнений ИММП имеет вид
;
;
где V - объем помещения, м 3 ; с m ,T m ,p m - соответственно среднеобъемные плотности, температуры и давления; м m - среднеобъемная концентрация продукта горения; X O 2 - среднеобъемная концентрация кислорода.
3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении
Для прогнозирования ОФП использована интегральная модель математическая модель пожара, которую реализует программа INTMODEL, разработанная на кафедре ИТиГ Академии ГПС МЧС России. В этой программе для численного решения системы дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.
Таблица п.3.1 Исходные данные для расчета динамики опасных факторов пожара в помещение
Атмосфера:Давление, мм.рт.ст.Температура, °С |
||
Помещение:Длина, мШирина, мВысота, м |
||
|
Температура, °С |
||
|
Количество проемов |
||
|
Координаты первого проема: |
||
|
нижний срез, м. |
||
|
верхний срез, м. |
||
|
ширина, м. |
||
|
вскрытие, °С |
||
|
Координаты второго проема: |
||
|
нижний срез, м. |
||
|
верхний срез, м. |
||
|
ширина, м. |
||
|
вскрытие, °С |
||
|
Координаты третьего проема: |
||
|
нижний срез, м. |
||
|
верхний срез, м. |
||
|
ширина, м. |
||
|
Вид горючей нагрузки: мебель+линолеум ПВХ (0,9+1) |
||
|
Ширина, м. |
||
|
Количество, кг. |
||
|
Выделение тепла, МДж/кг |
||
|
Потребление О 2 , кг/кг |
||
|
Дымовыделение, Нп*м 2 /кг |
||
|
Выделение CO, кг/кг |
||
|
Выделение CO 2 , кг/кг |
||
|
Скорость выгорания, кг/(м 2 час) |
||
|
Линейная скорость пламени, мм/с |
Таблица п.3.2 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении
|
Вpемя мин |
Конц.О2 масс.% |
Задымл., Нп/м |
Дальн. вид., м. |
Конц.СО, масс.% |
Конц.СО2, масс.% |
Конц.ОВ, масс.% |
||
Таблица п.3.3 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении
|
Вpемя мин |
Плотн. Газ кг/м3 |
Избыт. давл., Па |
Высота ПРД, м |
Пpиток воздуха |
Истечение газа |
Скорость выгор., г/с |
|||
Таблица п.3.4 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении
|
Вpемя гор., мин |
Конц. ОВ масс.% |
Конц.О2 масс.% |
Полн.сгор., масс,% |
Удельная ск. выг., кг/(м2ч) |
Выг. масса, кг |
Скор. выг., г/с |
Площадь м2 |
||
Таблица п3.5 Результаты расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении
|
Вpемя мин |
Т-ра поверхности, °С |
Коэф. теплообмена, Вт/(м2К) |
Плот.тепл. потока, Вт/м2 |
Тепл. поток, кВт |
||
Примечание:
1. При ф=4.5 мин. разрушается оконное остекление;
2. При ф=5.8 мин. площадь ГМ охвачена огнем полностью;
3. При ф=30.0 мин. полное выгорание горючей нагрузки.
Графики зависимости T m (ф), µ m (ф), X O 2 (ф), X CO 2 (ф), X CO (ф), S пож (ф), Y*(ф), l вид (ф) представлены на рисунке п.3.1-п3.8
4.Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей
Обеспечению безопасности людей при возможном пожаре необходимо уделять первостепенное значение.
Основополагающий документ, регламентирующий пожарную безопасность в России - ФЗ № 123 "Технический регламент" определяет эвакуацию как один из основных способов обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях и сооружениях.
Основным критерием обеспечения безопасности людей при пожаре * является время блокирования эвакуационных путей ф бл. Время блокирования эвакуационных путей вычисляется путем расчета минимального значения критической продолжительности пожара. Критическая продолжительность пожара есть время достижения предельно допустимых для человека опасных факторов пожара.
Таким образом, для расчета времени блокирования эвакуационных путей ф бл необходимо располагать методом расчета критической продолжительности пожара. Вопрос о точности метода расчета критической продолжительности пожара является ключевым в решении задачи обеспечения безопасной эвакуации людей на пожаре. Недооценка пожарной опасности, равно как и ее переоценка, может привести к большим экономическим и социальным потерям
Определим с помощью полученных на ПЭВМ данных по динамике ОФП время блокирования эвакуационных путей т§„ из помещения цеха. Для этого предварительно найдем время достижения каждым опасным фактором его критического значения.
К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:
1)пламя и искры;
2)тепловой поток;
3)повышенная температура окружающей среды;
4)повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
5)пониженная концентрация кислорода;
6)снижение видимости в дыму.
Критические значения ОФП принимаем по (таблица п.4.1).
Таблица п.4.1
Предельно допустимые значения ОФП
Таким образом, критическое значение температуры на уровне рабочей зоны равно 70°С. Для определения времени достижения температурой этого значения рассчитаем, какова же будет среднеобъемная температура, если на уровне рабочей зоны температура будет критической. Связь между локальными и среднеобъемными значениями ОФП по высоте помещения имеет следующий вид :
(ОФП - ОФП о) = (ОФП m - ОФП о)Z,(п.4.1)
где ОФП - локальное (предельно допустимое) значение ОФП;ОФП 0 - начальное значение ОФП; ОФП m - среднеобъемное значение опасного фактора; Z - параметр, вычисляемый по формуле:
где H - высота помещения, м; h - уровень рабочей зоны, м. Высоту рабочей зоны h определяем по формуле
h = h пл +1,7, (п.4.3)
где h п л - высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м.
Наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке . В нашем случае принимаем h пл = 0. Тогда
Значение параметра Z на уровне рабочей зоны будет равно:
Тогда при достижении на уровне рабочей зоны температуры 70°С среднеобъемная температура будет равна:
Этого значения среднеобъемная температура достигает, примерно, через 2,4 минуты после начала пожара (таблица п.3.2).
Для успешной эвакуации людей дальность видимости при задымлении помещения при пожаре должна быть не меньше расстояния от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода. Дальность видимости на путях эвакуации должна быть не менее 20 м [ 2 ]. Дальность видимости связана с оптической плотностью дыма следующим соотношением :
l пр =2,38/м(4.4)
Отсюда, предельная дальность видимости на уровне рабочей зоны будет соответствовать следующему значению оптической плотности дыма:
l пр =0,119 Нп/м
При этом среднеобъемный уровень задымленности будет равен:
По таблице п.3.2 получаем ф м = 3,8 минут.
Предельная парциальная плотность кислорода на путях эвакуации составляет 0,226 кг/м 3 .
При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью О 2 этого значения, среднеобъемная плотность кислорода составит:
Для определения времени достижения концентрацией кислорода этого значения строим график зависимости среднеобъемной плотности кислорода от времени пожара (рисунок п.4.1).
В соответствии с рисунком п.3.9 время достижения критического значения парциальной плотности кислорода составляет 2,3 минуты.
Предельная парциальная плотность оксида углерода на путях эвакуации составляет 1,16·10 -3 кг/м 3 . При достижении на уровне рабочей зоны парциальной плотностью СО этого значения, среднеобъемная плотность оксида углерода составит:
Такого значения среднеобъемная парциальная плотность СО за время расчета не достигает (рисунок п.4.2.).
Предельное значение парциальной плотности СO 2 на уровне рабочей зоны равно 0,11 кг/м 3 . При этом среднеобъемное значение плотности диоксида углерода будет равно:
Такого значения парциальная плотность СO 2 за время расчета не достигает (рисунок п.4.3).
Предельно допустимое значение теплового потока на путях эвакуации составляет 1400 Вт/м 2 . В первом приближении оценить значение плотности теплового потока на путях эвакуации можно по данным таблицы п.3.5.
Средняя плотность теплового потока на путях эвакуации достигает своего критического значения через 2,9 минуты от начала пожара (таблица п. 3.5).
Как видим, быстрее всего критического значения достигает температура газовой среды в помещении, следовательно, ф t = 2,4 мин.
Литература
1. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». 2008.
2. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 № 382.
3. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Приложение к приказу МЧС России от 10.07.2009 № 404.
4. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП П-2-80). - М., 1985.
5. Пожарная безопасность зданий и сооружений. СНиП 21-01-97*.
6. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрыво- безопасности. - М| Академия ГПС МЧС России, 2003.
7. Рыжов A.M., Хасанов И.Р., Карпов А.В. и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях. Методические рекомендации. - М.: ВНИИПО, 2003.
8. Определение времени эвакуации людей и огнестойкости строительных конструкций с учетом параметров реального пожара: Учебное пособие/ Пузач С.В., Казенное В.М., Горностаев Р.П. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. 147 л.
9. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С., Шевляков А.Н. Термогазодинамика пожаров в помещениях.- М.: Стройиздат, 1986.
10. Мосалков И.Л., Плюсина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. - М.: Спецтехника, 2001.
11. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000.
12. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. - М., Стройиздат, 1988.
13. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1988.
14. Кошмаров Ю.А. Теплотехника: учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 501 е.: ил.
15. Задачник по термодинамике и теплопередаче./ Под ред. Кошмарова Ю.А. Часть 3 - М.: Академия ГПС МВД РФ, 2001.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в помещении. Динамика опасных факторов пожара в помещении. Определение времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара на примере канцелярии.
курсовая работа , добавлен 16.02.2016
Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в складском помещении. Расчет динамики опасных факторов для уровня рабочей зоны с помощью компьютерной программы Intmodel. Расчет времени, необходимого для эвакуации из помещения.
методичка , добавлен 09.06.2014
Интегральная математическая модель развития пожара. Результаты компьютерного моделирования. Время достижения пороговых и критических значений опасных факторов. Расчет времени эвакуации людей из помещения. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны.
курсовая работа , добавлен 24.08.2011
Описание математической модели развития пожара в помещении. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на его тушение. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей.
курсовая работа , добавлен 21.11.2014
Определение эвакуации как вынужденного вывода людей из зоны, в которой возможно воздействие на них опасных факторов пожара. Характеристика основных средств пожаротушения. Техника использования огнетушителей и их классификация на углекислотные и пенные.
презентация , добавлен 12.11.2011
Нормативно-правовая документация учебного учреждения с учетом требований пожарной безопасности. Определение расчётного времени эвакуации в школе. Исследование процесса возникновения пожара. Разработка мероприятий по повышению пожарной безопасности.
курсовая работа , добавлен 22.06.2011
Определение расчетного времени эвакуации людей при пожаре. Предварительное планирование боевых действий членов добровольных противопожарных формирований по тушению пожара первичными средствами пожаротушения в помещении. Определение площади зоны риска.
курсовая работа , добавлен 12.04.2017
Концентрации и действие летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре. Влияние опасных факторов, удельный выход газов при горении. Задание и табличные данные для выполнения расчета времени эвакуации и степени опасности горючих веществ при пожаре.
методичка , добавлен 27.01.2012
Особенности возникновения пожаров на элеваторах. Оперативно-тактическая характеристика объекта (ККЗ ОАО "СК" Агроэнерго"). Характеристика здания, пути эвакуации людей. Установки пожаротушения и пожарной сигнализации. Определение параметров пожара.
контрольная работа , добавлен 19.06.2012
Расчет времени эвакуации от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара. Определение величин потенциального риска для работников, которые находятся в здании на территории объекта.
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ
СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ
Учебное издание
Специальность 280705.65 – «Пожарная безопасность»
Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении
Д.В. Русских
ВОРОНЕЖ 2013
УДК 536.46+614.841
ББК 24.54+31.31+38.96
Издано по решению методического совета ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России
Рецензенты:
доцент кафедры уравнений в частных производных и теории вероятностей,
кандидат физико-математических наук, доцент А.С. Рябенко (ВГУ);
доцент кафедры физики,
кандидат физико-математических наук А.Б. Плаксицкий (ВИ ГПС МЧС России)
Р83 Русских Д.В.
Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Практикум с вариантами заданий для выполнения курсовой работы по дисциплине
«Прогнозирование опасных факторов пожара» для курсантов и студентов очной формы обучения и слушателей факультета заочного обучения.
Специальность 280705.65 – «Пожарная безопасность». Д.В. Русских, С.А.
Донец [Воронежский институт ГПС МЧС России]. – Воронеж, 2013. – 83 с.
В практикуме приведены краткие теоретические сведения, примеры решения типовых задач, в том числе с применением персонального компьютера, варианты заданий и методические указания для выполнения курсовой (контрольной) работы.
Практикум предназначен для курсантов и студентов очной формы обучения и слушателей факультета заочного обучения по специальности
280705.65 – «Пожарная безопасность».
© Русских Д.В., Донец С.А., 2013
© ФГБОУ ВПО Воронежский Институт ГПС МЧС России, 2013
Введение
1.1 Основные понятия
1.2 Описание интегральной математической модели пожара в помещении
1.3 Описание дифференциальной математической модели пожара в помещении
1.4 Описание зонной математической модели пожара в помещении
2. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении
2.1 Исходные данные
2.2 Использование интегральной математической модели
2.3 Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования путей эвакуации
2.6 Использование зонной математической модели
3. Методические указания для выполнения курсовой (контрольной) работы
3.1 Цели и задачи
3.2 Выбор темы курсовой работы и индивидуального варианта задания
3.4.1 Исходные данные
3.4.2 Описание интегральной и зонной математических моделей развития пожара в помещении
3.4.3 Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении с использованием интегральной математической модели
3.4.4 Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей
3.4.5 Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение
3.4.6 Расчет огнестойкости ограждающих строительных конструкций с учетом параметров реального пожара
3.4.7 Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении с использованием зонной математической модели
3.5 Требования к оформлению курсовой (контрольной) работы
Литература
Приложение А
Приложение Б
Введение
Настоящий практикум предназначен для курсантов и студентов второго курса, а также слушателей третьего курса факультета заочного обучения специальности 280705.65 «Пожарная безопасность» ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России. Написан в соответствии с рабочей программой по курсу «Прогнозирование опасных факторов пожара»,
разработанной согласно требованиям Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.
В практикуме содержится теоретический материал и подробно разобранные практические задачи для подготовки и проведения практических занятий по двум темам: интегральная математическая модель пожара в помещении, зонная математическая модель пожара в помещении.
Приведены варианты заданий и методические указания для выполнения курсовой работы курсантами и студентами второго курса и контрольной работы слушателями третьего курса факультета заочного обучения.
Практикум написан на высоком инженерном уровне, доступным для восприятия языком. Может быть использован обучающимися для самостоятельного изучения соответствующего материала, выполнения курсовой и контрольной работы, а также для подготовки к зачету по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» в четвертом семестре у курсантов и студентов очной формы обучения, во время итоговой сессии на третьем курсе у слушателей факультета заочного обучения.
Кроме того, практикум должен помочь обучающимся в тех случаях,
когда они по каким-либо причинам отсутствовали на занятиях или не успели что-то записать, а также в тех случаях, когда им не хватило времени для восприятия материала во время занятия.
1. Методы прогнозирования опасных факторов пожара в помещении
1.1. Основные понятия
Опасным фактором пожара называется фактор, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу.
В соответствии со статьей 9 федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22 июля 2008 г. к опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:
1) пламя и искры;
2) тепловой поток;
3) повышенная температура окружающей среды;
4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
5) пониженная концентрация кислорода;
6) снижение видимости в дыму.
К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:
1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;
5) воздействие огнетушащих веществ.
В современных условиях разработка экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий немыслима без научно обоснованного прогноза динамики опасных факторов пожара (ОФП).
Прогнозирование ОФП необходимо:
2) при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;
3) при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);
4) при оценке фактических пределов огнестойкости;
5) для многих других целей.
С научных позиций опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно, каждый из них представлен в количественном отношении одной или несколькими физическими величинами. С этих позиций и рассмотрим вышеперечисленные ОФП.
Первый опасный фактор – пламя и искры. Пламя - это видимая часть пространства (пламенная зона), внутри которой протекает процесс окисления
(горения) и происходит тепловыделение, а также генерируются токсичные газообразные продукты, и поглощается забираемый из окружающего пространства кислород. Кроме того, в границах этой части пространства
(зоны) образуется специфическая дисперсная среда, особые оптические свойства которой обусловлены процессами рассеяния энергии световых волн вследствие их многократного отражения от мельчайших твердых (и жидких)
частиц. Этот процесс образования дисперсной среды, ухудшающей видимость, принято называть процессом дымообразования.
По отношению к объему помещения, заполненному газом, пламенную зону можно рассматривать, с одной стороны, как «источник» тепловой энергии и токсичных продуктов горения, а также мельчайших твердых
(жидких) частиц, из-за которых ухудшается видимость. С другой стороны,
как «сток», в который уходит кислород из помещения.
В связи с вышесказанным содержание понятия «пламя» представлено в количественном отношении следующими величинами:
1) характерными размерами пламенной зоны (очага горения), например площадью горения (площадью пожара) F r , м2 ;
2) количеством сгорающего (окисляемого) за единицу времени горючего материала (ГМ) (скоростью выгорания) , кг·с-1 ;
3) мощностью тепловыделения Q пож , Вт; Q пож = Q Р Н , где Q Р Н - теплота сгорания, Дж·кг-1 ;
4) количеством генерируемых за единицу времени в пламенной зоне токсичных газов L i , кг·с-1 , где L i - количество i -го токсичного газа,
образующегося при сгорании единицы массы ГМ;
5) количеством кислорода, потребляемого в зоне горения L 1 , кг·с-1 , где
L 1 - количество кислорода, необходимое для сгорания (окисления) единицы массы ГМ;
6) оптическим количеством дыма, образующегося в очаге горения D ,
Непер·м2 ·с-1 , где D - дымообразующая способность горючего материала,
Непер·м2 ·кг-1 .
Второй опасный фактор пожара - тепловой поток.
Третий опасный фактор - повышенная температура окружающей среды. Температура среды, заполняющей помещение, является параметром состояния, он обозначается Т, если используется размерность Кельвин или t,
если используется размерность градусы Цельсия.
Четвертый опасный фактор - повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения. Этот фактор количественно характеризуется парциальной плотностью (или концентрацией) каждого токсичного газа. Парциальная плотность компонентов газовой среды в помещении является параметром состояния. Обозначается ρ, размерность -
кг·м-3 . Сумма парциальных плотностей всех компонентов газовой среды равна
плотности газа. Концентрацией токсичного i -го газа обычно называют отношение парциальной плотности этого газа i к плотности газа, т. е.
i i .
Если умножить отношение i на 100 процентов, то получим значение
концентрации продукта в процентах.
Пятый опасный фактор – пониженная концентрация кислорода в помещении. Этот фактор количественно характеризуется значением парциальной плотности кислорода 1 или отношением ее к плотности газовой среды в помещении, т. е.
x 1 1 .
Шестой опасный фактор пожара – снижение видимости в дыму. Этот фактор количественно представляют параметром, называемым оптической концентрацией дыма. Этот параметр обозначают буквой µ, его размерность -
Непер·м-1 . (Иногда параметр µ называют натуральным показателем ослабления.) Расстояние видимости в дыму l вид и оптическая концентрация дыма связаны между собой простым соотношением
Вышеприведенные величины: температура среды, парциальные плотности (концентрации) токсичных газов и кислорода, оптическая плотность дыма - являются параметрами состояния среды, заполняющей помещение при
пожаре. Они характеризуют свойства газовой среды в помещении. Начиная с возникновения пожара, в процессе его развития эти параметры состояния непрерывно изменяются во времени, т.е.
T f 1 , 1 f 2 , f 3 , O 2 f 4 .
Совокупность этих зависимостей составляет суть динамики ОФП.
При рассмотрении воздействия ОФП на людей используются так называемые предельно допустимые значения (ПДЗ) параметров состояния среды в зоне пребывания людей (рабочей зоне). Предельно допустимые значения ОФП получены в результате обширных медико-биологических исследований, в процессе которых установлен характер воздействия ОФП на людей в зависимости от значений их количественных характеристик.
Следует подчеркнуть, что в условиях пожара имеет место одновре-
менное воздействие на человека всех ОФП. Вследствие этого опасность многократно увеличивается. Предельно допустимые значения ОФП указаны в ГОСТ 12.1.004-91 и СП 11.13130.2009 (таблица 1.1).
Таблица 1.1. Предельно допустимые значения ОФП
ОФП, обозначение, размерность |
|
Температура, t , °С |
|
Парциальная плотность, кг·м-1 : |
|
кислорода |
|
оксида углерода |
|
диоксида углерода |
|
хлористого водорода |
|
цианистого водорода |
|
окислов азота |
|
сероводорода |
|
Оптическая плотность дыма, µ, Непер·м |
2,38/l пдв * |
Тепловой поток, q , Вт/м2 |
|
* l пдв - предельно допустимая дальность видимости, м.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
1.2 Компьютерный эксперимент
Заключение
Список литературы
Введение
Расчет пожара (прогнозирование опасных факторов) необходим для оценки своевременности эвакуации и разработке мероприятий по ее совершенствованию, при создании и совершенствовании систем сигнализации, оповещения и тушения пожаров, при разработке планов пожаротушения (планирования боевых действий пожарных подразделений при пожаре), для оценки фактических пределов огнестойкости, проведении пожарно-технических экспертиз и других целей.
В развитии пожара в помещении обычно выделяют три стадии:
Начальная стадия - от возникновения локального неконтролируемого очага горения до полного охвата помещения пламенем; при этом средняя температура среды в помещении имеет не высокие значения, но внутри и вокруг зоны горения температура такова, что скорость тепловыделения выше скорости отвода тепла из зоны горения, что обуславливает само ускорение процесса горения;
Стадия полного развития пожара - горят все горючие вещества и материалы, находящиеся в помещении; интенсивность тепловыделения от горящих объектов достигает максимума, что приводит и к быстрому нарастанию температуры среды помещения до максимальных значений;
Стадия затухания пожара - интенсивность процесса горения в помещении снижается из-за расходования находящейся в нём массы горючих материалов или воздействия средств тушения пожара.
Однако в любом случае, как показывает уравнение «стандартного пожара», температура в очаге пожара через 1,125 мин достигает значения 365оС. Поэтому очевидно, что возможное время эвакуации людей из помещений не может превосходить продолжительности начальной стадии пожара.
пожар эвакуация модель
1. Компьютерный эксперимент, его преимущества и недостатки по сравнению с физическим экспериментом
1.1 Математическая модель развития пожара
Пожар в помещении сопровождается изменением состава и параметров газовой среды, заполняющей помещение. Газовая среда в помещении с проемами, соединяющими его с наружной атмосферой, как объект исследования есть открытая термодинамическая система. В газовой среде, заполняющей при пожаре помещение, в любой момент времени сохраняется локальное равновесие.
Состояние газовой среды при пожаре в помещении характеризуется полями локальных термодинамических параметров состояния. Однако его можно характеризовать и с помощью среднеобъемных термодинамических параметров состояния, связанных между собой уравнением, вытекающим из условия существования локального равновесия. С помощью среднеобъемных параметров состояния можно проследить общие закономерности процесса развития пожара, выявить его наиболее характерные особенности и обусловливающие их факторы.
Пожар представляет собой явление, недостаточно строго определенное, стохастическое, и поэтому невозможно предугадать и контролировать всю совокупность параметров, определяющих потенциальную силу пожара.
Поэтому представляется целесообразным при моделировании использовать метод, предназначенный для описания динамики развития пожара на стадии роста. В силу стохастичности процесса пожара предлагаемый метод схож с другими вероятностными методами - по оценке сейсмической опасности, волновой активности океана и т.п. В качестве основных характеристик стадии роста пожара выбраны: - период времени от начала эксперимента до воспламенения образца материала; - период времени от воспламенения до достижения пламенем потолка; - период времени от последнего момента до полного охвата пламенем помещения, часто соответствующего появлению пламени в проемах. Одним из важных следствий метода является то, что фактор вентиляции для модельного пожара в помещении должен рассматриваться как неопределенная переменная, исследуемая с помощью вероятностных методов. Если период времени в общем случае может изменяться в зависимости от вида и расположения начального источника пожара, то два других периода времени достаточно определенно могут характеризовать конкретный процесс развития пожара. Введение временных показателей как основных элементов для сравнения процессов развития пожара при использовании различных материалов можно считать достоинством метода, позволяющим также сопоставлять результаты экспериментов, проведенных в различных лабораториях.
При этом очевидно, необходим учет того, какой является пожарная нагрузка в помещении - локальной или рассредоточенной, а также возможность представления математической модели развития пожаров в помещении на уровне среднеинтегральных характеристик. При наличии в помещении технологического оборудования и вентиляционных потоков воздуха возникающий в процессе пожаров турбулентный след в свежей смеси перед фронтом горения приводит к турбулизации процесса и к увеличению площади фронта. Определение скорости горения в этом случае позволит оценить увеличение площади фронта горения и соответственно интенсивность подачи огнетушащих веществ.
Математическая модель развития пожара в помещении на уровне среднеинтегральных характеристик содержит уравнение баланса энергии, основные члены которого - скорость тепловыделения, потери тепла за счет газообмена в помещении и радиации через проемы и, потери тепла в строительные конструкции, теплота пиролиза. Режим пожара определяется соотношением между массовой скоростью входящего через проемы воздуха и массовой скоростью выгорания: при пожар регулируется вентиляцией (ПРВ); при пожар регулируется нагрузкой (ПРН), здесь - стехиометрическое соотношение воздуха и массы топлива.
Для ПРН, для ПРВ
где - коэффициент полноты горения. определяется выражением, где - скорость выгорания вне помещения; - изменение скорости выгорания за счет горения внутри помещения:
Горящая поверхность пожарной нагрузки (ПН) увеличивается согласно выражению
при, при, где - площадь ПН; - инициирующая поверхность горения ПН; -время охвата пламенем всей поверхности ПН. Скорость распространения пламени по ПН принята пропорциональной:, где -ширина проема; - высота плоскости равных давлений. Уравнение баланса энергии решается совместно с уравнением теплопроводности для строительных конструкций при граничных условиях третьего рода.
1.2 Компьютерный эксперимент
01 мая 2009 г. вступил в силу федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», в соответствии с которым проектирование новых зданий может выполняться на основании положений сводов правил («норм добровольного применения»), или на основе расчетов пожарного риска. При пожарном аудите существующих, построенных зданий и сооружений оценка соответствия объектов защиты требованиям пожарной безопасности также может быть проведена путем выполнения положений сводов правил, или расчетом пожарного риска. В связи с этим, большую актуальность имеют вопросы методологии расчетов пожарного риска и оценки достоверности их результатов, источники данных о статистике пожаров, величинам пожарной нагрузки, свойствах горючих материалов, методики и компьютерные модели эвакуации и динамики развития опасных факторов пожаров.
За два года, прошедшие с опубликования утвержденной методики расчета пожарного риска, у специалистов-разработчиков и экспертов накопился опыт практического применения моделирования пожаров для обоснования проектных решений, и для оценки существующих объектов защиты. Вместе с тем выявился спектр вопросов, которые требуют дальнейшего осмысления и уточнения.
Перед строительством любого объекта необходимо решить ряд задач, связанных с его будущей эксплуатацией. Одной из важнейших (а порой и самой важной) задачей является обеспечение требуемого уровня пожарной безопасности. Для решения этой задачи уже долгое время используются упрощенные интегральные методы расчета, которые из-за своих грубых приближений, не позволяют в полной мере оценить угрозу для жизни людей. Современный уровень развития теории тепломассообмена позволил создать математическую модель. А развитие компьютерных технологий позволило создать компьютерную модель пожара.
Вид комнаты до начала пожара
Рисунок №1
Рисунок №2
Визуализация расчетной компьютерной модели с температурной плоскостью, которая позволяет определить температуру в любой точке плоскости
Рисунок №3
В основу математической модели заложены трехмерные нестационарные уравнения, законов сохранения масс, импульса и энергии. Моделирование проводится с учетом множества параметров, основными из которых, являются свойства пожарной нагрузки, теплофизические свойства материалов ограждающих конструкций, действия систем дымоудаления, вентиляции и пожаротушения.
Модель настолько универсальна, что позволяет проводить расчеты для объектов практически любого назначения: жилых, торгово-развлекательных, офисных, промышленных и многих других.
Модель позволяет предсказать наихудший для безопасности людей вариант развития пожара. Это свойство используется для определения необходимого времени эвакуации людей, выдачи рекомендаций по повышению пожарной безопасности объекта, проведения экспертизы объемно-планировочных и конструктивных решений. Моделирование предоставляет возможность проведения оптимизации затрат на системы противопожарной защиты (не снижая уровень пожарной безопасности объекта в целом!), что порой является одним из определяющих факторов для Заказчика.
Техническая характеристика FDS
Первая версия FDS официально была выпущена в феврале 2000 года. На сегодняшний день приблизительно половина приложений модели служит для проектирования систем управления дымом и изучения активации спринклеров и детекторов. Другая половина служит для восстановления картины пожара в жилых и промышленных помещениях. Основной целью FDS на протяжении своего развития было решение прикладных задач пожаробезопасности и в тоже время обеспечение инструментом для изучения фундаментальных процессов при пожаре.
Гидродинамическая модель
FDS численно решает уравнения Навье-Стокса для низкоскоростных температурно-зависимых потоков, особое внимание уделяется распространению дыма и теплопередаче при пожаре. Основным алгоритмом является определенная схема метода предиктора-корректора второго порядка точности по координатам и времени. Турбулентность выполняется с помощью модели Смагоринского «Масштабное моделирование вихрей» (LES). Прямое численное моделирование (DNS) можно выполнять, если лежащая в основе расчетная сетка достаточно точна. Масштабное моделирование вихрей - режим работы по умолчанию.
Модель горения
В большинстве случаев в FDS применяется одноступенчатая химическая реакция, результаты которого передаются через двухпараметрическую модель доли в смеси (mixturefractionmodel). «Доля в смеси» в данном смысле - это скалярная величина, которая предоставляет массовую долю одного или более компонентов газа в данной точке потока. По умолчанию рассчитываются два компонента смеси: массовая доля несгоревшего топлива и массовая доля сгоревшего топлива (т.е. продуктов сгорания). Двухступенчатая химическая реакция с трехпараметрическим разложением доли в смеси раскладывается на одноступенчатые реакции - окисление топлива до монооксида углерода и окисление монооксила до диоксида. Три компонента в данном случае - несгоревшее топливо, масса топлива, которая завершила первый шаг реакции и масса топлива, которая завершила второй шаг реакции. Массовая концентрация всех основных реагентов и продуктов может быть получена с помощью «соотношения состояния». И, наконец, можно использовать многошаговую реакцию с конечной скоростью протекания.
Перенос излучения
Лучистый теплообмен включен в модель посредством решения уравнения переноса излучения для серого газа и, для некоторых ограниченных случаев, с использованием широкодиапазонной модели. Уравнение решается с помощью метода, аналогичного методу конечных объемов для конвективного переноса, соответственно отсюда и название «метод конечных объемов» (FVM). При использовании приблизительно 100 дискретных углов вычисления лучистого теплообмена занимает примерно 20 % общего времени загрузки центрального процессора, небольшой расход задан уровнем сложности лучистого теплообмена. Коэффициенты поглощения сажей и дымом вычислены с помощью узкополосной модели RADCAL. Капли жидкости могут поглощать и рассеивать тепловое излучение. Это крайне важно при использовании распыляющих спринклеров, но имеет значение и для других спринклеров. Коэффициенты поглощения и рассеивания основаны на теории Ми.
Геометрия
FDS решает основные уравнения на прямоугольной сетке. Препятствия обязаны быть прямоугольными, чтобы удовлетворять сетке.
Составные сетки
Этот термин используется для описания более чем одной прямоугольной сетки при вычислении. Несколько сеток стоит задавать, например, в случаях, когда вычислительный домен имеет неправильную форму и его сложно описать с помощью одной сетки.
Граничные условия
На всех твердых поверхностях задаются тепловые граничные условия, плюс данные о горючести материала. Тепло- и массоперенос с поверхности и обратно рассчитывается с помощью эмпирических соотношений, хотя при выполнении прямого численного моделирования (DNS) можно вычислить передачу тепла и массы впрямую.
Программа FDS разрабатывалась почти 25 лет. Однако официально она была выпущена только в 2000 году. С первого ее выпуска выполнялись постоянные обновления, в большой степени, основанные на замечаниях и предложениях от пользователей.
Обнаружив, что модели FDS могут использоваться для вероятностной оценки рисков ядерных установок, комиссия по ядерному регулированию США финансировала обслуживание и развитие FDS.
В России программное обеспечение разработано в поддержку ФЗ№123 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", в соответствии с "Методикой определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности", утвержденная приказом МЧС России № 382 от 30.06.2009 и "Методикой определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах", утвержденная приказом МЧС РФ № 404 от 10.07.2009.
Эватек (моделирование индивидуального движения людей, получение данных о всем процессе эвакуации: время эвакуации людей из здания, время эвакуации из частей здания, плотности потоков в любой момент времени в любой части зданий и другие)
Блок (предназначена для расчета динамики развития опасных факторов пожара по двухзонной модели CFAST согласно Приложения 6 «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности»)
PyroSim - программа предоставляет пользовательский графический интерфейс для моделирования динамики развития опасных факторов пожара полевым методом на основе FireDynamicsSimulator (FDS).
Вим (предназначена для расчета динамики развития опасных факторов пожара по интегральной модели согласно Приложения 6 «Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности»
Заключение
Опасности и угрозы всегда указывают на взаимодействие двух сторон:
Той, которая выступает источником и носителем опасности (явление, процесс, субъект, объект);
Той, на которую направлена опасность или угроза - объект, субъект;
Источники опасности - это условия или факторы, которые таят в себе и при определенных условиях сами по себе (либо в различной совокупности) проявляют или обнаруживают враждебные намерения, реальные или потенциально вредные действия. Источники опасности по своей сути имеют естественно-природное (земное), космическое, техническое и социально- экономическое происхождение.
Субъект же - это носитель предметно-практической деятельности и познания (индивид, социальная группа, государство и т.д.), источник активности, направленной на объект и обладает максимальным суверенитетом;
Объектом угроз и опасностей являются человек, общество, государство. Эта триада представляет собой целостную систему.
Человек в системе (и, прежде всего, личность - творец) является высшей целью общественно-политического и социально-экономического развития страны.
Общество - это социальная среда, включающая реальные условия всестороннего развития творчества личности в системе общественных отношений.
Государство представляет собой организационно-политический механизм реализации общественных отношений и обеспечения гарантии и прав граждан в определенных рамках морали и нравственности. Государство должно возвышаться над личностью, так как его задача - создать механизм, чтобы творческое развитие личности на самом деле было высшей национальной целью, с одной стороны, но с другой - государство является владельцем (носителем) живого капитала.
Объектами угроз в государственном масштабе являются практически все сферы жизнедеятельности общества. В любой из них существуют специфические особенности опасности и угроз.
Человек выступает как объект и субъект опасностей и угроз. Диапазон проявлений человеческой сущности многообразен и противоречив. В ней необъяснимо уживаются эгоизм, иррациональность, агрессивность с отрицающими их подвижничеством, жертвенностью, благодеянием. Современный человек не торопится расставаться со своими пороками, выйти за рамки субъективного, индивидуально-алчного мира.
Известно, что мир представляется человеку в виде объективной и субъективной реальности. Человек преобразует природу и изменяет ее сам. Отсюда вывод, что человек одновременно является и субъектом толкования мира и его объектом.
Известное стремление человека жить лучше не получило еще необходимого приложения. Человек пока остается носителем различных по виду опасностей и угроз, регулятором "безопасности".
Таким образом, человек прямо или опосредованно включен в разнообразную, сложноорганизованную систему отношений и процессов, выполняя в них активно-созидательную, пассивно-созерцательную или разрушительную роль.
Список литературы
ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность. Общие требования. -М.: Издательство стандартов, 1992.-78 с.
Драйздел Д Введение в динамику пожара.-М.: Стройиздат, 1990. - 420 с.
Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.
Чешко И.Д. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования). - СПб.: СПбИПБ МВД РФ, 1997.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в помещении. Динамика опасных факторов пожара в помещении. Определение времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара на примере канцелярии.
курсовая работа , добавлен 16.02.2016
Интегральная математическая модель развития пожара. Результаты компьютерного моделирования. Время достижения пороговых и критических значений опасных факторов. Расчет времени эвакуации людей из помещения. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны.
курсовая работа , добавлен 24.08.2011
Описание математической модели развития пожара в помещении. Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на его тушение. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей.
курсовая работа , добавлен 21.11.2014
Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в складском помещении. Расчет динамики опасных факторов для уровня рабочей зоны с помощью компьютерной программы Intmodel. Расчет времени, необходимого для эвакуации из помещения.
методичка , добавлен 09.06.2014
Нормативно-правовая документация учебного учреждения с учетом требований пожарной безопасности. Определение расчётного времени эвакуации в школе. Исследование процесса возникновения пожара. Разработка мероприятий по повышению пожарной безопасности.
курсовая работа , добавлен 22.06.2011
Меры пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Четыре условия для возникновения пожара. Этапы развития. Рекомендации в случае возникновения пожара. Первичные и вторичные требования пожарной безопасности. Средства обнаружения и тушения пожара.
реферат , добавлен 28.01.2009
Условия возникновения пожара: образование горючего вещества, наличие окислителя, появление источника зажигания. Расчет параметров источников пожара. Оценка необходимого времени эвакуации людей из помещения. Основные меры по предотвращению пожара.
контрольная работа , добавлен 26.02.2012
Расчет сил и средств, необходимых для тушения пожара. Виды и особенности пожара в гаражах. Прогнозирование возможной обстановки на пожаре на момент введения первых сил и средств на тушение пожара. Рекомендации должностным лицам по тушению пожара.
курсовая работа , добавлен 19.04.2012
Разработка схемы эвакуации учащихся школы. Инструкция по мерам пожарной безопасности и эвакуации, порядок действий в случае пожара. Расчет продолжительности пожара по повышенной температуре и по концентрации кислорода. Расчет времени на эвакуацию.
курсовая работа , добавлен 13.01.2011
Расчет времени эвакуации от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара. Определение величин потенциального риска для работников, которые находятся в здании на территории объекта.
