![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Курсовая работа
- •Введение
- •1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.
- •1.1. Исходные данные.
- •1.2. Описание интегральной математической модели.
- •1.3. Результаты реализации математической модели.
- •Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар.
- •2. Исследовательская работа.
- •2.1. Исходные условия.
- •2.2. Результаты прогнозирования офп и итоги исследования.
- •2.3.Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар.
- •Заключение.
- •Приложения.
- •Опасные факторы пожара по гост 12.1.004-91.
- •Предельно допустимые значения офп в помещении
- •Библиография.
1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.
1.1. Исходные данные.
Помещение для 1-2 степени огнестойкости расположено в одноэтажном здании. Стены здания кирпичные, толщиной 630 мм, покрытие железобетонное, толщиной 100 мм. Полы деревянные. Вентиляция механическая приточно-вытяжная. При возникновении пожара отключается автоматически. Отопление центральное водяное.
Помещение имеет следующие размеры:
-
длину a =15 м;
-
ширину b = 10 м;
-
высоту 2h = 3 м.
В
наружных стенах здания по его длине
расположены оконные проёмы по 2 с каждой
стороны. Размерами 2,0 х 2,0 м. Окна
расположены на высоте от пола до нижних
краёв проёмов 0,9 м. Следовательно,
координаты расположения нижних и верхних
краёв оконных проёмов будут yн
=0,9 и yв
=2,9 м соответственно. Суммарная ширина
оконных проёмов
8
м.
Оконные проёмы остеклены листовым оконным стеклом. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении – Tок. = 300 °С.
Двери
эвакуационных выходов из помещения во
время пожара открыты для эвакуации.
Ширина двери – 1,0 м, высота –1,9 м, т.е.
и
м. Суммарная ширина дверных проёмов
м.
Нефть (доля горючего материала 7%).
Площадь пола занятая горючим материалом составляет
м2,
(1.1)
где
- площадь пола помещения, м2 .
Общее количество
материала пожарной нагрузки помещения
,
кг (масса материала) при
кг/м2
находится по формуле
, (1.2)
где
- масса горючего материала на одном
квадратном метре площади пола, занятой
горючим материалом (
),
кг/м2.
Твёрдый
горючий материал занимает площадку
прямоугольной формы. Размеры сторон
прямоугольника
и
определены
из выражений
м; (1.3)
м. (1.4)
Место возникновения пожара (очага пожара) принимаем в центре площади, занятой горючим материалом.
Внешние атмосферные условия:
- ветер отсутствует;
-
температура
К,
°С;
- давление (на
уровне y =h)
мм
рт. ст.,
Па.
Свойства горючей нагрузки помещения:
-
низшая теплота сгорания
=
44200 кДж/кг;
-
линейная скорость распространения
пламени по ТГМ
=885.0/м3;
- удельная скорость выгорания на открытом воздухе =0,02410 кг/(м2с);
- дымообразующая способность D = 438 Нпм2/кг;
- потребление кислорода (О2) L1 =-3.2400кг/кг;
- выделение газа:
- диоксида углерода (СО2) =3.10400 кг/кг;
-
оксида углерода (СО)
кг/кг.
Параметры состояния газовой среды в помещении перед пожаром принять равными параметрам наружного воздуха.
1.2. Описание интегральной математической модели.
Основная система дифференциальных уравнений интегральной математической модели пожара в помещении, описывающих процесс изменения состояния среды, заполняющей помещение, имеет вид:
, (1.5)
(1.6)
; (1.7)
; (1.8)
(1.9)
, (1.10)
где
- объем первого помещения, м3;
-
среднеобъемная плотность газовой среды
в первом помещении, кг/м3;
-
время, с;
-
скорость выгорания (скорость газификации)
горючего материала
в рассматриваемый момент времени, в
первом помещении, кг/с;
-
массовый расход поступающего воздуха
из окружающей атмосферы в помещение,
который имеет место в рассматриваемый
момент времени процесса
развития пожара, кг/с;
-
массовый расход газов, покидающих
помещение через проемы в рассматриваемый
момент времени, кг/с;
и
- массовые расходы, создаваемые
приточно-вытяжной вентиляцией, кг/с;
-
массовый расход огнетушащего вещества,
кг/с;
-
среднеобъемное
давление, Н/м2
-
отношение изобарной и изохорной
теплоемкостей идеального газа (показатель
адиабаты);
-
коэффициент полноты сгорания (
);
-
низшая теплота сгорания, Дж/кг;
-
энтальпия продуктов газификации горючего
материала, Дж/кг;
,
,
-
изобарные теплоемкости воздуха, газов
в помещении и огнетушащего вещества
(инертного газа) соответственно, Дж/(кг
К);
,
,
- температура воздуха (
),
газовой среды в первом помещении и
огнетушащего вещества соответственно,
К;
-
тепловой поток, поглощаемый ограждающими
конструкциями, Вт;
-
тепловой поток, излучаемый через проемы,
Вт;
-
тепловой поток, поступающий от системы
отопления,
Вт;
-
среднеобъемная
парциальная плотность кислорода, кг/м3;
-
стехиометрический
коэффициент
для кислорода (количество кислорода,
необходимое для сгорания единицы
массы горючего материала), кг/кг;
-
парциальная
плотность кислорода в поступающем
воздухе, кг/м3;
-
плотность атмосферы (воздуха) (
),
кг/м3;
-
среднеобъемная парциальная
плотность токсичного продукта горения,
кг/м3;
-
стехиометрический коэффициент для
продукта горения (количество
продукта горения, образующегося при
сгорании единицы массы
горючего материала), кг/кг;
-
среднеобъемная
оптическая плотность дыма, Нп/м;
-
дымообразующая способность Нпм2/кг;
-
коэффициент седиментации (оседание)
частиц дыма на поверхностях
ограждающих конструкций, Нп/с;
-
площадь поверхности ограждений (потолка,
пола,
стен), м2.
Анализ исходных данных показывает, что в уравнениях (1.5) –(1.10) можно положить
=0,
=0,
=0,
=0. (1.11)
Для решения задачи об исследовании опасных факторов пожара, когда среднеобъемное давление в помещении изменяется в небольших пределах, с достаточной точностью можно принять левую часть уравнения (1.6) равной нулю, т.е.
. (1.12)
Кроме
этого, учитывая, что
,
величиной
можно пренебречь.
С учётом условий (1.11), (1.12) и задачи определения парциальных плотностей токсичных газов: диоксида углерода, оксида углерода уравнения пожара запишутся в следующем виде
, (1.13)
; (1.14)
; (1.15)
; (1.16)
; (1.17)
. (1.18)
, (1.19)
Начальные условия для дифференциальных уравнений записываются следующим образом:
при
.
(1.20)
где
- начальная
температура в помещении (
по
условию), К;
-
газовая
постоянная воздуха,
Дж/(кг К);
-
атмосферное
давление на уровне половины высоты
помещения,
Па.
В общем случае система обыкновенных дифференциальных уравнений пожара является жёсткой и решается численными методами с использованием ЭВМ. Для интегрирования системы уравнений пожара с заданными начальными условиями используется процедура Рунге-Кутта.
Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении проводится с использованием программы INTMODEL, разработанной на кафедре Инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России. В программе использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.