2.6. Формулы для расчета расхода воздуха, поступающего через прямоугольный проем

Если проем целиком расположен ниже ПРД, то через все участки такого проема происходит поступление свежего воздуха в помещение. Скорость втекающего воздуха зависит от перепада давлений

, (2.23)

Подстановка вместо δр выражения (2.15а) дала формулу, позволяющую рассчитать распределение скоростей воздуха по высоте проема.

Расход воздуха через малый участок проема, площадь которого равна (bdy), составляет величину

, (2.24)

Расход воздуха через весь проем, который лежит ниже ПРД, вычисляется путем интегрирования правой части уравнения (2.24) в пределах от y = y_в до y = y_н:

, (2.25)

В случае, когда проем работает в смешанном режиме, формула для расчета воздуха получается путем интегрирования правой части уравнения (2.24) в пределах от у-у_*, до у-у_н:

, (2.26)

При выводе формул для расчетов расходов уходящих газов и поступающего воздуха влияние вязкости не учитывалось. Учет вязкости делается путем введения в правую часть всех формул множителя, называемого коэффициентом сопротивления.

Формулы для расчета G_B и G_r, которые были получены выше, применимы к любому прямоугольному проему рассматриваемого помещения. Газообмен через круглые проемы подробно рассмотрен в книге [3].

Полные расходы уходящих газов и поступающего воздуха в случае, когда помещение имеет несколько разных (по размерам и расположению) проемов, определяются путем суммирования расходов через каждый взятый в отдельности проем:

, ,

где z - число проемов; G_Bj - расход воздуха через i-й проем; G_ri – рас-

­ход газа через i-й проем.

Вышеизложенное позволяет сделать следующий вывод. Значения расходов поступающего воздуха и уходящих газов при пожаре однозначно определяются значениями среднеобъемных параметров состояния газовой среды в помещении и геометрическими характеристиками проемов, т.е.

, ,

где

При пожаре параметры состояния среды в помещении изменяются во времени. Следовательно, изменяются во времени расходы поступающего воздуха и уходящих газов. Кроме того, в процессе развития пожара могут вскрываться в определенные моменты времени те или иные проемы, которые в начале пожара были закрыты. Например, когда среднеобъемная температура достигает значения 300 - 400 °С, разрушается остекление оконных проемов. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчетах процесса развития пожара.

2.7. Влияние ветра на газообмен

Влияние ветра особенно заметно, если одна часть проемов располо­жена на наветренной стороне здания, а другая на подветренной. Дело в том, что из-за торможения потока воздуха на наветренной поверхности здания давление значительно повышается. В то же время на подветренной стороне здания в аэродинамической тени возникает область пониженного давления.

Вдали от здания распределение давлений вдоль вертикали Оу описывается формулой (2.3):

.

В непосредственной близости от наружной наветренной стороны здания распределение давлений описывается формулой следующего вида:

, (2.27)

где К₁ - первый аэродинамический коэффициент (эмпирическая величина);

W_B - скорость ветра.

Распределение давлений около наружной подветренной стороны здания описывается формулой следующего вида:

, ^(2.28)

где К₂ - второй аэродинамический коэффициент (эмпирическая величина).

Распределение давлений внутри здания описывает формула (2.7).

Располагая формулами, которые описывают распределение давлений во внешней среде с учетом влияния ветра, нетрудно вычислить расходы уходящих из помещения газов и поступающего в помещение воздуха. При этом соблюдается та же самая последовательность математических выкладок (операций), которые использовались в случае, когда влияние ветра отсутствует.