Световые импульсы, вызывающие возгорание материалов, кДж/м2

Материал	Мощность взрыва, кт
	100	1000	10000
Древесина сосновая свежеструганная сухая	670	880	1000
Доски, окрашенные в белый цвет	1670	1760	1880
Доски, окрашенные в тёмный цвет	250	330	420
Кровля мягкая (толь, рубероид)	590	670	840
Стружка потемневшая сухая, солома, сено, бумага тёмная	170	210	250
Сухая потемневшая древесина, обтирочные материалы, сухие опавшие листья, сухая растительность	330	460	580
Шторы х/б серые, ткань грубая коричневая	330	420	500
Спецодежда новая из синей х/б ткани	460	500	580
Бумага белая	330	-	420
Резина	250	-	420
1	2	3	4
Брезент палаточный	420	-	500
Шерстяные обивочные материалы, ковры	1250	-	1450
Х/б ткань светлая (бязь)	500	-	750
Конвеерная прорезиненная ткань	500	-	630

Пример1.

Определить предел устойчивости ОЭ к действию светового излучения ядерного взрыва, если горючими материалами на нём являются рубероид, потемневшая древесина, бумага белая, хлопчатобумажная ткань, конвеерная прорезиненная ткань, брезент. Оценить также выполнение условия устойчивости при наземном взрыве мощностью 100 кт на расстоянии 50 км от объекта при хорошей прозрачности атмосферы (D=50 км).

Решение.

1. Пользуясь табл.3.13, определяем величины световых импульсов, при которых происходит возгорание горючих материалов ОЭ и его предел устойчивости:

- рубероид- 590 кДж/м²,

• потемневшая древесина 250 кДж/м²,

• белая бумага 330 кДж/м²,

• хлопчатобумажная ткань 330 кДж/м²,

• конвеерная прорезиненная ткань 500 кДж/м²,

• брезент 420 кДж/м².

В соответствии с определением предела устойчивости для данного ОЭ он равен V_п = 250 кДж/м² и определяется потемневшей древесиной.

2. Находим велечину светового импульса при наземном ядерном взрыве

3. Проверяем выполнение условия устойчивости

V_п = 250 кДж/м² > V = 127,4 кДж/м²,

т.е. условие устойчивости выполняется и возгорания горючих материалов на ОЭ не произойдет.

Пример2.

Оценить устойчивость ОЭ к действию источника зажигания, возникающего при возгорании в технологической ёмкости с открытой поверхностью растворителя на основе ацетона. Количество растворителя в ёмкости, используемого в течение рабочей смены в цехах, М=33 кг. Диаметр ёмкости d=1м. Размеры цехов: длина - l=20 м, ширина b= 7 м, высота h=7 м. В отделке цеха № 1 использованы древесно- волокнистые плиты, цеха № 2- слоистый пластик, цеха № 3- стеклопластик.

Решение.

Устанавливаем вид и максимально возможную длительность существования источника зажигания.

В соответствии с условиями задачи источник зажигания представляет собой факел пламени конусообразной формы высотой h_ф=1,5d [34]. Длительность его существования определяется продолжительностью выгорания растворителя со скоростью V= 0,0472 кг/м²с (табл. 3.12) и может быть определена по формуле:

2. Пользуясь табл. 3.13, находим интенсивности тепловых потоков,. при которых происходит возгорание горючих материалов цехов, и по ним предел устойчивости ОЭ к действию источника зажигания:

- древесно-волокнистые плиты - 8,3 квт/м²,

- стеклопластик –17,4 квт/м²,

- слоистый пластик –15,4 квт/м².

Таким образом, устойчивость ОЭ определяется цехом № 1, в отделке которого использованы древесно-волокнистые плиты, и равен J_п=8,3 квт/м².

3. Находим интенсивность теплового потока, облучающего поверхность цеха №1.

Предварительно определяем:

Площадь факела пламени

Площадь поверхности цеха

F_п=2(lb+lh+bh)=2 (207+207+77)=658м².

Температура факела пламени Т_ф=1153 ^оК (табл. 3.11),

температура самовоспламенения ДВП Т_св= 618 ^оК (табл. 3.11).

Коэффициент черноты факела пламени _ф=0,85 [37], облучаемой поверхности _п=0,9 [14].

Приведённая степень черноты системы факел - поверхность цеха [14]

; .

С учётом полученных данных

4. Проверяем выполнение условия устойчивости:

J_п=8,3квт/м² >J=0,296квт/м², что свидетельствует об устойчивости цеха №1, а следовательно, и ОЭ к действию рассматриваемого источника зажигания.

Пример 3.

Оценить устойчивость ОЭ к действию источника зажигания, которым является капля расплавленного металла, образующаяся при коротком замыкании электропроводки. Капля может упасть на бумагу, поливинилхлоридный пластик, древесно-стружечные плиты, плитки из полистирола.

Толщина горючих материалов: бумаги - =0,210^-3 м; поливинилхлоридного пластика - 0,610^-3 м; древесно-стружечных плит - 1,610^-2 м; плиток из полистирола - 210^-3 м. Высота прокладки электропроводки H=3м. Провода медные. Температура в помещениях t₀=20 ^оС.

Решение.

1. Пользуясь табл. 3.12 и справочником [14], находим необходимые для оценки исходные данные:

- источник зажигания: температура плавления меди t_п=1083 ^оС; теплоёмкость меди С_t=0,38+1,18910^-4t, кДж/(кг^.град); удельная теплота кристаллизации меди С_кр= 214 кДж/кг.

• теплофизические параметры горючих материалов (табл. 3.12):

Горючие материалы	теплоёмкость, С, кДж/(кгград)	температура само-воспламенения, tСВ, оС	плотность, , кг/м3
Бумага	1,51	360	700
ПВХ- пластик	1,0	550	1350
ДСП	2,3	345	200
Полистирол. плитки	1,34	405	1050

2. Рассчитываем величины тепловых импульсов, при которых происходит возгорание горючих материалов, и определяем предел устойчивости ОЭ. Горючие материалы считаем термически тонкими.

U_б=1,5С(t_св- t₀)= 1,51,517000,210^-3(360-20)=108 кДж/м²;

U_ПВХ=1,5113500,610^-3(550-20)=644 кДж/м²;

U_ДСП=1,52,32001,610^-2(345-20)=3588 кДж/м²;

U_ПС=1,51,341050210^-3(405-20)=1625 кДж/м²;

Предел устойчивости ОЭ к действию источника зажигания определяется бумагой и равен U_б=108 кДж/м².

3. Определяем величину теплового импульса, передаваемого каплей металла бумаге

Объём капли V_к=0,524 d_к³= 0,524(310^-3)³= 14,14810^-9 м³.

Масса капли m_к= _кV_к= 893014,14810^-9= 0,126310^-3 кг.

Количество теплоты в капле в начале полёта

Q_н= m_кС_tпt_п= 0,126310^-3(0,38 + 1,18910^-41083)1083= 69,6 Дж.

Количество теплоты, затраченное на кристаллизацию капли металла

Q_кр= m_кС_кр= 0,126310^-321410³= 27,0 Дж.

Средняя скорость полёта капли

Число Рейнольдса

Критерий Нуссельта N_u= 0,62R_е^0,5 = 0,62762,9 ^0,5 = 17,12.

Коэффициент теплоотдачи капли

Количество теплоты, затраченное на нагрев воздуха при полёте капли

Тепловой запас капли в конце полёта

Q_к=Q_н-(Q_кр + Q_охл)= 69,6 – (27,0 + 0,784) = 41,82 Дж.

Уточнённое значение температуры капли в конце полёта

Отклонение найденного значение t_к от принятого t_к^' = 800 ^оС:

Повторяем расчёт Q_охл,, Q_к и t_к.

Q_к = 69,6-(27,0 + 1,14) = 41,46 Дж.

Тепловой импульс, отдаваемый каплей бумаге

4. Проверяем выполнение условия устойчивости

U_п=108 кДж/м² < U=629 кДж/м², т.е. условие устойчивости не выполняется и ОЭ к действию этого источника зажигания устойчивостью не обладает.

Информация об устойчивости ОЭ к действию источников зажигания является важной, но не достаточной для ответа на вопрос о возможности пожара. Возможность возникновения или не возникновения пожара на ОЭ зависит не только от его устойчивости к действию источников зажигания, но и от ряда других факторов, которые объединяются понятием пожарная безопасность. Под пожарной безопасностью понимают состояние объекта, исключающее с определённой вероятностью возникновение пожара. Пожарная безопасность обеспечивается предотвращением пожаров и пожарной защитой. Предотвращение пожара кроме обеспечения устойчивости к действию источников зажигания достигается исключением их образования, исключением образования горючей среды, а также поддержанием параметров среды в пределах, исключающих горение.

В ходе исследования устойчивости поэтому изучаются вопросы применения и эксплуатации машин, механизмов и технологических установок ОЭ; их состояние; наличия и состояния молниезащиты зданий и сооружений; наличия условий самовозгорания горючих материалов; возможности нагрева машин, механизмов, веществ, материалов сверх допустимых температур, образования искр и др. При исследовании пожарной защиты изучают обеспеченность ОЭ средствами пожаротушения и пожарной техникой, автоматическими установками пожарной сигнализации и пожаротушения; их состояние; состояние путей эвакуации обеспеченность противопожарной документацией; пожарно-техническую подготовку персонала.

При детерминированной оценке устойчивости противопожарное состояние ОЭ в качественном отношении принято оценивать критерием К_пс [25], который представляют в виде:

К_пс= К₁ + К₂ + К₃ + К₄ + К₅ + К₆ – К₇, (3.39)

где К₁- критерий комплексной оценки показателей, характеризующих выполнение требований пожарной безопасности, предписанных органами Госпожнадзора, а также пожаротехническими комиссиями,

К₁ = 25 Р_по+ 8 Р_птк, (3.40)

где Р_по = n_в.по / n_п.по – показатель, характеризующий степень выполнения требований пожарной безопасности на объекте по предписанию Госпожнадзора,

Р_птк = n_в.птк / n_п.птк - показатель, характеризующий степень выполнения требований пожарной безопасности на объекте согласно актам пожаротехнических комиссий,

n_в.по и n_в.птк – число выполненных мероприятий соответственно Госпожнадзора и пожаротехнической комиссии,

n_п.по и n_п.птк – число предложенных к выполнению Госпожнадзором и пожаротехнической комиссией мероприятий,

Р_птк = 1, если на ОЭ пожаро-технической комиссии нет;

К₂= 9 Р_т + 5 Р_с + 10 Р_а.у + 2 Р_г + 2 Р_к, (3.41)

где Р_т = n_о.т / n_п.т – показатель, характеризующий обеспечение объекта автоматическими средствами пожаротушения,

n_о.т и n_п.т – соответственно площадь помещений (м²), оборудованных и подлежащих оборудованию автоматическими средствами пожаротушения согласно перечням зданий и сооружений, подлежащих оборудованию средствами автоматического пожаротушения и сигнализации,

Р_с = n_о.с / n_п.с – показатель, характеризующий обеспечение объекта автоматическими средствами пожарной сигнализации,

n_о.с / n_п.с – соответственно площадь помещений (м²), оборудованных и подлежащих оборудованию средствами автоматической пожарной сигнализации в соответствии с перечнем,

Р_а.у = n_раб.а.у / n_общ.а.у – показатель, характеризующий состояние средств автоматического пожаротушения и сигнализации,

n_раб.а.у и n_общ.а.у – соответственно число установок в рабочем состоянии и общее количество установок на объекте,

Р_г = n_раб.г / n_общ.г – показатель, характеризующий состояние пожарных гидрантов,

n_раб.г и n_общ.г – соответственно количество гидрантов в рабочем состоянии и их общее количество на объекте,

Р_к = n_раб.к / n_общ.к – показатель, характеризующий состояние внутренних пожарных кранов,

n_раб.к и n_общ.к – соответственно количество кранов в рабочем состоянии и их общее количество на объекте,

К₃ = Р_и + Р_о + Р_э , (3.42)

где Р_и – показатель, характеризующий обеспеченность объекта инструкциями и знаками пожарной безопасности. Р_и = 3 при полном обеспечении ОЭ инструкциями и знаками,

Р_о – показатель, характеризующий состояние противопожарного режима при проведении на объекте огнеопасных работ. Р_о = 3, если все огнеопасные работы проводятся по разрешению, и Р_о = 4, если при проведении работ загораний не происходит,

Р_э - показатель, характеризующий соответствие путей эвакуации на объекте требованиям пожарной безопасности. Р_э = 3, если содержание путей эвакуации соответствует требованиям инструкций, Р_э = 2, если пути эвакуации обеспечены указателями пожарной безопасности,

К₄ = 5 Р_пто + Р_дпд + Р_рс , (3.43)

где Р_пто = n_ф.пто / n_м.пто – показатель, характеризующий деятельность пожаро- технических комиссий,

n_ф.пто и n_м.пто –соответственно фактическое и минимальное число проверок, произведённых и предусмотренных "Положением о пожаро- технических комиссиях",

Р_дпд – показатель, характеризующий боеготовность добровольных пожарных дружин (ДПД) на объекте. Р_дпд = 1, если члены ДПД знают свои обязанности, и средства пожаротушения содержатся в исправном состоянии,

Р_рс – показатель, характеризующий уровень пожаро- технической подготовки рабочих и служащих. Р_рс = 1,5, если имеется приказ руководителя ОЭ о проведении инструктажей и они проводятся в соответствии с приказом, имеется специальное помещение для проведения инструктажей,

К₅ = 5 + 4 Р_в, (3.44)

где Р_в = n_зв / n_пв – показатель снижения пожарной опасности за счёт замены легковоспламеняющихся жидкостей и горючих веществ негорючими,

n_зв и n_пв – соответственно количество пожароопасных веществ, применяемых в смену, заменённых на пожаробезопасные и количество веществ, подлежащих замене на пожаробезопасные,

К₆ – сумма баллов за выполнение мероприятий: организацию соревнований ДПД и встреч с работниками пожарной охраны –1,0; оформление стендов – 1,0; показ кинофильмов на противопожарные темы – 1,0,

К₇ = 20 –для объектов, на которых за отчётный период произошёл пожар, и К₇ = 6 – за каждый случай загорания.

Величина критерия К_пс, при которой не происходит пожаров, может быть принята за предел устойчивости ОЭ по противопожарному состоянию, а условие устойчивости представлено в виде:

К_пс  К_{пс п}, (3.45)

где К_{пс п} – предел устойчивости ОЭ по противопожарному состоянию.