5.6. Определение положения нейтральной зоны

Как при описании температурного режима пожара в помещении, так и для расчета параметров газообмена (высоты нейтральной зоны, интенсивности газообмена) при выполнении данной курсовой работы использована наиболее простая интегральная модель, которая имеет дело со среднеобъемными параметрами (температурой, концентрацией дыма и ядовитых компонентов газовой среды). Недостатком такой модели является весьма приблизительный учет пространственных зависимостей опасных факторов пожара.

Под нейтральной зоной (плоскостью равных давлений) понимается плоскость в помещении, где происходит пожар, в которой избыточное давление равно нулю.

Расчет положения нейтральной зоны производят на три момента времени.

Если приточные и вытяжные проемы расположены на одном уровне, то высота нейтральной зоны определяется по формуле (5.6.1).

(5.6.1)

где: h_н.з – высота нейтральной зоны, м;

H_пр - высота наибольшего проема, м;

_в –плотность воздуха, кг/м³;

_пг – плотность продуктов горения, кг/м³.

Если проемы расположены на разных уровнях, то высота нейтральной зоны определяется по формуле (5.6.2).

(5.6.2)

где: h_НЗ - высота нейтральной зоны, м;

Н_П - высота наибольшего приточного проема, м;

Н - расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов, м.

- плотность воздуха, кг/м³_;

- плотность продуктов горения, кг/м³;

S₁ - площадь приточных проемов, м²;

S₂ - площадь вытяжных проемов, м²;

Для определения Н выполняется отдельный рисунок в тексте курсовой работы с указанием размеров приточных и вытяжных проемов. Например, высота дверного проема составляет 2 м, высота оконного проема составляет 1.4 м. Окно расположено на высоте 0.7 м от уровня пола (рис. 5.6.1).

Рис. 5.6.1. Схема определения расстояния между центрами приточных и вытяжных проемов.

В этом случае величина Н составит Н = 0.7 + (1.4/2) – (2/2) = 0.4 м.

Основываясь на полученном значении высоты нейтральной зоны, принимается решение о необходимости защиты органов дыхания личного состава, работающего на пожаре. Кроме того, принимается решение о необходимости изменения положения нейтральной зоны.

В курсовой работе курсанты выполняют чертежи вертикального разреза здания (разрез 1-1) через помещение, в котором происходит пожар, на которых указывают положение плоскости равных давлений.

5.7. Определение интенсивности газообмена

Интенсивностью газообмена - I_г, [кг/(м²∙с)] называется количество воздуха, притекающее в единицу времени к единице площади пожара.

Различают требуемую (I_г^тр) и фактическую (I_г^ф) интенсивности газообмена. Требуемая интенсивность газообмена показывает, какое количество воздуха должно притекать в единицу времени к единице площади пожара для обеспечения полного сгорания материала. Поскольку полное сгорание в условиях пожара практически никогда не достигается, то I_г^тр характеризует удельный расход воздуха, при котором возможна максимальная полнота сгорания горючего материала.

Фактическая интенсивность газообмена характеризует фактический приток воздуха на пожаре, а, следовательно, полноту сгорания, плотность задымления, интенсивность развития и распространения пожара и другие параметры.

Расчет требуемой и фактической интенсивности газообмена производим на три момента времени.

Требуемая интенсивность газообмена рассчитывается по формуле (5.7.1).

(5.7.1)

где: I_Г^ТР - требуемая интенсивность газообмена, кг/(м² с);

V_м.пр - приведенная массовая скорость выгорания, кг/(м² с);

V_в⁰ - теоретически необходимый расход воздуха, м³/кг;

- плотность наружного воздуха, кг/м³.

Фактическая интенсивность газообмена рассчитывается по формуле (5.7.2).

(5.7.2)

где: - фактическая интенсивность газообмена, кг/(м² с);

 - коэффициент учитывающий пропускную способность проема, принимается равным 0.65;

_в - плотность наружного воздуха, кг/м³;

_пг - плотность продуктов горения, кг/м³;

S₁ - площадь приточных проемов, м²;

S_п - площадь пожара на определенный момент времени, м²;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

h₁ - расстояние от центра приточного проема до нейтральной зоны, м (для определения h₁ выполняется отдельный рисунок в тексте курсовой работы, с указанием размеров приточного проема и высоты нейтральной зоны).

При расположении проемов на одном уровне величина h₁ рассчиты- вается по формуле (5.7.3).

h₁ = 0.5h_НЗ (5.7.3)

Формула (5.7.3) используется также в случае, когда остекление оконных проемов не нарушено, то есть при температуре пожара ниже 300 ^оС.

При расположении приточных и вытяжных проемов на разных уровнях и высоте нейтральной зоны меньше высоты приточного проема (h_НЗ < H_ПР) величина h₁ также рассчитывается по формуле (5.7.3). Если нейтральная зона располагается выше приточного проема (h_НЗ > H_ПР) величина h₁ рассчиты-вается по формуле (5.7.4).

h₁ = h_НЗ - 0.5H_ПР (5.7.4)