2.3.4. Определяем среднеобъемную температуру на пожаре.

Среднеобъемная температура пожара может быть определена следующим образом:

определяем плотность теплового потока:

,

где:   - коэффициент химического недожога (приложение 4);

 - массовая скорость выгорания материала,   (приложение 5)

 - площадь пожара в помещении, для которого определяется среднеобъемная температура, м²;

 - низшая массовая теплота сгорания, кДж/кг(приложение 5);

- площадь поверхности теплообмена;

- соответственно площадь пола, перекрытия и стен помещения, в котором определяется среднеобъемная температура,  .

Если в помещении горит несколько веществ одновременно, то значения   и  принимаются как средние арифметическое.

С развитием пожара и владением сил и средств по повышенному номеру вызова увеличивается количество и площадь проемов, участвующих в газообмене: открываются двери для введения стволов на ликвидацию горения, вскрываются дымовые люки, остекление оконных проемов и световых фонарей и т. д. В данной работе можно принять, что вскрытие остекления происходит, когда фронт горения достигает окон или когда среднеобъемная температура в помещении составляет 200 – 250  .

При расположении проемов на одном уровне площадь приточных отверстий   принимается равной 1/3 площади проемов, участвующих в газообмене, а при расположении проемов на разных уровнях в качестве  принимается площадь нижних проемов, работающих на приток воздуха.

По полученным значениям   и величине количества воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг вещества  (приложение 5), согласно графику (приложение 7) находят коэффициент избытка воздуха  .

Зная q,  и , по номограмме (приложение 8) определяют среднеобъемную температуру пожара.

2.3.5. Определяем степень задымленности помещений (только для производственных, складских помещений, кзу).

Д ля оценки степени задымления в горящем помещении необходимо определить высоту расположения нейтральной зоны  , которая может быть вычислена по формулам:

• если проемы расположены на одном уровне, то:

Н_пр

• если проемы расположены на разных уровнях, то

,

S ₂

h₁ Н

Н_п S₁ 

где:

 - высота наибольшего проема, м;

,  - соответственно плотность наружного воздуха и продуктов горения,  (приложение 6);

соответственно пощади приточных и вытяжных отверстий,  ;

– высота приточного отверстия, м;

Н– расстояние между центрами приточных и вытяжных отверстий, м.

Студенты должны представить схему газообмена с указанием высоты расположения нейтральной зоны от уровня пола помещения.

На основании полученных выше данных студент характеризует сложившуюся на пожаре обстановку (что горит и на какой площади, куда распространилось горение, возможные пути распространения горения, характеристика продуктов горения, условия работы личного состава в горящем и смежных помещениях, поведение ограждающих конструкций и т.д.)

После определения возможной обстановки на пожаре необходимо рассчитать требуемое количество сил и средств для локализации пожара.

Определяем площадь тушения (площадь локализации).

В зависимости от того, каким образом введены силы и средства, тушение в данный момент может осуществляться с охватом всей площади, только части ее или путем заполнения объема горящего помещения огнетушащими веществами. При этом расстановка сил и средств, производится по всему периметру площади пожара или по фронту его распространения.

Если в данный момент сосредоточенные силы и средства обеспечивают тушение пожара на всей площади горения, то расчет их производится по площади пожара, которая численно равняется площади тушения (S_T).

Если в данный момент обработка всей площади пожара огнетушащими средствами не обеспечивается, то силы и средства сосредоточиваются по периметру или фронту локализации для поэтапного тушения. В этом случае расчет их осуществляется по площади тушения на первом этапе, считая от внешних границ площади пожара.

Площадь тушения определяется по формулам:

- для прямоугольного развития пожара

,

где:

n– количество направлений введения стволов на путях распространения горения;

а– ширина фронта распространения горения, м;

– глубина тушения (для ручных стволов принимается равной 5м,для лафетных – 10м);

- для круговой, полукруговой и угловой формы пожара

,

где:

k– коэффициент, учитывающий форму пожара (для круговой формы пожара k= 1, полукруговой – k= 0,5, угловой – k= 0,25);

– 3,14;

R– радиус площади пожара на момент введения стволов последним подразделением по вызову № 2 (3)  , м;

– радиус площади пожара, на которую не подается огнетушащее вещество, м;

Определяем требуемый расход огнетушащего вещества на тушение пожаров и защиту объектов, которым угрожает опасность по формуле:

Q^т_тр=П_т∙ J^н_тр

где:

- требуемый расход огнетушащего средства на тушение пожара, л/с, м³/с.

П_т - величина расчетного параметра тушения пожара: площадь (S_пили S_т) м², объем (W) м³, периметр или фронт (Р_т, Ф_т) м;

J^н_тр- нормативная интенсивность подачи огнетушащего состава для тушения пожара: поверхностная (J_s) л/м²·с, кг/м²·с, объемная (J_w) кг/м³·с, л/м³·с; линейная (J_л) л/м·с (приложение 9).

Поверхностная интенсивность является преимущественным показателем в расчетах сил и средств, для тушения подавляющего большинства пожаров. Линейная интенсивность подачи огнетушащего средства для тушения пожаров в таблицах, как правило, не приводится. Она зависит от обстановки на пожаре и может быть вычислена по формуле:

J^тр_л=J^н_тр· h_т

где h_т- глубина обработки горящей площади водяными струями, м.

Для определения требуемого расхода воды на защиту можно воспользоваться формулой:

Q^з_{тр =} П_з· J^з_тр

где   - требуемый расход воды на защиту, л/с.;

П₃ - величина расчетного параметра защиты (площадь - м², периметр или часть длины защищаемого участка – м);

- требуемая интенсивность подачи воды для защиты в зависимости от принятого расчетного параметра: поверхностная — л/м²·с, линейная л/м·с.

В случае отсутствия данных в нормативах, она устанавливается исходя из сложившейся обстановки и тактических соображений или ориентировочно принимается уменьшенной в четыре раза по сравнению с требуемой интенсивностью подачи на тушение пожара:

J^з_{тр =} 0,25∙J^н_тр

Формула суммарного требуемого расхода огнетушащего вещества на тушение пожара и защиту будет иметь следующий вид:

Q^общ_тр= Q^т_тр + Q^з_тр

При объемном тушении пожара пеной средней или высокой кратности требуемый расход пены для заполнения помещения определяют по формуле:

где  - требуемый расход пены, м³/мин;

W_п— объем, заполняемый пеной, м³;

К₃- коэффициент, учитывающий разрушение пены, принимаемый в пределах 1,5 - 5;

t_р- расчетное время тушения пожара, мин.

Определяем необходимое количество технических приборов подачи огнетушащих веществ (стволов, пеногенераторов, пеноподъемников и других) на тушение пожара и защиту объектов (участков), которым угрожает опасность по следующим общим уравнениям:

где  - соответственно количество технических приборов подачи огнетушащих веществ на тушение пожара и для защиты (водяных стволов, СВП, ГПС), шт.;

 - соответственно требуемый расход огнетушащего вещества (воды, раствора, пены и др.) на тушение пожара и для защиты, л/с, кг/с.

 - расход огнетушащего вещества из технического прибора подачи (воды, растворов, пены, порошка и т. п.), л/с, кг/с.

При осуществлении защитных действий водяными струями нередки случаи, когда необходимое количество стволов определяют не по выше приведенной формуле , а по количеству мест защиты, исходя из условий обстановки, оперативно-тактических факторов и требований Боевого устава пожарной охраны (БУПО-95*).

Например, при пожаре на одном или нескольких этажах здания с ограниченными условиями распространения огня стволы для защиты подаются в смежные с горящим помещения, в нижний и верхний от горящего этажи исходя из количества мест защиты и обстановки на пожаре. При горении на этаже коридорного типа стволы вводятся на направление распространения огня в каждое помещение по сторонам коридора, с обязательным введением 1-2 стволов в коридор для защиты работающих ствольщиков.

Если имеются условия для распространения огня по пустотам, вентиляционным каналам и шахтам, то стволы для защиты подаются в смежные с горящим помещения, в верхние этажи, вплоть до чердака, в нижние этажи, вплоть до подвала, исходя из обстановки на пожаре. Количество стволов в смежных помещениях, в нижнем и верхнем от горящего этажах должны соответствовать количеству мест защиты по тактическим условиям осуществления боевых действий, а на остальных этажах и на чердаке их должно быть не менее одного.

Общее количество приборов, необходимых для подачи огнетушащих веществ, определяется из уравнения:

Следует помнить, что необходимое количество стволов на тушение в зданиях целесообразно определять не по общей площади пожара, а по отдельному количеству очагов горения. Если при расчете принимается общая площадь пожара, то полученное число стволов необходимо согласовывать с тактическими условиями и окончательно принимать по количеству мест (позиций) тушения.

Например, при горении на нескольких этажах или в помещениях на одном этаже количество стволов определяют из расчета, а принимают не менее числа, равного количеству мест осуществления боевых действий.

При пожарах в складских помещениях, где хранятся ценности на стеллажах или в штабелях, количество стволов определяется по общей методике расчета и окончательно принимается по формуле:

N_ств = к·(n · m) + А,

где:

N_ств– требуемое количество стволов определенного типа,

к – коэффициент, зависящий от высоты стеллажа,

к = 1 при высоте стеллажа ≤ 12 метров;

к = 2 при высоте стеллажа от 12 до 20 метров;

к = 3 при высоте стеллажа > 20 метров;

При этом стволы во втором и третьем случае подают лафетные, с использованием подъемников и вышек.

n – число направлений ввода (один или два),

m – число проходов между горящими стеллажами,

А – число проходов между горящим и соседним негорящим стеллажами.

Требуемое количество воздушно-пенных стволов СВП и генераторов пены средней кратности (ГПС) для поверхностного тушения определяется исходя из требуемого расхода раствора или площади тушения одним стволом:

где   - соответственно количество воздушно-пенных стволов генераторов, шт.;

- требуемый расход раствора пенообразователя , л/с;

- соответственно, расход раствора из воздушно-пенного ствола или генератора, л/с.

- соответственно площадь тушения одним воздушно-пенным стволом или генератором за расчетное время, м².

Требуемое количество генераторов для объемного тушения пожара пенойопределяется по следующим формулам:

где:

 - количество генераторов типа ГПС, шт;

 - объем помещения, заполняемый пеной, м³;

- расход пены из генератора, м³/мин.;

 - расчетное время тушения пожара;

- объем тушения одним генератором, м³,

где Кз - коэффициент, учитывающий разрушение пены. В расчетах принимается равным 3 для подвалов, установок, тоннелей и 5 для трюмов кораблей.

В практических расчетах следует иметь в виду, что один ГПС-600 обеспечивает тушение пожара в объеме 120 м³, а ГПС-2000 - 400 м³.

Тогда

Определяем фактический расход огнетушащего вещества на тушение пожара и защиту.

В общем, виде фактический расход определяется по формуле:

где  - фактический расход огнетушащего вещества (воды, пены, пенообразователя и т. п.), л/с, кг/с, м³/с;

 - соответственно фактический расход огнетушащего вещества на тушение пожара и для защиты, л/с, кг/с, м³/с.

Фактический расход находится в зависимости от количества и тактико-технической характеристики приборов подачи огнетушащих веществ (водяных стволов, СВП, ГПС и других). С учетом этой зависимости фактические расходы на тушение пожара и для защиты определяются по формулам:

По фактическому расходу оценивают действительную скорость сосредоточения огнетушащих веществ и возможность локализации пожара по сравнению с требуемым расходом, определяют необходимое количество пожарных машин основного назначения с учетом использования насосов на полную тактическую возможность, обеспеченность объекта водой и другие показатели.

Фактический расход огнетушащих средств не может быть меньше требуемого, что является основным условием локализации пожара.

Определяем необходимый запас огнетушащих веществ и обеспеченность ими объекта.

При наличии пожарного водопровода обеспеченность объекта водой проверяется по секундному расходу ее на тушение и защиту (Q^ф_общ) путем сравнения с водоотдачей водопроводной сети. Обеспеченность объекта считается удовлетворительной, если водоотдача водопровода не менее, фактического расход воды для целей пожаротушения.

При проверке обеспеченности объекта водой бывают случаи, когда водоотдача удовлетворяет фактический расход, но воспользоваться этим невозможно из-за отсутствия достаточного количества пожарных гидрантов. В этом случае необходимо считать, что объект водой обеспечен частично.

Следовательно, для полной обеспеченности объекта водой необходимы два условия: чтобы водоотдача водопровода бала не менее общего фактический расход воды (Q_водопр > Q_ф) и количество пожарных гидрантов (мест забора) соответствовало бы числу пожарных автомобилей (N_nr³N_ав.).

Не следует выпускать из виду обстоятельства, когда водоотдача водопровода не превышает фактический расход, но на объекте имеются пожарные водоемы. В этом случае определяют остаток фактического расхода воды, который не обеспечивается водопроводом (Q_ост=Q_тр-Q_{водопр.}), вычисляют общий расход этого остатка (W_ост ) и сравнивают его с количеством воды в водоемах (W_вод).Если это количество превышает остаток, значит, объект водой обеспечен.

Общий запас - весовое или объемное количество огнетушащего вещества, необходимого на весь период прекращения горения и защиты не горящих объектов с учетом запаса (резерва).Общий расход воды рассчитывается по формуле:

W_з= Q^ф_т· 60·τ_р·К_з+Q^ф_з· 60 · τ_з

где W₃- общий запас воды, л, м³;

t_р- расчетное время тушения пожара, мин;

К₃- коэффициент запаса огнетушащего вещества;

t₃- время, на которое предусматривается запас огнетушащего вещества, мин;

При наличии на объектах только пожарных водоемов обеспеченность его водой удовлетворяется, если количество ее в водоемах (W_в) будет превышать общий запас (W_зап), не менее чем на 10% (0,9W_вод³W_зап). Это обусловлено тем, что некоторое количество воды в водоемах не используется ввиду невозможности ее полного отбора ( т.е. «мертвый остаток».)

Время подачи воды из водоемов, определяется по формуле:

где: t_раб- время подачи воды из водоема, мин;

Q_приб - расход воды приборами подачи, л/с;

W_вод– объем водоема, м³.

В тех случаях, когда на объекте огнетушащих веществ недостаточно, принимаются меры к их увеличению: повышается водоотдача путем увеличения напора в сети, организуется перекачка или подвоз воды с удаленных водоисточников, специальные средства доставляются с резервных складов гарнизона и опорных пунктов тушения крупных пожаров.

При наличии рек, озер и других естественных водоисточников с неограниченным запасом воды обеспеченность объекта данным видом огнетушащего вещества в расчетах не проверяется, а определяется наличием мест забора.