11 Расчет вентиляции и определение режимов тренировочного пожара

Газообмен происходит через открытый фронтальный проем, образованный воротами контейнеров, из которых изготовлен тренажер. Высота и ширина данных проемов соответствует площади вертикального сечения помещения тренажера, то есть высота проема h = 2,5 м.

Высота плоскости равных давлений (ПРН):

h0=0,981+31100298=0,98 м

Фактический расход воздуха:

Gвф= 23μBh02ghρв(ρв-ρпг) ,

где μ, коэффициент сопротивления проема = 0,7, B - ширина проема, 5 м, 3,75 м, 2,5 м, 1,12 м, h0 – высота плоскости равных давлений, 0,98 м, g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с², ρв – плотность воздуха, ρпг— плотность продуктов горения, тогда:

ρпг= 352/Tп= 352/1100 = 0,32 кг/м².

При всех четырех открытых створках ворот, расход воздуха буде составлять:

Gвф= 230,65∙5∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32=9,56 кг/с,

при трех открытых створках:

Gвф= 230,65∙3,75∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32= 7,17 кг/с,

при двух открытых створках:

Gвф= 230,65∙2,5∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32=4,78 кг/с,

и при одной открытой створке:

Gвф= 230,65∙1,25∙0,982∙9,8∙0,98∙1,21,2-0,32=2,39 кг/с.

При горении топливных сборок из древесных досок, режим пожара можно определить по параметру Ф:

При всех четырех открытых створках (ширина проема 5 м, площадь 12,5 м²), параметр Ф равен:

Ф= 1,29,8·12,52,5216 = 0,34 (пожар, регулируемый нагрузкой, ПРН).

При трех открытых створках (ширина проема 3,75 м, площадь 9,37 м²), параметр Ф равен:

Ф= 1,29,8·9,372,5216 = 0,252 (переходный режим).

При двух открытых створках (ширина проема 2,5 м, площадь 6,25 м²), параметр Ф равен:

Ф= 1,29,8·6,252,5216 = 0,168 (пожар, регулируемый вентиляцией, ПРВ).

При одной открытой створке (ширина проема 1,25 м, площадь 3,12 м²), параметр Ф равен:

Ф= 1,29,8·3,122,5216 = 0,085 (ПРВ)

Вывод: с помощью управления вентиляцией пространства в огневом тренажере путем открывания различного числа створок ворот возможно достигать любого возможного режима пожара, тем самым создавая необходимые огневые условия для любых учебных задач.

Экологическая часть

Расчет экологического ущерба от загрязнения окружающей среды при проведении огневой тренировки в огневом тренажере ствольщика сводится к определению состава и количеств загрязнителей и последующему расчету величины эколого-экономического ущерба на основе Постановления Правительства РФ № 632 . При проведении огневых тренировок практически возникает загрязнение только воздуха, так как при горении древесины образуется дым, а все несгоревшие остатки сжигаются в ходе последующих тренировок.

Определение массы сгоревших веществ и материалов за одну тренировку при пожарах – G_г

Расчет массы выгоревших веществ и материалов возможен различными способами, исходя из имеющихся данных с учетом количества загрузок топлива за одну тренировку. На основе опыта исследовательских занятий на моделях огневых тренажеров установлено, что в ходе тренировки целесообразно делать не менее двух загрузок. Тогда масса выгоревших материалов за тренировку будет составлять:

Gт = Nз · Gз (40),

где G_т – масса топлива, сгорающего за тренировку,

Nз (раз) = 2 – количество загрузок топлива за тренировку,

Gз (кг) = 1200 – масса топлива в одной загрузке.

так, Gз = 2·1200 = 2400 кг.

Так как в качестве топлива для проведения огневых тренировок применяется древесина, то для расчета количества продуктов горения используем данные табл. 1. Материал – древесина, объем продуктов горения V⁰_п.г— 4,5 м³/кг.

Определение состава продуктов горения

Исходя из того, что в при проведении огневой тренировки известны вещества и материалы, которые подвергаются разложению и горению, можно найти состав (вид и количество) продуктов горения. С этой целью в табл.1 приведены объем и концентрация _п.г основных продуктов горения некоторых веществ и материалов.Состав продуктов горения указывается в мг/м³, т/т_горюч, но может быть выражен и в других единицах измерения. Необходимо отметить, что концентрацию, выраженную в единицах т/т_горюч. и означающую, какое количество в тоннах единичного (i-го) загрязнителя образуется в результате сгорания одной тонны горючего материала, принято называть удельной массой i-го загрязнителя m_i.

Таблица 1 Основной состав токсичных продуктов горения некоторых материалов

Токсикант	Концентрация продуктов горения п.г, мг/м3
	Древесина
Оксид углерода	26,0·103
Метанол	2,1·103
Формальдегид	15,0·103
Акролеин	1·103
Ацетальдегид	8,4·101
Уксусная кислота	1,5·102

Расчет эколого-экономического ущерба от загрязненияокружающей среды при проведении огневой тренировки

Для экономической оценки экологических последствий огневых тренировок может быть использована система расчета ущерба от загрязнения ОС на действующих объектах техносферы. Величину эколого-экономического ущерба от загрязнения ОС при проведении тренировок целесообразно учитывать при определении экономического эффекта от внедрения огневого тренажера ствольщика, включая его в величину издержек.

Опасный характер загрязнения ОС при пожарах и авариях, вынужденных сверхлимитных залповых выбросах учитывается введением соответствующих повышающих коэффициентов, уточняющих удельный экономический ущерб. По Постановлению Правительства РФ № 632 коэффициент, корректирующий размер экономического ущерба при аварийном загрязнении природной среды, принят равным 25.

Эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха рассчитывается по формуле:

, (41)

гдеК_а – коэффициент аварийности, равный 25;

К_э^а–коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния воздушного бассейна в регионе, где произошли пожар или у_уд^а – удельный экономический ущерб от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, руб./усл. т. Его изменение связано с инфляционными процессами в стране и ежегодно корректируется;

ПДК_ссi– cреднесуточная предельно допустимая концентрация i-го загрязнителя в атмосферном воздухе, мг/м³;

1/ПДК_ссi – показатель относительной токсичности i-го загрязнителя в атмосферном воздухе является безразмерной величиной;

m_i – удельная масса i-го загрязнителя при пожаре или аварии, попавшего в воздух, т/т_горюч;

G_г –масса сгоревшего при пожаре или попавшего на почву или в водоем при аварии, т_гор;

i – вид загрязнителя воздуха;

N – число загрязнителей.

Коэффициенты К_э^а, К_э^п могут увеличиваться для городов и крупных промышленных центров на 20 %. Для Москвы К_э^а = 1,9·1,2 = 2,28.

Общее количество вредных веществ с учетом их токсичности определяют как сумму произведений массы сгоревшего материала на величину удельной массы i-го загрязнителя и на показатель относительной опасности.

Массу сгоревшего материала G_г, т, находят по фактическим данным G_г = 2,4 т

Рассчитаем табличным способом величину суммарной относительной токсичности продуктов горения:

Σ(1/ПДК_cc)·m_i (42)

Таблица 3- Относительная токсичность продуктов горения

Токсикант	φ, мг/м³	Vпг, м³/кг	mi, т/т	ПДКсс, мг/м3	(1/ПДКcc)·mi
Оксид углерода	26,0·103	4,5	0,117	3	0,039
Метанол	2,1·103		0,00945	0,5	0,019
Формальдегид	15,·0103		0,00675	0,003	2,25
Акролеин	1·103		0,0045	0,03	0,15
Ацетальдегид	8,4·101		3,8·10-4	0,01	0,038
Уксусная кислота	1,5·102		6,8·10-3	0,06	0,13

Σ= 2,65

Величина эколого-экономического ущерба:

= 25·2,28·5,02·2,4·2,65 = 1819 рублей.

Вывод: величина эколого-экономического ущерба при проведении тренировки ствольщиков в течение одного дня составляет 1819 рублей.