Теоретическая часть

1. Параметры состояния газовой среды в помещении

Среднеобъемная плотность газовой среды в помещении представляет собой отношение массы газа, заполняющего помещение, к объему помещения, т.е.

где М - масса газа, заполняющего помещение, кг;

V - свободный объем помещения, м3.

Нижний индекс т, используемый здесь и далее, представляет собой первую букву в немецком слове mittel (средний).

Следует отметить, что с формальных позиций среднеобъемная плотность газовой среды есть результат осреднения по объему помещения всех значений локальной плотности, т.е. газовая среда в помещении представляет собой смесь кислорода, азота и продуктов горения. В процессе развития пожара количественное соотношение между компонентами смеси изменяется. В интегральном методе описания процесса изменения массы i-го компонента смеси в течение времени используется параметр, называемый среднеобъемной парциальной плотностью i-го компонента смеси.

2. Понятие и физические величины пламени Пламя – это видимая часть пространстве (пламенная зона), внутри которой протекает процесс окисления (горения) и происходит тепловыделение, а также генерируются токсичные газообразные продукты и поглощается забираемый из окружающего пространства кислород.

 

По отношению к объему помещения, заполненного газом, пламенную зону можно рассматривать, с одной стороны, как «генератор», тепловой энергии, поступающей в помещение, токсичных продуктов горения и мельчайших твердых частицы, ухудшающих видимость. С другой стороны, пламенная зона потребляет кислород из помещения.

 

В связи с выше сказанным содержание понятия «пламя» представлено в количественном отношении следующими величинами:

 

- характерными размерами пламенной зоны (очага горения), например, площадью горения (площадью пожара) .

 

- количеством сгорающего за единицу времени горючего материала (скоростью выгорания)

 

- мощностью тепловыделения

 

- количеством генерирумых за единицу времени в пламенной зоне токсичных газов – количество токсичного газа образующегося при сгорании

 

 

- количеством кислорода, потребляемого в зоне горения – количество кислорода для сгорания единицы массы

 

- оптическим количеством дыма, образующегося в очаге горения.

3. Раскройте сущность динамики ОФП

 

С научных позиций опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно каждый из них представлен в количественном отношении одной или несколькими физическими величинами. С этих позиций рассмотрим вышеперечисленные ОФП.

 

1. Пламя – это видимая часть в пространстве , внутри которой протекает процесс окисления и происходит тепловыделение, а также генерируются токсичные газообразные продукты и поглощается забираемый из окружающего пространства кислород.

 

 

2. Повышенная температура окружающей среды и температура среды, заполняющей помещение, является параметром состояния.

 

 

3. Токсичные продукты горения – этот фактор количественно характеризуется парциальный плоскостью (или концентрацией) каждого токсичного газа. Под токсичностью обычно понимают степень вредного воздействия химического вещества на живой организм.

 

4. Пониженная концентрация кислорода в помещении.

 

Этот фактор количественно характеризуется значением парциальной плоскости кислорода или отношением ее к плоскости газовой среды в помещении.

 

5. Дым — устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газах. Процесс образования дисперсной среды, ухудшающей видимость, принято называть процессом дымообразования.

 

Совокупность этих зависимостей составляет суть динамики ОФП.

 

4. Основные допущения интегральной математической модели пожара в помещении

Интегральная математическая модель пожара представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих изменение среднеобъёмных параметров состояния газовой среды в помещении в процессе развития пожара. Они следуют из фундаментальных законов природы − первого закона термодинамики для открытой термодинамической системы и закона сохранения массы. Впервые интегральная модель была сформулирована профессором Ю.А. Кошмаровым в 1976 году.

Таким образом, интегральную модель можно применять при следующих условиях:

• для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации;

• для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);

• для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара.

5. Токсичные продукты горения: понятия и физические величины

Токсичные продукты горения, выделяемые при пожарах, содержат от 50 до 100 химических соединений, которые могут оказывать токсическое воздействие на человека. К наиболее токсичным и часто встречающимся относятся оксид углерода СО и диоксид углерода СО₂.

Опасность СО заключается в том, что он в 200 – 300 раз лучше, чем кислород, взаимодействует с гемоглобином крови, образуя при этом карбоксигемоглобин HbCO. При этом наступает кислородное голодание.

Симптомы при различном содержании HbCO в крови человека, об. %:

0…10 – нет симптомов;

10…20 – слабая головная боль;

20…30 – головная боль;

30…40 – сильная головная боль, слабость, головокружение, рвота;

40…50 – то же, учащенные пульс и дыхание;

50…60 – обморок, бессознательное состояние, ритмичные конвульсии;

60…70 – то же, возможна смерть;

70…80 – смерть в течение нескольких часов.

Опасность СО₂ заключается в том, что он замещает кислород в крови, ускоряет дыхание, что приводит к ингаляции большого количества других газов в опасных концентрациях.

Симптомы при повышенном содержании СО₂ во вдыхаемом воздухе, об. %:

0,5…4 – учащенное дыхание;

5…7 – головная боль, учащенное дыхание, головокружение;

10…12 – смерть в течение нескольких минут вследствие паралича дыхательного центра.

6. Предельно допустимые значения ОФП, физический смысл

Предельно допустимым значением опасного фактора пожара является значение опасного фактора, воздействие которого на человека в течение критической продолжительности пожара не приводит к травме, заболеванию или отклонению в состоянии здоровья в течение нормативно установленного времени, а воздействие на материальные ценности не приводит к потере устойчивости объекта при пожаре.

7. Раскрыть особенности режимов работы проемов

В зависимости от расположения проемов относительно ПРД (плоскости равных давлений) возможны три разных режима "работы" этих проемов. Если проем целиком расположен выше ПРД, то через этот проем будут только выбрасываться газы из помещения. Этот режим называется режимом "выталкивания". Если проем целиком расположен ниже ПРД, то через этот проем будет только поступать воздух из окружающей среды. Этот режим называется режимом "всасывания" воздуха. Наконец, если ПРД проходит через проем, разделяя его на две части, то в этом случае через верхнюю часть проема выталкиваются газы из помещения, а через нижнюю часть всасывается свежий воздух. Этот режим называется "смешанным". В процессе развития пожара может происходить смена режимов работы всех проемов, так как положение ПРД в течение времени изменяется.