2.3. Плоскость равных давлений и режимы работы проема

Установленные законы распределения давлений внутри и снаружи помещения позволяют найти положение горизонтальной плоскости, на которой наружное давление равно давлению внутри помещения [4]. Эту плоскость называют плоскостью равных давлений (ПРД). Положение этой плоскости определяется координатой, которую обозначают символом у_*.

Чтобы найти значение координаты ПРД, воспользуемся уравнениями (2.3) и (2.8). Положив в этих уравнениях значение координаты равным у_* и приравняв правые части этих уравнений, получим следующее выражение:

p_a + p_вн = p_m+ gp_m (h-y), (2.9)

После несложных преобразований из уравнения (2.9) получается следующая формула для определения координаты ПРД:

, (2.10)

Из формулы (2.10) следует, что положение ПРД зависит от параметров состояния газовой среды в помещении. В процессе развития пожар параметры состояния среды внутри помещения изменяются. Следовательно, в процессе развития пожара изменяется положение ПРД, т.е. изменяется значение координаты у*.

В зависимости от расположения проемов относительно ПРД 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 сазы 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.

Вышесказанное можно пояснить с помощью рис. 2.2. На этом рисунке дана схема помещения с тремя проемами, расположенными в трех уровнях. Рядом со схемой помещения представлена эпюра давлений, которая соответствует условиям в некоторый момент процесса развития пожара. Распределения давлений внутри и снаружи помещения изображаются отрезками прямых линий в соответствии с вышеустановленными законами (2.3) и (2.8). Угол наклона линии, изображающей распределение наружных давлений, больше, чем угол наклона линии, изображающей распределение давлений внутри помещения, потому что при пожаре плотность среды внутри помещения меньше плотности наружного воздуха, т.е. ρ_m<ρ_a. В точке, где эти линии пересекаются, расположена ПРД. Этому расположению ПРД соответствует координата у_*. На всех уровнях, расположенных выше ПРД, внутреннее давление больше наружного. Разность этих давлений на эпюре изображена стрелками, направленными "из помещения". На всех уровнях, расположенных ниже ПРД, внутреннее давление меньше наружного. Разность этих давлений изображена на эпюре стрелками, направленными "в помещение".

Рис. 2.2. Схема помещения с тремя проемами, расположенными в трех уровнях и эпюра давлений:

у_* - координата ПРД; р_m, ρ_m, Т_m - соответственно среднеобъемные параметры газовой среды в помещении в фиксированный момент процесса развития пожара; ____- распределение наружных давлений p_нар по координате у ; - - - - распределение давлений внутри помещения р_вн по координате у. Стрелками, расположенными в проемах, показано направление движения газов и воздуха.

При указанном на рис. 2.2 расположении ПРД через весь проем, находящийся выше ПРД, будет иметь место только выброс газов из помещения. В то же время через проем, целиком расположенный ниже ПРД, будет иметь место только поступление свежего воздуха в помещение. Средний проем при этом будет работать в смешанном режиме.