2.6. Формулы для расчета расхода воздуха, поступающего через прямоугольный проем

Если проем целиком расположен ниже ПРД, то через все участки такого проема происходит поступление свежего воздуха в помещение. Скорость втекающего воздуха зависит от перепада давлений [4]

. (2.23)

Подстановка вместо δр выражения (2.15а) дала формулу, позволяющую рассчитать распределение скоростей воздуха по высоте проема.

Расход воздуха через малый участок проема, площадь которого равна (bdy), составляет величину

. (2.24)

Расход воздуха через весь проем, который лежит ниже ПРД, вычисляется путем интегрирования правой чисти уравнения (2.24) в пределах от y=y_В до y=y_Н:

. (2.25)

В случае, когда проем работает в смешанном режиме, формула для расчета воздуха получается путем интегрирования правой части уравнения (2.24) в пределах от у = у_* до у = у_Н .

. (2.26)

При выводе формул для расчетов расходов уходящих газов и поступающего воздуха влияние вязкости не учитывалось. Учет вязкости делается путем введения в правую часть всех формул множителя, называемого коэффициентом сопротивления.

Формулы для расчета , и , которые были получены выше, применимы к любому прямоугольному проему рассматриваемого помещения. Газообмен через круглые проемы подробно рассмотрен в книге [3].

Полные расходы уходящих газов и поступающего воздуха в случае, когда помещение имеет несколько разных (по размерам и расположению) проемов, определяются путем суммирования расходов через каждый взятый в отдельности проем:

,

где z - число проемов; - расход воздуха через i-й проем; - расход газа через i-й проем.

Вышеизложенное позволяет сделать следующий вывод. Значения расходов поступающего воздуха и уходящих газов при пожаре однозначно определяются значениями среднеобъемных параметров состояния газовой среды в помещении и геометрическими характеристиками проемов, т.е.

, ,

где .

При пожаре параметры состояния среды в помещении изменяются во времени. Следовательно, изменяются во времени расходы поступающего воздуха и уходящих газов. Кроме того, в процессе развития пожара могут вскрываться в определенные моменты времени те или иные проемы, которые в начале пожара были закрыты. Например, когда среднеобъемная температура достигает значения 300 - 400°С, разрушается остекление оконных проемов. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчетах процесса развития пожара.

2.7. Влияние ветра на газообмен

Влияние ветра особенно заметно, если одна часть проемов расположена на наветренной стороне здания, а другая на подветренной. Дело в том, что из-за торможения потока воздуха на наветренной поверхности здания давление значительно повышается. В то же время на подветренной стороне здания в аэродинамической тени возникает область пониженного давления [4].

Вдали от здания распределение давлений вдоль вертикали 0у описывается формулой (2.3):

p_нар= p_а + g ρ_а (h-y).

В непосредственной близости от наружной наветренной стороны здания распределение давлений описывается формулой следующего вила:

p´_нар= p_а + g ρ_а (h-y)+K₁·. ρ_а W_В²/2, (2.27)

где K₁ - первый аэродинамический коэффициент (эмпирическая величина); W_В - скорость ветра.

Распределение давлений около наружной подветренной стороны здания описывается формулой следующего вида:

p´´_нар= p_а + g ρ_а (h-y)-K₂·ρ_а W_В²/2, (2.28)

где К₂ - второй аэродинамический коэффициент (эмпирическая величина).

Распределение давлений внутри здания описывает формула (2.7).

Располагая формулами, которые описывают распределение давлений во внешней среде с учетом влияния ветра, нетрудно вычислить расходы уходящих из помещения газов и поступающего в помещение воздуха. При этом соблюдается та же самая последовательность математических выкладок (операций), которые использовались в случае, когда влияние ветра отсутствует.

Контрольные вопросы.

1. Как распределяются и расчитываются давления по высоте помещения?

2. Расскажите про плоскость равных давлений и про режимы работы проема.

3. Как распределяются и расчитываются перепады давлений по высоте помещения?

4. Запишите формулы для расчета расхода газа, выбрасываемого через прямоугольный проем.

5. Запишите формулы для расчета расхода воздуха, поступающего через прямоугольный проем.

6. Как учитывают влияние ветра на газообмен?