8.1.5. Определение наиболее опасной схемы развития пожара в помещении

После расчета времени блокирования _бл эвакуационных путей опасными факторами пожара (критической продолжительности пожара) для каждой из j выбранных схем развития пожара определяют количество горючего материала, выгоревшего к моменту_бл: m _j = А_j τ _{бл j} ⁿ .

Полученные значения для рассматриваемой схемы сравниваются со значением общей начальной массы данного горючего материала М. Расчетные схемы, при которых m > М, как уже отмечалось, исключаются из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т. е. та, для которой время блокирования _бл эвакуационных путей минимально. Необходимое время эвакуации людей из помещений _нб рассчитывается по формуле [4, 5]:

_нб = 0,8 τ_бл. (8.12)

Исходные данные для расчетов могут быть взяты из справочных таблиц (см. приложение) или из других возможных информационных источников.

8.2. Примеры решения задач с помощью методик расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре

Пример 1

Определить необходимое время эвакуации людей из помещения библиотеки. Размеры помещения 25 × 20 × 3,0 м. В помещении библиотеки находятся архивы: книги, журналы на деревянных стеллажах. Масса пожарной нагрузки составляет 500 кг. Начальная температуры в помещении t = 20 ^оС. Начальная освещенность Е = 40 лк.

Решение

Низшая теплота сгорания Q = 14,5 МДж/кг; дымообразующая способность D = 49,5 Нп · м²/кг; потребление кислорода = 1,154 кг/кг; выделение углекислого газа = 1,1087 кг/кг; выделение угарного газа L_СО = 0,0974 кг/кг; удельная скорость выгорания горючего материала ψ_уд = 0,011 кг/м²с; линейная скорость распространения пламени = 0,0103 м/с.

Определяем геометрические характеристики помещения:

– h = 0 + 1,7 – 0 = 1,7 м;

– геометрический объем помещения: V₀ = 20 · 25 · 3 = 1500 м³;

– свободный объем помещения: V = 0,8 · V = 0,8 · 1500 = 1200 м³.

1. Определяем критическую продолжительность пожара для выбранной схемы его развития.

Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала

,

А = 1,05 · 0,011 · (0,0103)² = 1,225 · 10^–6.

Принимаем φ = 0,3.

2. ,

В = 353 · 1,02 · 10³ · 1200/(1 – 0,3) · 0,97 · 14,5 · 10⁶ = 43,88 кг.

Рассчитываем параметр z по формуле (8.10):

z = 1,7/3 (exp(1,4 · 1,7/3)) = 1,25.

3. Далее определяем критическую продолжительность пожара для данной схемы развития по каждому из опасных факторов:

а) повышенной температуре

;

б) потере видимости

;

в) пониженному содержанию кислорода

г) каждому из газообразных токсичных продуктов горения

(Отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и далее во внимание не принимается.)

4. Определяем критическую продолжительность пожара для данной расчетной схемы

.

Таким образом, _кр = min {166,1; 127,3; 162,5; 220,9} = 127,3 с.

5. Для выбранной схемы развития пожара находим количество выгоревшего к моменту t_кр материала:

m = 1,225 · 10^–6 (127,3)³ = 2,53 кг < 500 кг.

6. Определяем необходимое время эвакуации людей

_нб = 0,8 · 127,3 = 101,82 c.

Пример 2

Определить необходимое время эвакуации людей из зрительного зала кинотеатра. Длина зала 25 м, ширина – 20 м. Высота зала со стороны сцены 12 м, с противоположной стороны – 9 м. Длина горизонтального участка пола у сцены на нулевой отметке равна 7 м. Балкон зрительного зала расположен на высоте 7 м от нулевой отметки. Занавес массой 50 кг выполнен из ткани со следующими характеристиками: Q = 13,8 МДж·кг^–1; D = 50 Нп·м²·кг^–1; = 1,03 кг·кг^–1; = 0,203 кг·кг^–1; L_СО = 0,0022 кг·кг^–1; ψ = 0,0115 кг·м²·c^–1; V_л = 0,013 м·с^–1. Обивка кресел – пенополиуретан, обтянутый дерматином. Начальная температура в зале t = 25 °С. Начальная освещенность E = 40 лк. Объем предметов и оборудования 200 м³.

Решение

1. Определяем геометрические характеристики помещения.

_{Геометрический объем равен} м³.

Приведенная высота Н (отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения)

м³ .

Помещение содержит две рабочие зоны: партер и балкон. Находим высоту каждой рабочей зоны:

– для партера h = 3 + 1,7 – 0,5 – 3 = 1,2 м;

– для балкона h = 7 + 1,7 – 0,5 – 3 = 5,2 м.

Свободный объем помещения: V = 5460 – 200 = 5260 м³.

2. Выбираем расчетные схемы пожара. Принципиально возможны два варианта возникновения и распространения пожара в данном помещении: по занавесу и по рядам кресел. Однако загорание дерматиновой обивки кресла от малокалорийного источника трудноосуществимо и может быть легко ликвидировано силами находящихся в зале людей.

Следовательно, вторая схема практически нереальна, поэтому нами не рассматривается.

По формуле (8.4) находим

А = 0,013 – 0,3 = 2,99 · 10^–5 кг·с^–3; n = 2.

Параметр z находим для двух рабочих зон:

– для балкона

– для партера .

3. Определяем _кр при α = 0,3, В = 182 кг.

Последующие расчеты _кр проводим для каждой из рабочих зон.

Для балкона:

,

.

(Отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не берется.)

(Оксид углерода также не опасен.)

Следовательно, для балкона = min {96 }= 65 с.

Аналогичный расчет производим и для партера:

, .

Значение z для партера меньше, чем для балкона. Следовательно, выделение токсичных продуктов горения не будет опасным для человека и в этой рабочей зоне. Тогда для партера = {123, 102, 148} = 102 с.

4. Проверяем, опасна ли выбранная расчетная схема:

– для балкона m = 2,99 · 10^–5 (65)³ = 8,2 кг < 50 кг;

– для партера m = 2,99 · 10^–5·(102)³ = 31,7 кг < 50 кг.

Следовательно, схема опасна для обеих рабочих зон.

1. Определяем необходимое время эвакуации людей:

– из партера _нб = 0,8 · 102 = 82 c;

– с балкона _нб = 0,8 · 65 = 52 c.

Пример 3

Определить необходимое время эвакуации людей со склада текстильного предприятия. Размеры склада в плане 125 × 40 × 6 м. В помещении склада хранится хлопок в тюках массой 1500 кг. Рабочая зона людей находится на отметке 2,0 м. Начальное значение температуры в помещении t = 25 ^оС. Начальная освещенность Е = 40 лк. Масса пожарной нагрузки составляет 500 кг.

Решение

Низшая теплота сгорания Q = 16,7 МДж/кг; дымообразующая способность D = 0,6 Нп · м²/кг; потребление кислорода = 1,15 кг/кг; выделение углекислого газа = 0,578 кг/кг; выделение угарного газа L_СО = 0,0052 кг/кг; удельная скорость пламени y = 0,0167 кг/м²с; линейная скорость пламени V = 0,0042 м/с.

1. Определяем геометрические характеристики помещения:

– h = 2 + 1,7 – 0 = 3,7 м;

– геометрический объем помещения: V₀ = 125 · 40 · 6 = 30000 м³;

– свободный объем помещения: V = 0,8 · V₀ = 0,8 · 30000 = 24000 м³;

2. Определяем критическую продолжительность пожара для выбранной схемы его развития.

Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала

,

А = 1,05 · 0,0167 · (0,0042)² = 0,309 · 10^–6.

Принимаем φ = 0,3.

,

В = 353 · 1,02 · 10³ · 24000/(1 – 0,3) · 0,97 · 16,7 · 10⁶ = 762,1 кг.

Рассчитываем параметр z по формуле (8.10):

z = 3,7/6 (exp(1,4 · 3,7/6)) = 1,46.

3. Определяем критическую продолжительность пожара для данной схемы развития по каждому из опасных факторов:

а) повышенной температуре

;

б) потере видимости

.

(Отрицательное число под знаком логарифма означает, что потеря видимости в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не принимается.)

в) пониженному содержанию кислорода

г) каждому из газообразных токсичных продуктов горения

(Отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не берется.)

(Отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не берется.)

4. Определяем критическую продолжительность пожара для данной расчетной схемы

.

Таким образом .

5. После расчета критической продолжительности пожара для выбранной схемы его развития находим количество выгоревшего к моменту _кр материала

m = 0,309 · 10^–6 (622,8)³ = 74,6 кг < 500 кг.

6. Определяем необходимое время эвакуации людей

_нб = 0,8 · 127,3 = 101,8 c.

Пример 4

Определить необходимое время эвакуации людей из помещения подготовительного цеха льнокомбината, имеющего размеры 54 × 212 × 6 м. Горючий материал (лен) в количестве 1500 кг равномерно разложен на площади 230 × 18 м, еще 70 кг находятся на ленте транспортера шириной 2 м. Рабочая зона людей расположена на отметке 8 м. Начальные значения температуры и освещенности в помещении соответственно 20 °С и 60 лк.

Решение

1. Определяем геометрические характеристики помещения:

Н = 6 м; h = 1,8 + 1,7 + 0,5·0 = 3,5 м;

V = 0,8 · (54 · 212 · 6) = 54950 м³.

2. Выбираем расчетные схемы развития пожара. Поскольку возможно загорание как складируемого, так и транспортируемого льна, таких схем будет две. Для первой из них по формуле (3) находим

A₁ = 1,05 · 0,0213 · (0,05)² = 5,59 · 10^–5 кг·с^–2; n = 3.

(Значения ψ_уд и V_л взяты из приложения).

Соответственно, для второй схемы по формуле (4)

А₂ = 0,0213 · 0,05 · 2 = 2,13·10^–3 кг·с^–2; n = 2.

3. Принимаем α = 0,3 , φ = 0,3. Остальные исходные данные берем из условия задачи, а также из приложения, учитывая, что при горении льна наиболее опасными токсичными продуктами горения являются оксид и диоксид углерода.

Определяем В = 1932 кг; .

Для первой схемы развития пожара:

, .

При расчете и под знаком логарифма получается отрицательное число. Это означает, что повышение содержания СО₂ и CO в данном случае не опасно и может не приниматься во внимание.

Таким образом, = min { 98, 289, 175} = 175 с.

Для второй схемы развития пожара

, .

Увеличение содержания в атмосфере оксида и диоксида углерода в данном случае также не опасно для человека. Следовательно,

= min { 287, 818, 204} = 204 с.

4. Определяем m₁ и m₂ следующим образом:

m₁ = 5,59 · 10^–5 (175)³ = 300 кг;

m₂ = 2,13 · 10^–3 (204)² = 89 кг.

Поскольку m₂ = 89 кг > М₂ = 70 кг, вторая схема из рассмотрения исключается. Следовательно, = = 175 с.

5. Определяем необходимое время эвакуации людей из помещения

_нб = 0,8 · 175 = 140 с.

Пример 5

Определить необходимое время эвакуации людей из тренажерного зала. Размеры помещения в плане 30 × 20 × 4 м. В тренажерном зале на полу находится ковролин массой 65 кг. Объем, занимаемый тренажерами, составляет 20 м³. Начальное значение температуры в помещении t = 25 ^оС. Начальная освещенность Е = 50 лк.

Решение

Низшая теплота сгорания Q = 15,397 МДж/кг; дымообразующая способность D = 150,0 Нп · м²/кг; потребление кислорода = 2,55 кг/кг; выделение углекислого газа = 1,225 кг/кг; выделение угарного газа L_СО = 0,207 кг/кг; выделение хлористого водорода L_HCl = 0,0039 кг/кг; удельная скорость пламени y = 0,013 кг/м²с; линейная скорость пламени V = 0,021 м/с.

1. Определяем геометрические характеристики помещения:

– h = 0 + 1,7 – 0 = 1,7 м;

– геометрический объем помещения: V₀ = 30 · 20 · 4,0 = 2400 м³;

– свободный объем помещения: V = 2400 – 20 = 2380 м³.

2. Определяем критическую продолжительность пожара для выбранной схемы его развития.

Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала

,

А = 1,05 · 0,013 · (0,021)² = 6,02 · 10^–6.

Принимаем φ = 0,3.

,

В = 353 · 1,02 · 10³ · 2380/(1 – 0,3) · 0,97 · 15,397 · 10⁶ = 81,97;

z = 1,7/4 (exp(1,4 · 1,7/4)) = 0,77.

3. Определяем критическую продолжительность пожара для данной схемы развития по каждому из опасных факторов:

а) повышенной температуре

б) потере видимости

в) пониженному содержанию кислорода

г) каждому из газообразных токсичных продуктов горения

(Отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не берется.)

4. Определяем критическую продолжительность пожара для данной расчетной схемы

.

Таким образом, min{134,5; 78,5; 133,3; 147,9; 150,8} = 78,5 с.

5. После расчета критической продолжительности пожара для выбранной схемы его развития находим количество выгоревшего к моменту _кр материала

m = 6,02 · 10^–6 (78,5)³ = 2,9 кг < 65 кг.

6. Определяем необходимое время эвакуации людей

_нб = 0,8 · 78,5 = 63 c.