- •Курсовая работа
- •Введение
- •1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.
- •1.1. Исходные данные.
- •1.2. Описание интегральной математической модели.
- •1.3. Результаты реализации математической модели.
- •Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар.
- •2. Исследовательская работа.
- •2.1. Исходные условия.
- •2.2. Результаты прогнозирования офп и итоги исследования.
- •2.3.Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар.
- •Заключение.
- •Приложения.
- •Опасные факторы пожара по гост 12.1.004-91.
- •Предельно допустимые значения офп в помещении
- •Библиография.
1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.
1.1. Исходные данные.
Помещение для 1-2 степени огнестойкости расположено в одноэтажном здании. Стены здания кирпичные, толщиной 630 мм, покрытие железобетонное, толщиной 100 мм. Полы деревянные. Вентиляция механическая приточно-вытяжная. При возникновении пожара отключается автоматически. Отопление центральное водяное. Противодымная защита помещения отсутствует.
К зданию пристроено складское помещение, отделённое от помещения с керосином противопожарной стеной первого типа.
Помещение имеет следующие размеры:
-
длину a =10 м;
-
ширину b = 8 м;
-
высоту 2h = 3 м.
В наружных стенах здания по его длине расположены оконные проёмы по 2 с каждой стороны. Размерами 2,0 х 2,0 м. Окна расположены на высоте от пола до нижних краёв проёмов 0,5 м. Следовательно, координаты расположения нижних и верхних краёв оконных проёмов будут yн =0,5 и yв =2,5 м соответственно. Суммарная ширина оконных проёмов 8 м.
Оконные проёмы остеклены листовым оконным стеклом. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении – Tок. = 300 °С.
Двери эвакуационных выходов из помещения во время пожара открыты для эвакуации. Ширина двери – 0,8 м, высота –1,9 м, т.е. и м. Суммарная ширина дверных проёмов м.
Электротехнические материалы: текстолит, карболит (доля горючего материала 12%).
Площадь пола занятая горючим материалом составляет
м2, (1.1)
где - площадь пола помещения, м2 .
Общее количество материала пожарной нагрузки помещения , кг (масса материала) при , кг/м2 находится по формуле
, (1.2)
где - масса горючего материала на одном квадратном метре площади пола, занятой горючим материалом (), кг/м2.
Твёрдый горючий материал занимает площадку прямоугольной формы. Размеры сторон прямоугольника и определены из выражений
, м; (1.3)
, м. (1.4)
Место возникновения пожара (очага пожара) принимаем в центре площади, занятой горючим материалом.
Внешние атмосферные условия:
- ветер отсутствует;
- температура К, °С;
- давление (на уровне y =h ) мм рт. ст., Па.
Свойства горючей нагрузки помещения:
- низшая теплота сгорания = 20900 кДж/кг;
- линейная скорость распространения пламени по ТГМ =0,0125м/с;
- удельная скорость выгорания на открытом воздухе =0,0076кг/(м2 с);
- дымообразующая способность D = 327 Нп-м2/кг;
- потребление кислорода (О2) L1 = –1,95 кг/кг;
- выделение газа:
- диоксида углерода (СО2) кг/кг;
- оксида углерода (СО) кг/кг.
Параметры состояния газовой среды в помещении перед пожаром приняты равными параметрам наружного воздуха.
1.2. Описание интегральной математической модели.
Основная система дифференциальных уравнений интегральной математической модели пожара в помещении, описывающих процесс изменения состояния среды, заполняющей помещение, имеет вид:
, (1.5)
(1.6)
; (1.7)
; (1.8)
(1.9)
, (1.10)
где - объем первого помещения, м3;
- среднеобъемная плотность газовой среды в первом помещении, кг/м3;
- время, с;
- скорость выгорания (скорость газификации) горючего материала в рассматриваемый момент времени, в первом помещении, кг/с;
- массовый расход поступающего воздуха из окружающей атмосферы в помещение, который имеет место в рассматриваемый момент времени процесса развития пожара, кг/с;
- массовый расход газов, покидающих помещение через проемы в рассматриваемый момент времени, кг/с;
и - массовые расходы, создаваемые приточно-вытяжной вентиляцией, кг/с;
- массовый расход огнетушащего вещества, кг/с;
- среднеобъемное давление, Н/м2
- отношение изобарной и изохорной теплоемкостей идеального газа (показатель адиабаты);
- коэффициент полноты сгорания ();
- низшая теплота сгорания, Дж/кг;
- энтальпия продуктов газификации горючего материала, Дж/кг;
, ,- изобарные теплоемкости воздуха, газов в помещении и огнетушащего вещества (инертного газа) соответственно, Дж/(кг К);
, , - температура воздуха (), газовой среды в первом помещении и огнетушащего вещества соответственно, К;
- тепловой поток, поглощаемый ограждающими конструкциями, Вт;
- тепловой поток, излучаемый через проемы, Вт;
- тепловой поток, поступающий от системы отопления, Вт;
- среднеобъемная парциальная плотность кислорода, кг/м3;
- стехиометрический коэффициент для кислорода (количество кислорода, необходимое для сгорания единицы массы горючего материала), кг/кг;
- парциальная плотность кислорода в поступающем воздухе, кг/м3;
- плотность атмосферы (воздуха) (), кг/м3;
- среднеобъемная парциальная плотность токсичного продукта горения, кг/м3;
- стехиометрический коэффициент для продукта горения (количество продукта горения, образующегося при сгорании единицы массы горючего материала), кг/кг;
- среднеобъемная оптическая плотность дыма, Нп/м.
- дымообразующая способность Нп-м2/кг;
- коэффициент седиментации (оседание) частиц дыма на поверхностях ограждающих конструкций, Нп/с;
- площадь поверхности ограждений (потолка, пола, стен), м2.
Анализ исходных данных показывает, что в уравнениях (1.5) –(1.10) можно положить
=0, =0, =0, =0. (1.11)
Для решения задачи об исследовании опасных факторов пожара, когда среднеобъемное давление в помещении изменяется в небольших пределах, с достаточной точностью можно принять левую часть уравнения (1.6) равной нулю, т.е.
. (1.12)
Кроме этого, учитывая, что , величиной можно пренебречь.
С учётом условий (1.11), (1.12) и задачи определения парциальных плотностей токсичных газов: диоксида углерода, оксида углерода уравнения пожара запишутся в следующем виде
, (1.13)
; (1.14)
; (1.15)
; (1.16)
; (1.17)
. (1.18)
, (1.19)
Начальные условия для дифференциальных уравнений записываются следующим образом:
при .
(1.20)
где - начальная температура в помещении (по условию), К;
- газовая постоянная воздуха, Дж/(кг К);
- атмосферное давление на уровне половины высоты помещения, Па.
В общем случае система обыкновенных дифференциальных уравнений пожара является жёсткой и решается численными методами с использованием ЭВМ. Для интегрирования системы уравнений пожара с заданными начальными условиями используется процедура Рунге-Кутта.
Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении проводится с использованием программы INTMODEL, разработанной на кафедре Инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России. В программе использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.