Диссертация (Предотвращение распространения пожара посредством применения экранных стен в пассажирских терминалах), страница 9

Следовательно, предлагаемыйматериал обеспечивает требуемые пожарно-технические характеристики и можетбыть рекомендован в качестве материала заполнения экранных стен.Вместе с тем для оценки поведение экранной стены в целом целесообразноразработать соответствующую конструктивную схему и оценить ее в рамкахкрупномасштабных испытаний.553.2 Исследование основных пожарно-технических характеристик экранныхстен и закономерностей их поведения в условиях огневого воздействияИсследование основных пожарно-технических характеристик экранныхстен и закономерностей их поведения в условиях огневого воздействияосуществляется на основании испытаний экранных стен с учетом предполагаемойобласти их применения, а также предлагаемой конструктивной схемы.Проведение испытаний предусматривается в соответствии с ГОСТ 30247.1–94«Конструкции строительные.

Методы испытаний на огнестойкость. Общиетребования» [23, 27, 31].В процессе испытания образец устанавливался на проем кирпичной стенытолщиной 250 мм при помощи стальных кронштейнов (по три на каждуюсторону).Огневоевоздействиенаобразецпроизводилосьсосторонытеплоизолирующей обшивки.Характерные особенности поведения конструкции в процессе проведениеиспытания:0 мин – начало испытания (рисунок 3.2.);7 мин – начало отслаивания фольги левой нижней огнезащитной панели снеобогреваемой стороны;14 мин – отслаивание фольги на всех огнезащитных панелях снеобогреваемой стороны;15 мин – частичное выгорание фольги с обогреваемой стороны;19 мин–началовыделениягазообразныхпродуктовизстыковогнезащитных панелей с необогреваемой стороны;24 мин – увеличение выделения газообразных продуктов из стыковогнезащитных панелей с необогреваемой стороны;47 мин – незначительный прогиб образца в центральной части вобогреваемую сторону;5648-59 мин – поведение конструкции без существенных изменений;60 мин – испытание прекращено (рисунок 3.3).Рисунок 3.2 – Образец до испытанияРисунок 3.3 – Образец после прекращенияиспытанияПоказаниятермопарприпроведениииспытанийпредставленынарисунке 3.4.Рисунок 3.4 – Показания термопар при проведении испытанийИзменения температур в контролируемых точках (рисунок 3.5) прииспытании образца представлены на рисунках 3.6–3.10.57Рисунок 3.5 – Схема расстановки термоэлектрических преобразователей:– термоэлектрические преобразователи на необогреваемой поверхности (номера 1–6)Избыточное давление в огневой камере печи в верхнем уровне образцовчерез 5 мин от начала испытаний и до их окончания составляло (102) Па(см.

рисунок 3.6).12001000Температура, 0С80060040020000102030405060Время, мРисунок 3.6 – Изменение температуры в огневой камере печи:– стандартный температурный режим;– верхняя и нижняя границы стандартного температурного режима;– средняя температура среды в огневой камере печи58По результатам обработки экспериментальных данных установлено:1.Повышение температуры на необогреваемой поверхности левойверхней огнезащитной панели в сравнении с температурой конструкции доиспытания более чем на 180 °С (195 °С) зафиксировано на 49 минуте испытания(см. рисунок 3.7).Температура, 0С300250512001501005000102030405060Время, минРисунок 3.7 – Показания термоэлектрических преобразователей 1, 5,установленных на левой верхней огнезащитной панели при испытании образцаПовышение температуры на необогреваемой поверхности правой2.верхней огнезащитной панели в сравнении с температурой конструкции доиспытания более чем на 180°С (195°С) зафиксировано на 51 минуте испытания(см.

рисунок 3.8).Температура, 0С300250262001501005000102030405060Время, минРисунок 3.8 – Показания термоэлектрических преобразователей 2, 6,установленных на правой верхней огнезащитной панели593. Повышение температуры на необогреваемой поверхности левой нижнейогнезащитной панели в сравнении с температурой конструкции до испытанияболеечемна180°С(195°С)зафиксированона31 минутеиспытания(см. рисунок 3.9).400350300Температура, 0С250200150100500Время, минРисунок 3.9 – Показания термоэлектрического преобразователя 3,0102030405060установленного на левой нижней огнезащитной панели4. Повышение температуры на необогреваемой поверхности правойнижней огнезащитной панели в сравнении с температурой конструкции доиспытания более чем на 180 °С (195 °С) зафиксировано на 59 минуте испытания(см.

рисунок 3.10).300250Температура, 0С20015010050Время, мин00102030405060Рисунок 3.10 – Показания термоэлектрического преобразователя 4,установленного на правой нижней огнезащитной панели60В рамках проведенных испытаний установлено, что предлагаемаяконструктивная схема экранной стены обеспечивает фактический пределогнестойкости не менее EI 30.В целях исключения избыточных материальных затрат на проведениекрупномасштабных испытаний при изменении геометрических параметровэкранных стен целесообразно определить соответствующую функциональнуюзависимость,позволяющуюоцениватьпределогнестойкостирасчетнымиметодами.3.3Математическое моделирование функциональной зависимости пределаогнестойкости от конструктивного решения экранной стены3.3.1. Исследование закономерностей теплофизических характеристикот конструктивного решения экранной стеныОбщая схема проведенных исследований соответствует решению обратнойзадачи теплопроводности, при решении которой устанавливаются такие значениятеплопроводностиитеплоемкостиматериала,прикоторыхрезультатычисленного расчета совпадают с результатами прогрева, полученными прилабораторных испытаниях образцов.При этом в процессе решения обратной задачи теплопроводностиучитывались закономерности протекающих процессов во влажных материалах.Так при численном моделировании прогрева учитывалось влияние начальноговлагосодержания в материале и волна повышенного влагосодержания натеплопроводностьматериалов,атакжеучитывалосьвлияниефазовыхпревращений влаги в структуре прогреваемого материала на его теплоемкость[76, 96].61Таблица 3.2 – Зависимость коэффициента теплопроводности материала МБОР от температуры нагреваТемпература нагрева, °СКоэффициент теплопроводности,Вт/м°С20801001101502002202503003504000,3020,320,02490,00790,0230,02290,02250,02190,02090,01990,0189Таблица 3.3 – Зависимость коэффициента теплоемкости материала МБОР от температуры нагреваТемпература нагрева, °СКоэффициент теплоемкости, Дж/кг°С20801001952003004001728173418341834174617561766Таблица 3.4 – Зависимость коэффициента теплопроводности материала ОВПФ-1М оттемпературы нагреваТемпература нагрева, °СКоэффициент теплопроводности,Вт/м°С208010011015020022025030035040020801001952003004002080100195Таблица 3.5 – Зависимость коэффициента теплоемкости материала ОВПФ-1М от температуры нагреваТемпература нагрева, °СКоэффициент теплоемкости, Дж/кг°С2080100195200300400181218504500450019251988205162По результатам проведенных исследований получены температурныезависимости коэффициента теплопроводности и теплоемкости локальныхобъемов материалов, учитывающие их влагосодержание, которые приведены втаблицах 3.2–3.5.3.3.2.

Программная модель конструкции экранаНа основании разработанной в п. 3.3.1 программной модели конструкцииэкрана с использованием полученных в п. 3.3.2 температурных зависимостейтеплофизическихпараметровматериаловвозможнооценитьпределогнестойкости конструкции экрана с использованием выбранного методачисленного моделирования.Для целей достоверности результатов численных расчетов проводитсяверификация разработанной программной модели на основе данных об огневыхиспытанияханалогичнойконструкции.Верификацияисходноймоделипроводится на основе достижения совпадения результатов численного расчета срезультатамиогневыхиспытанийаналогичнойконструкции.Дляцелейверификации модели приняты результаты проведенных огневых испытанийнатурного фрагмента экранной стены, изложенные в п.

3.2 настоящейдиссертации.Условиячисленногомоделированияпринималисьаналогичнымисусловиями проведенных огневых испытаний. На рисунках 3.11 и 3.12 приведенырезультаты численного расчета прогрева конструкции экрана использованной припроведении огневых испытаний.Данные к рисунку 3.11 – внешний слой сэндвич-панели: МБОР 5ф.Внутреннийслой:ОВПФ-1Могнезащитного состава: 8,0-8,7 кг/м2.(ТУ1523-025-47935838-2003).Расход63Рисунок 3.11 – Поля температур в сечении исследуемого экранана момент времени обогрева 60 минут250Температура, °С200150100500010203040506070Время, минтермопара 1термопара 2расчётРисунок 3.12 – Температура на необогреваемой поверхности экранной стены полученная припроведении огневых испытаний и в результате численного расчетаРезультаты верификации позволяют сделать следующие выводы:– определенные в ходе решения обратной задачи эффективные значениякоэффициентовтеплопроводностиитеплоемкостиобеспечиваютудовлетворительную сходимость результатов численного расчета и результатовогневых испытаний, в том числе и для крупномасштабных испытаний;64– разработанная программная модель может быть использована длядальнейшихисследованийогнестойкостиэкранасегоразличнымигеометрическими параметрами;– дальнейшие исследования огнестойкости экрана будут проводиться дляразличных значений толщины его наружных слоев (МБОР) с целью построенияобобщенной зависимости для возможности последующего аналитическогорасчета огнестойкости экрана с любыми промежуточными значениями толщинынаружных слоев защитного материала.3.3.3.