Диссертация (1172861), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Анализ экспериментальных результатовИспользование в качестве горючего вещества фенолформальдегиднойсмолы с наполнителем из древесной муки позволило получить четкуювизуализацию границ конвективной колонки с окружающим воздухом.Полученные экспериментальные данные подтверждают результатытеоретических исследований, представленных в работах [74, 75, 153] и краткоизложенных в п. 3.2. Например, из рисунка 3.12 [153] видно, что для104помещения размером 30×24×26,3 м при тепловой мощности Qпож = 1,3 МВтможно корректно использовать приближение свободноконвективной струи(кривые 1 и 2) только при z < 0,4, где z = z/h– относительная высотапоперечного сечения колонки.В связи с этим использование дифференциального уравнения (3.6) длярасчета массового расхода через поперечное сечение колонки физически болееобоснованно, чем применение аналогичных уравнений, основанных назакономерностях распространения неограниченной свободно-конвективнойструи (в частности, в работах [41, 140, 150, 155, 161]).Так, например, отношение G расхода Gh (кг/с) на высоте потолкапомещения к расходу Gс (кг/с) на высоте zс (начиная с которой постоянный уголполураскрытия колонки начинает уменьшаться, стремясь к 0), котороеопределяется по формуле из работы [150]G  0,071Qпож (1  ) / 1000 z 5 / 3  1,8 10 6 Qпож (1  ) ,1/ 3составляет 1,97 при z= 1,5 м, zс = 1,0 м,  = 0,3, Qпож = 0,001 МВт или Qпож = 1,0МВт.Из формулы (3.7) приращение температуры равноT  Tо Qпож (1  ),c pGт.е.

обратно пропорционально расходу G.Это значит, что приращение средней по сечению конвективной колонкивблизипотолкатемпературы,рассчитанноепоуравнению(3.7)сиспользованием формул для расхода G, взятых, например, из работ [41, 150,155, 161], меньше результата, полученного из решения уравнения (3.6),примерно в 2 раза ( G = 1,97).Следовательно,применениеприближениясвободноконвективнойнеограниченной струи при пожаре в помещении корректно в части колонки,которая расположена ниже половины высоты помещения, и приводит ксущественному занижению температуры припотолочного слоя на начальной105стадии пожара, когда нижняя граница вышеуказанного слоя находится вверхней части помещения.G, кг/с275250225120023–4175 –515012510075502500510152025z, м30Сплошные кривые: 1– по формуле из [41]; 2– по формуле из [151]; 3– по уравнению (3.6).Численный эксперимент с использованием трехмерной полевой модели[69]: 4– повысоте колонки; 5– во всем поперечном сечении помещения.Рисунок 3.12 – Зависимости массовых расходов смеси газов от высоты атриума,рассчитанные по аналитическим формулам и при численном эксперименте сиспользованием трехмерной полевой моделиНеучет формы колонки, например, при расчете системы дымоудаления смеханическимпобуждениемприводитксущественномузавышениютребуемого расхода вентилятора.

Это может вызвать возникновение явления“plug-holing”, когда в дымоудаляющее отверстие поступает холодный воздухиз-под припотолочного слоя дыма и расход удаляемого дыма значительно (в 2раза в примере работы [78]) уменьшается. В связи с этим известные формулыдля расчета массовых расходов газовой смеси вдоль вертикальной оси колонки,приведенные, в частности, в работах [41, 140, 150, 155, 161], требуюткорректировки.106Формы конвективной колонки, используемые в существующих методахрасчета, приведены на рисунках 3.13-3.15. Из рисунков видно, что во всехрассмотренных зонных методах расчета конвективная колонка имеет формуправильного конуса с постоянным углом полураскрытия практически доперекрытия помещения.При дальнейших исследованиях планируется изучить влияние различныхтехническихрешенийприточно-вытяжнойипротиводымнойсистемвентиляции на термогазодинамическую картину пожара в предложеннойэкспериментальной установке.Рисунок 3.14 – Форма конвективной колонки по работе [25]107Рисунок 3.13 – Форма конвективной колонки по работе [149]Рисунок 3.15 – Форма конвективной колонки по работе [112]1083.5.

Выводы по третьей главе1. Предложенная модификация зонной модели для определениядинамики ОФП в помещении учитывает характеристики формы конвективнойколонки (угол полураскрытия). В традиционном подходе угол =const повысоте.2.Разработаннаяэкспериментальнаямелкомасштабнаяустановкапозволяет исследовать форму конвективной колонки с учетом расположениягорючего материала относительно стен экспериментального объема срегулируемойэкспериментовиспользованиемвысотойегоподтвердилитрехмернойперекрытия.теоретическиеполевойРезультатыпроведенныхисследованиямоделипо[69]сособенностямраспространения продуктов горения внутри помещений.3. Эксперименты показали, что форма конвективной колонки впомещении существенно отличается от соответствующей формы свободноконвективной струи в неограниченном пространстве.

До определенной высотыугол полураскрытия колонки остается приблизительно постоянным, а затемрезко переходит к нулевому значению.4. Принятие условия =const по высоте помещения при традиционномподходе приводит к недооценке повышения температуры в припотолочномгазовом слое.

В рассмотренном примере учет распределения величины углаполураскрытия колонки по высоте помещения привел к увеличениюсреднеобъемной температуры припотолочного слоя в 2 раза по сравнению срасчетами, выполненными с использованием традиционного подхода.109ГЛАВА 4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОГОВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ ПО ИНТЕГРАЛЬНОЙМАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ4.1. Опасные факторы пожараКак известно, при возникновении пожара в бытовых, административных,промышленных помещениях опасными факторами помимо непосредственнопламени являются дым, повышение температуры окружающей среды,понижение в процессе горения концентрации кислорода и выделение при этомтоксичных продуктов горения.

В зависимости от условий протекания пожараопределяющими могут быть те или иные факторы, но на человека при пожареодновременновоздействуютвсеопасныефакторы.Входемедико-биологических исследований получены предельно допустимые значенияопасных факторов пожара (ОФП), представленные, например, в ГОСТ 12.1.00491. Так, для температуры это предельное значение составляет 700С. Длякислорода нормальная концентрация в воздухе составляет 226 г/м3 (около 23%).При уменьшении его нормальной концентрации вдвое нарушается деятельностьсердечно-сосудистой и легочной систем человека, а при уменьшенииконцентрации кислорода в 3 раза останавливается дыхание и сердцепрекращает работу. Для каждого из токсичных продуктов горения установленысвои предельно допустимые значения концентрации в воздухе.

Так, длядиоксида углерода это значение составляет 110 г/м3, а для оксида углерода –1,16 г/м3. Критическое значение для оптической плотности дыма определяетсяиз равенствакр  2,38 / lкр ,где μ (Нп/м) – оптическая плотность дыма, Нп – сокращенное Непер;lкр(м) – критическая дальность видимости.110(4.1)При подготовке рекомендаций, обеспечивающих безопасную эвакуациюлюдей при пожаре, необходимо определить время достижения опасныхфакторов своих предельно допустимых значений. При возникновении очагавозгорания, не сопровождающегося взрывом, в бытовых, административных,лечебно-профилактических, спортивных, культурно-массовых помещенияхмассовая эвакуация людей проводится на начальной стадии развития пожара. Втечение этой стадии не происходит резкого изменения таких опасных дляорганизма человека факторов, как температура, концентраций токсичных газови кислорода, особенно в помещениях, смежных с тем, где непосредственнонаходится очаг возгорания.

При этом время эффективной эвакуации людейбудет определяться временем достижения критической плотности дыма впомещениях, из которых проводится эвакуация, так как этот фактор оказываетнаибольшее психологическое воздействие на человека вплоть до паники, а нафизическом уровне значительно затрудняет ориентацию при определениипутей эвакуации из здания.4.2. Упрощение дифференциальных уравнений интегральнойматематической модели в начальной стадии пожараОпределяющие уравнения математической модели пожара описываютмеханизм взаимодействия процессов, присущих пожару: тепловыделение врезультате горения, образование дыма в пламенной зоне с изменениемоптической проницаемости газовой среды, уменьшение содержания кислородав помещении, образование и распространение токсичных газов, теплообмен инагревание ограждающих конструкций, газообмен помещения с очагомвозгорания и смежных с ним.Детальное изучение характера изменения параметров газовой среды ипротекания процесса горения имеет значение в помещении, в которомнепосредственно находится очаг возгорания.

Рассматривая вопрос о безопаснойэвакуации людей из различных зданий при возникновении пожара в одном илинескольких помещениях этого здания, необходимо определить, через какой111промежуток времени тот или иной опасный фактор пожара достигнеткритического значения как в помещении с источником возгорания, так и всмежных с ним помещениях. В этом случае удобно воспользоватьсяинтегральной моделью пожара, описывающей состояние газовой среды вобщем виде, и как самой доступной в получении решения, в ряде случаеваналитического.

Характеристики

Список файлов диссертации