Диссертация (1172861), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Эти значения зависят от многих факторов,которые не учтены в представленных зависимостях, и могут быть полученыэкспериментальнодлянекоторыхчастныхслучаев.Этоприводиткпогрешностям при проведении практических расчетов и ограничивает областьприменения этих равенств.Экспериментальные исследования динамики удельной массовой скоростивыгорания жидкости представлены в работах [6, 40, 46, 117]. При этом среднеезначениеудельнойэкспериментальныхмассовойскоростиисследованияхвыгораниярассчитываетсяжидкостикосвеннымвовсехметодомпосредством следующей формулы уд M,S f (5.27)где ∆М – масса выгоревшей жидкости за время τ.Так, в работе [6] исследовалась динамика удельной массовой скоростивыгорания дизельного топлива.
В процессе проведения опытов диаметрыподдонов, в которые заливалась горючая жидкость, изменялись от 0,07 м до0,56 м. Результаты экспериментальных исследований динамики удельноймассовой скорости выгорания дизельного топлива при различных диаметрахподдонов представлены на рисунках 5.2 и 5.3 соответственно. Эти графикиотражают качественный характер динамики удельной массовой скоростивыгоранияжидкостииявляютсяприближенными.Среднеезначениеполученных экспериментальных данных показано на рисунках сплошнойлинией.149Удельная массовая скорость выгорания,кг/м2 с0,02450,02050,01650,01251353369001800Время, сопыт №11опыт №7опыт №1Среднее значениеРисунок 5.2 – Средняя удельная массовая скорость выгорания дизельногоУдельная массовая скорость выгорания,кг/м2 стоплива в зависимости от времени при диаметре поддона 0,226 м0,070,060,050,040,030,021353369001800Время, сопыт №12опыт №2опыт №8Среднее значениеопыт №6Рисунок 5.3 – Средняя удельная массовая скорость выгорания дизельноготоплива в зависимости от времени при диаметре поддона 0,339 м150На представленных экспериментальных кривых не зафиксировано времястабилизации горения дизельного топлива, которое составляет значительнуювеличину.
На среднее значение удельной массовой скорости выгорания и времястабилизации горения дизельного топлива оказывает влияние также и диаметрподдона.В той же работе [6] выполнено экспериментальное исследованиединамики удельной массовой скорости выгорания жидкости в натурномпомещении с геометрическими размерами: длина 66 м, ширина 18 м, высота5,2 м. В одной из ограждающих помещение стен был выполнен оконный проемплощадью 13 м2 и два проема суммарной площадью 6 м2, расположенных впотолке. В качестве пожарной нагрузки использовался метиловый спирт вметаллических поддонах диаметром 1,95 м, 2,76 м и 3,39 м.
РезультатыСредняя удельная массовая скорость выгорания,кг/м2 сэкспериментального исследования представлены на рисунке 5.4.0,0190,0170,0150,013606001200Время, сопыт №1, d=1,95 мопыт №2, d=2,76 мопыт №3, d=3,39 мРисунок 5.4 – Удельная массовая скорость выгорания метилового спирта взависимости от времени в натурном помещении при различных диаметрахподдона151Анализ полученных кривых показывает, что и в натурных испытанияхимеет место неустановившийся процесс горения пожарной нагрузки, а значенияудельной массовой скорости выгорания и времени стабилизации горенияСредняя удельная массовая скоростьвыгорания, кг/м2 сзависят от диаметра поддона.0,0170,0130,0090,0051833486478Время, сопыт №1, d=0,225 мопыт №2, d=0,189 мопыт №3, d=0,16 мОпыт №4, d=0,132 мРисунок 5.5 – Средняя удельная массовая скорость выгорания авиационногобензина в зависимости от времени для физической модели помещения приразличных диаметрах поддонаЭкспериментальные исследования динамики удельной массовой скоростивыгораниягорючейжидкостипроводилось и на физической моделипомещения, которая имела следующие геометрические размеры: длина 3,68 м,ширина 0,48 м, высота 0,5 м [40].
Модель выполнена из листовой стали, впотолочнойчастимоделирасполагалисьотверстия,имитирующиевентиляционные короба. В модели выполнены два оконных проема общейплощадью 0,2 % от площади пола. В качестве горючей жидкости применялсяавиационный бензин в металлических поддонах различных диаметров. Дляфизической модели помещения полученные экспериментальные кривыеизменения средней удельной массовой скорости выгорания авиационного152бензина в зависимости от времени при различных значения диаметра поддонапредставлены на рисунке 5.5.Анализ представленных кривых показывает, что на интервале времени от10 до 80 секунд процесс выгорания авиационного бензина также являетсянеустановившимся для различных значений диаметра поддона с горючейжидкостью.
При этом с возрастанием диаметра поддона пропорциональновозрастала удельная массовая скорость выгорания жидкости.Динамикаудельноймассовойскоростивыгоранияжидкостивпомещении исследовалась и в зарубежных работах, в частности [164]. Вэкспериментальных исследованиях использовалось прямоугольное помещениес геометрическими размерами: длина 30 м, ширина 24 м, высота 26,3 м;площадь горения метилового спирта в поддоне составила 3,075 м2. Полученнаяэкспериментальная зависимость представлена на рисунке 5.6.Средняя удельная массовая скоростьвыгорания, кг/м2 с0,0840,0760,0680,060,0520,0440100200300400500600700Время, сРисунок 5.6 – Средняя удельная массовая скорость выгорания метиловогоспирта в зависимости от времени в натурном помещенииОпираясь на полученные экспериментальные данные, предложеноследующее регрессионное уравнение153 уд 0,047731 0,126764 ( 103 ) 0,147801 ( 10 3 ) 2 .(5.28)В представленном равенстве учитывается лишь время горения, хотяанализ экспериментальных данных работ [6, 40, 46, 117] позволяет сделатьвывод, что удельная массовая скорость выгорания жидкости и времястабилизации процесса горения зависят, в частности, от физико-химическихсвойств горючей жидкости, площади очага горения, концентрации кислорода вгазовой среде помещения.
При этом согласно уравнению (5.4) концентрациякислорода в помещении зависит от процесса газообмена между помещением сочагом возгорания и внешней средой, следовательно, от этого процесса будетзависеть и динамика удельной массовой скорости выгорания жидкости.5.3. Численное моделирование пожара с учетом работы системыпротиводымной вытяжной вентиляцииПри численном моделировании физических процессов, протекающих вусловиях пожара в помещении, в программном комплексе Mathworks –MATLAB были реализованы два алгоритма решения: согласно интегральнойматематической модели Ю.А.
Кошмарова[41], согласно разработаннойинтегральной математической модели (5.1) – (5.15), учитывающей работусистемы противодымной вытяжной вентиляции.В ходе выполнения численного эксперимента варьировались следующиепараметры, влияющие на протекание физических процессов при пожаре:среднемассовая температура газовой среды;средняя по объему плотность газовой среды;средние по объему парциальные плотности компонентов газовойсреды (кислород и токсичные газы);массовыерасходыуходящихгазов(продуктовгорения)ипоступающего воздуха через естественную вентиляцию;массовый расход уходящих газов через систему противодымнойвытяжной вентиляции;154удельная массовая скорость выгорания жидкости;вид функции режима пожара.Исходные данные для проведения численных вычислений представлены втаблице 5.1. При этом в процессе вычислений учитывалось наличие открытогооконного проема в стене, то есть помещение негерметично, физико-химическиепоказатели горючей жидкости (этиловый спирт) приняты в соответствии с [41].Таблица 5.1 – Исходные данные№п/пНаименование величиныЗначениеРазмеры помещения, м:1– длина30– ширина24– высота26Параметры проема, м:23– ширина0,5– расстояние от уровня пола до нижнего края3– расстояние от уровня пола до верхнего края4Скорость потока газовой среды (продуктов горения) в системепротиводымной вытяжной вентиляции, м/с6(42)4Время включения системы противодымной вытяжной вентиляции, с905Время стабилизации процесса горения, с1006Площадь очага пожара, м23,075Физико-химические показатели горючей жидкости:– установившаяся удельная массовая скорость выгорания, кг/(м2·с)– дымообразующая способность, Нп·м2/кг70,03180– количество кислорода, потребляемого на горение, кг/кг2,362– низшая теплота сгорания, МДж/кг27,5– количество монооксида углерода, выделяемого при горении,кг/кг0,269– количество диоксида углерода, выделяемого при горении, кг/кг1,937Результаты численных вычислений систематизированы, для этой целичисленный эксперимент разбит на серии, для которых используемые равенства155указаны в таблице 5.2.№ серииТаблица 5.2123Интегральная математическаямодель пожараУдельная массовая скорость выгоранияжидкости0,23(Ga Gв х )модель Ю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
