Диссертация (1172861), страница 22

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

Текст из файла (страница 22)

А. Кошмарова [41]0 уд  K уд (1  K )LO2  S fуточненная модель (5.1 – 5.15) уд   /  * , при    * ;  уд , при    * ,модель Ю. А. Кошмарова [41]0 уд 0,3  0,7  /  * , при    * ; уд   0 уд , при    * ,4Отметим, что выражение (5.21) для удельной массовой скоростивыгорания не позволяет учесть начало затухания пожара в момент достиженияпредельного значения для массовой доли кислорода. Поэтому по истечениинекоторого промежутка времени могут наблюдаться расхождения результатовчисленного эксперимента с реальными.На рисунках 5.7 – 5.13 показаны результаты численных вычисленийизменения некоторых параметров пожара в соответствии с сериями 1-4.На рисунках 5.7 и 5.8 представлены графики изменения средних пообъему плотности газовой среды в целом и парциальной плотности кислородаэтой среды в зависимости от времени горения с учетом работы системыпротиводымной вытяжной вентиляции.

Наблюдаемое расхождение результатоввычислений, выполненных по зависимостям 1 и 2 серии, объясняется тем, что впервые 90 с развития пожара система противодымной вытяжной вентиляциинаходится в выключенном состоянии. Отличие кривых, полученных всоответствии с 1 и 3, 4 сериями, обусловлено использованием различныхвыраженийдляудельноймассовойскоростивыгоранияжидкостивсоответствии с таблицей 5.2. Согласно полученным данным за первые 190 с156развития пожара уменьшение общей массы кислорода в газовой средедостигает 9 %.Среднеобъемная плотность газовой среды, кг/м31,221,21,181,161,141,121,104080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.7 – Средняя по объему плотность газовой среды от времениНа рисунке 5.9 показаны графики изменения массовой доли кислорода вгазовой среде в соответствии с зависимостями таблицы 5.2.

Анализ численныхрезультатов показывает, что в первые 190 с развития пожара массовая долякислорода в газовой среде по сравнению с первоначальным значениемуменьшается весьма незначительно: для серий 1 и 2 – от 0,231 до 0,229; длясерий 3 и 4 – от 0,231 до 0,230. То есть среднее изменение массовой доликислорода составляет менее 1%. Это объясняется тем, что с уменьшениемсреднеобъемной парциальной плотности кислорода в целом уменьшается исредняя по объему плотность газовой среды.157Среднеобъемная парциальная плотность кислорода,кг/м30,2850,280,2750,270,2650,260,2550,2504080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.8 – Средняя по объему парциальная плотность кислорода от времени0,232Массовая доля кислорода0,23150,2310,23050,230,22950,22904080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.9 – Массовая доля кислорода в газовой среде158Как указывалось выше, выгорание кислорода в газовой среде влияет наудельную массовую скорость выгорания и учитывается с помощью функциирежима пожара (5.24).

В начальной стадии развития пожара имеет местограничный режим, регулируемый нагрузкой. При этом функция режима пожарапрактически не меняется и приближенно равна единице, что подтверждаетсярезультатами численных вычислений.На рисунке 5.10 показаны графические зависимости изменения удельноймассовой скорости выгорания этилового спирта в зависимости от времени вУдельная массовая скорость выгорания, кг/м2ссоответствии с сериями 1 – 4.0,0350,030,0250,020,0150,010,005004080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.10 – Удельная массовая скорость выгорания этилового спиртаАнализ графиков показывает, что время включения и объемный расходсистемы противодымной вытяжной вентиляции практически не оказываютвлияние на динамику удельной массовой скорости выгорания этилового спирта,что находится в некотором противоречии с протекающими при этомфизическими явлениями.

Следовательно, применяемое в численных расчетахравенство (5.21) не отражает в достаточной мере влияние на динамику159удельной массовой скорости выгорания жидкости уменьшение количествакислорода в газовой среде, и в этом направлении требуются дополнительныеэкспериментальные исследования.Графики рисунка 5.10 показывают, что аналитические зависимости серий3 и 4, в отличие от 1 и 2, описывают стадию стабилизации горения, длякоторой, согласно полученным данным, промежуток времени составил 100 с.Чтобы применить полуэмпирические зависимости (5.25), (5.26) для массовойскорости выгорания пожарной нагрузки, необходимо экспериментальнымпутем получить установившуюся удельную массовую скорость выгоранияжидкости и время стабилизации процесса горения в случае заданныхконкретных условий.315Среднемассовая температура, К31030530029529004080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.11 – Среднемассовая температура газовой среды160Нарисункахсреднемассовой–5.11температуры,представлены5.13среднеобъемнойграфикиизмененияпарциальнойплотностимонооксида и диоксида углерода в газовой среде.На рисунке 5.11 различие графиков 1 и 2 серии объясняется тем, что впервые 90 с развития пожара система противодымной вытяжной вентиляции неработала.

На всех графиках имеет место отличие численных результатов,полученных по сериям 1,2 и 3,4. Это связано с использованием в расчетахразных математических зависимостей для удельной массовой скоростивыгорания жидкости. При этом в этих зависимостях не учитываетсянеустановившийся процесс горения, который имеет место в начальной стадииразвития пожара. Так как сразу предполагается установившееся значение, тоскорость нарастания опасных факторов пожара будет несколько завышена.Среднеобъемная парциальная плотностьмонооксида углерода, кг/м30,00030,000250,00020,000150,00010,00005004080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.12 – Средняя по объему парциальная плотность монооксидауглерода газовой среды161Среднеобъемная парциальнаяплотность диоксида углерода, кг/м30,0020,00180,00160,00140,00120,0010,00080,00060,00040,0002004080120160Время, сСерия 1Серия 2Серия 3Серия 4Рисунок 5.13 – Среднеобъемная парциальная плотность диоксидауглерода газовой среды5.4.

Определение основных параметров противодымной вентиляциив помещении с очагом возгоранияДляуспешногорешенияпроблемызащитызданий,каквновьвозводимых, так уже эксплуатируемых, необходима методика расчетапараметровприточно-вытяжнойвентиляции,обеспечивающейудалениепродуктов горения при пожаре в здании из помещений с очагом возгорания исмежных с ним. При этом к основным параметрам противодымной вентиляцииследует отнести температуру и массовый расход продуктов горения, удаляемыхс помощью этой вентиляции.

Один из вариантов такой методики предложен в[56]. В данном и следующем разделах в аналогичной последовательностиизложено получение данных, необходимых для расчета приточно-вытяжнойпротиводымнойвентиляцииразличныхиспользованиемнекоторыхисходныхзданийисооружений,аналитическихносзависимостейивычисляемых из них величин, полученных в главе 4.По аналогии с представленным в главе 4 уравнением (4.2) материальногобаланса для газовой среды в помещении,162можно записать уравнение,описывающее массовый расход продуктов горения, которые удаляются изгорящего помещения:d (  mд V д )   Gmд ,d(5.29)где Vд (м3) – объем, занимаемый в помещении слоем дыма; mд (кг/м3) – средняя плотность в слое дыма, концентрирующегося вверхней части помещения с очагом возгорания; mд V д (кг) – соответственно масса газа, заполняющего дымовой слой; (с) – время;ψ (кг/с) – скорость выгорания (количество сгорающего за единицу временигорючего материала);Gmд (кг/с) – массовый расход удаляемых продуктов горения.На начальной стадии пожара среднее давление среды практически неменяется и равно давлению наружного воздуха.

Следовательно, уравнениесостояния газа имеет вид mд Т mд   0Т 0  const ,(5.30)где ρ0, Т0 – плотность и температура среды до начала пожара;д– средняя температура дымового слоя, определяемая формулой (4.29).Т срПриведенные уравнения (5.29), (5.30) замыкаются функциональнойзависимостью количества сгорающего за единицу времени горючего материалас мощностью Qпож тепловыделения очага пожара и толщиной h дымового слоя  f (Qпож , h) ,(5.31)где Qпож определяется выражением [41]Qпож   удQнр Fпож .Здесь η – коэффициент полноты сгорания;Qнр (Дж/кг) – теплота сгорания;ψуд (кг/м2·с) – удельная массовая скорость выгорания;Fпож (м2) – площадь горения пожарной нагрузки.163(5.32)Функциональная зависимость (5.31) определяет содержание и порядокрасчета противодымной вентиляции с учетом конфигурации конкретныхпомещений.Для помещений с массовым пребыванием людей (зрительных и торговыхзалов, залов для проведения конференций и спортивных мероприятий и т.д.), атакже для атриумов с конструктивно неотделенными галереями (рисунок 5.14)зависимость (5.31) принимается в виде [135]:  0,0713 Qпож  ( H  h)5  0,0018Qпож ,(5.33)где α – коэффициент теплопотерь на излучение;Н (м) – полная высота помещения с очагом возгорания;h (м) – толщина слоя дыма, образующегося при пожаре в верхней частипомещения.Рис.

5.14 – Заполнение дымом атриумов с конструктивно неотделеннымигалереями164В случае, если атриум содержит конструктивно отделенные этажи(рисунок 5.15), функциональная зависимость (5.31) выбирается в следующемвиде [135]:  0,0323 (Qпож )5 ( H  h) .(5.34)Если расчет основных параметров вытяжной вентиляции, удаляющейдым из помещения, проводится, исходя из условия защиты только на периодэвакуации людей из горящего здания, то должны выполняться условия,,(5.35)где τкр – критическое время эвакуации людей из горящего здания;hпр – предельная толщина слоя дыма, при которой еще имеется относительнопрозрачная воздушная среда, допускающая эвакуацию людей из помещениягорящего здания вдоль горизонтальных путей.Рис. 5.15 – Заполнение дымом атриумов с конструктивно отделеннымигалереями165Если расчет основных параметров вытяжной вентиляции, удаляющейдым из помещения, проводится, исходя из условия защиты на время, котороенеобходимодляпроведенияпротивопожарныхмероприятийспециализированными подразделениями, то должны выполняться условия,,(5.36)где τсп – время окончания спасательных работ.В первом случае Gmд   , и для расчета параметров вытяжной вентиляциитребуется интегрирование уравнения (5.29).

Во втором случаеGmд   ,интегрирование уравнения (5.29) для расчета параметров вытяжной вентиляциине требуется.5.5. Определение основных параметров противодымной вентиляциив помещениях, смежных с содержащим очаг возгоранияРасчет параметров системы вытяжной вентиляции, удаляющей дым стоксичными продуктами горения из смежных с горящим помещений, долженпроводиться в зависимости от режима горения материала.Как указывалось выше, согласно [41] имеют место два предельныхрежима горения горючей нагрузки в помещении. Если имеется достаточноеколичество кислорода, то горение материала в помещении происходитаналогично его горению на открытом воздухе. В этом случае реализуетсярежим пожара, регулируемый нагрузкой (ПРН).

Характеристики

Список файлов диссертации