Диссертация (1172861), страница 23

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

Текст из файла (страница 23)

Если кислорода в помещениинедостаточно, то скорость выгорания определяется количеством воздуха,поступающего извне. В этом случае реализуется режим пожара, регулируемыйвентиляцией (ПРВ). На практике в процессе развития пожара эти предельныережимы могут чередоваться, между ними имеют место промежуточныесостояния.Согласно [59] режим пожара можно определить, сравнивая приведеннуюудельную пожарную нагрузку gуд с ее критическим значением gкр. Если gуд <gкр, то имеет место пожар, регулируемый нагрузкой (ПРН); если gуд > gкр, то166имеет место пожар, регулируемый вентиляцией (ПРВ).

При этом gуд и gкропределяются соответственно выражениями:∑gудgкр();(5.37).(5.38)√Здесьmj (кг) – количество j-го материала, входящего в состав пожарной нагрузки;(кДж/кг) – теплота сгорания для j-го материала;(м2) – общая площадь ограждающих помещение стен, пола и потолка;(м2) – общая площадь проемов в помещении;(кДж/кг) – теплота сгорания для древесины;V (м3) – объем всего помещения;Vв (м3/кг) – удельное количество воздуха, которое необходимо для полного сгорания находящихся в помещении горючих материалов, Vв=0,263·10-3·ΣmjП (м1/2) – проемность помещения, определяемая равенством∑√√;;Aj (м2) – площадь j-го проема в помещении;hj (м) – высота j-го проема в помещении.Общую площадь поверхности строительных конструкций, которые ограждаютпомещение, вычисляют по формуле Fобщ = 6V2/3.

Значенияиможновзять из справочных данных, которые приведены в [41].Если в горящем помещении имеет место режим ПРН, то максимальноезначение среднеобъемной температурыв нем определяется из выражения[58],(5.39)где T0 (К) – температура воздуха.Если в горящем помещении имеет место режим ПРВ, то [58],167(5.40)где приведенная удельная пожарная нагрузка∑относится не ковсей площади ограждающих конструкций, а только к площади пола помещения– Fп (м2).Зависимости (5.39), (5.40) необходимы для определения параметроввентиляции, удаляющей дым из рассматриваемых помещений.На рисунке 5.16 показана схема обмена газами в коридоре этажа, накотором находится помещение с очагом возгорания. Температура газов,выходящих из горящего помещения в коридор, определяется соотношением[58]:Твых = 0,8Т max.(5.41)Рисунок 5.16 – Воздухообмен на этаже с очагом возгоранияВ работе [110] приводится дифференциальное уравнение, отражающеехарактер распределения температуры в слое дыма вдоль длины коридора.168Интегрированиеэтогоуравненияпозволяетполучитьвыражениедляусредненной температуры дымовой завесы в коридоре()[()], (5.42)где hпр (м) – предельное значение толщины дымового слоя;Ак (м2), lк (м) – площадь и длина коридора соответственно.При этом отношение предельной толщины дымового слоя к полной высотекоридора должно лежать в интервале от 0,5 до 0,6.Массовый расход дыма, удаляемого из коридора при пожаре в одном изсоединяющихся с ним помещений, определяется по формуле [67, 68]:Gвдых√,(5.43)гдекоэффициент k принимает значения 1,0 и 1,2 для жилых и общественныхзданий соответственно;Aдв, hдв – площадь и высота двери соответственно на выходе из коридора попути эвакуации.С помощью зависимостей (5.42), (5.43) можно определять параметрывытяжной вентиляции для удаления дыма из смежных с горящим помещениемодноуровневых холлов, вестибюлей и т.д.

Если вестибюль, торговый зал илиатриум сообщается с двумя и более уровнями, на которых расположеныпомещения различной площади, то для определения удаляемого массовогорасхода дыма при пожаре можно воспользоваться представленной в [135]зависимостьюGвдых√()√, (5.44)гдеАпр, hпр – площадь и высота соответственно проема помещения с очагомвозгорания, смежного с защищаемым вестибюлем, торговым залом илиатриумом;zпр – расстояние от верха этого проема до нижней границы дымовой завесы.169При этом средняя температура дымового слоя определяется попредставленной в главе 4 зависимости (4.29).5.6.

Выводы по пятой главе1.В рамках выполненного теоретического исследования по влияниюработы системы противодымной вытяжной вентиляции на протеканиефизических явлений при пожаре представлена уточненная математическаямодель пожара, учитывающая объемный расход и время включения этойвентиляции в условиях неустановившегося процесса выгорания жидкости.Базовыми являются уравнения энергетического и материального балансов, приэтом газообмен происходит в двустороннем направлении через естественнуювентиляцию, а через систему противодымной вытяжной вентиляции водностороннем. Аналогично осуществляется процесс теплообмена, включаяконвективную и радиационную составляющие, в ограждающие конструкции. Всовокупностипредставленнаяразрешающаясистемадифференциальныхуравнений позволяет рассчитать числовые значения для среднемассовойтемпературы,среднеобъемныхпарциальныхплотностейкислородаитоксичных газов (хлористый водород, монооксид и диоксид углерода в газовойсреде), а также оптическое количество дыма.2.Наосновеанализаприменяемыхнапрактикеразличныхзависимостях для удельной массовой скорости выгорания жидкости сделанвывод о зависимости этого параметра от режима работы противодымнойвытяжной вентиляции, в частности от объемного расхода и времени включенияэтой системы.3.Проведен численный эксперимент по исследованию влияниярежима работы системы противодымной вытяжной вентиляции, а такженеустановившегося процесса горения жидкости на характер измененияосновных параметров газовой среды.

При этом аналитические зависимости дляудельноймассовойскоростивыгоранияжидкостимогутсодержатьпогрешности, если при их получении не учитывать неустановившийся процесс170горенияжидкости,объемныйрасходивремявключениясистемыпротиводымной вытяжной вентиляции. Как следствие, это приведет кпереоценке или недооценке пожарной опасности строительного объекта вцелом.4.Представлены аналитические зависимости, позволяющие провестиинженерные вычисления для определения исходных данных с последующимрасчетом вентиляционной системы, обеспечивающей удаление продуктовгорения из помещений горящего здания.

При этом не требуется привлечениякаких-либо программных комплексов ПЭВМ.171ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИУДЕЛЬНОЙ МАССОВОЙ СКОРОСТИ ВЫГОРАНИЯ ТВЕРДЫХМАТЕРИАЛОВ И ЖИДКОСТИ6.1. Задачи экспериментального исследования и исходные параметрыВ предыдущей главе диссертации предложена уточненная интегральнаяматематическая модель пожара (5.1) – (5.15), описывающая изменение ОФП сучетом работы системы противодымной вытяжной вентиляции. Отмечено, чтона характер изменения основных параметров газовой среды и протекающие припожаре тепломассообменные процессы оказывает влияние удельная массоваяскорость выгорания горючей нагрузки.

В свою очередь, последняя зависит отрежима работы противодымной вытяжной вентиляции, времени ее включения иобъемного расхода. Для получения регрессионного уравнения, описывающегозависимость удельной массовой скорости выгорания твердых материалов ижидкостиотобъемногорасходасистемыпротиводымнойвытяжнойвентиляции и времени ее включения, необходимо проведение соответствующихэкспериментальных исследований.При постановке задач экспериментального исследования в качествевыходногопараметравыгораниятвердого(отклика)выбранаудельнаямассоваяскоростьматериала, рассчитываемая по формуле (5.21) сиспользованием эмпирических зависимостей(5.22) или (5.24). В качествевходных параметров приняты: время горения (Х1, с); время, через котороепосленачалапожаравключаетсясистемапротиводымнойвытяжнойвентиляции (Х2, с); объемный расход системы противодымной вытяжнойвентиляции (Х3, м3/с).

Рассматриваемые факторы и принимаемые для нихзначения при экспериментальных исследованиях с твердым материаломпредставлены в таблице 6.1. Согласно данным таблицы при проведенииэксперимента необходимо рассмотреть пять режимов работы системыпротиводымной вытяжной вентиляции.172Таблица 6.1 – Значения, принимаемые рассматриваемыми параметрами дляНатуральный видПринимаемые значенияКод параметраПараметры-1,215-1011,215Шаг варьированиятвердого материалаτ, с – время пожараX112,830110190207,280τ*, с – время срабатываниявытяжной вентиляцииX22430609097300,0140,0160,0240,0310,033Режимработы№1Режимработы№2Режимработы№3Режимработы№4Режимработы№5Wв , м3/с – объемный расходсистемы вытяжнойвентиляцииX30,008В процессе контроля объемного расхода системы противодымнойвытяжной вентиляции при каждом из режимов предварительно измереныскорости потока газовой среды этой системы с помощью анемометра.

Длякаждого из режимов было выполнено 12 измерений. Среднее значение иполовина ширины доверительного интервала представлены в таблице 6.2. Приэтом для всех режимов работы уровень значимости принимался одинаковым иравным α = 0,05.Визуально в графическом виде представленные в таблице 6.2 данные дляскоростей воздушных потоков, их средних значений и границ доверительныхинтервалов при различных режимах работы системы противодымной вытяжнойвентиляции показаны на рисунках 6.1 – 6.5.173Таблица 6.2 – Среднее значение и половина ширины доверительныхинтервалов замеренных скоростей воздушного потокаРежим работы № 3Режим работы № 2Режим работы № 1РежимработыНомеризмеренияСкоростьпотока, м/с1234567891011121234567891011121234567891.881.801.851.741.791.871.851.881.831.721.861.882.042.052.051.982.031.932.041.911.961.911.922.063.062.953.142.862.982.963.083.092.91174Среднеезначение, м/сПоловинадоверительногоинтервала, м/с1,829±0,0351,990±0,0393,004±0,051Режим работы № 5Режим работы № 4РежимработыНомеризмеренияСкоростьпотока, м/с1011121234567891011121234567891011123.002.983.044.084.103.914.074.063.873.854.004.183.944.033.894.314.104.204.284.364.394.224.054.054.104.344.10175Среднеезначение, м/сПоловинадоверительногоинтервала, м/с4,00±0,0674,21±0,08Скорость потока газовой среды, м/с1,941,881,821,761,7123456789101112Номер измеренияЗначениеСреднее значениеНижняя граница доверительного интервалаВерхняя граница доверительного интервалаСкорость потока газовой среды, м/сРисунок 6.1 – Режим работы № 12,082,021,961,91234567891011Номер измеренияЗначениеСреднее значениеНижняя граница доверительного интервалаВерхняя граница доверительного интервалаРисунок 6.2 – Режим работы № 217612Скорость потока газовой среды, м/с3,173,093,012,932,85123456789101112Номер измеренияЗначениеСреднее значениеНижняя граница доверительного интервалаВерхняя граница доверительного интервалаСкорость потока газовой среды, м/сРисунок 6.3 – Режим работы № 34,24,143,93,81234567891011Номер измеренияЗначениеСреднее значениеНижняя граница доверительного интервалаВерхняя граница доверительного интервалаРисунок 6.4 – Режим работы № 417712Скорость потока газовой среды, м/с4,424,324,224,124,02123456789101112Номер измеренияЗначениеСреднее значениеНижняя граница доверительного интервалаВерхняя граница доверительного интервалаРисунок 6.5 – Режим работы № 5С помощью полученных средних значений скоростей воздушных потоковсистемыпротиводымнойвытяжнойвентиляцииееобъемныйрасходопределялся с помощью формулыWв d в24 vв ,(6.1)гдеdв, м – диаметр вытяжного отверстия;vв, м/с – среднее значение скорости.С целью получения достоверных регрессионных уравнений для твердыхгорючих материалов и жидкости, а также сокращения количества опытов приопределениипоследовательностипроведенияэкспериментальныхисследований был применен композиционный план Бокса-Уилсона, имеющий3-ий порядок и дополнение в виде «звездных точек».

С помощью выбранногоплана, схема которого представлена в таблице 6.3, выполнена первичнаястатистическая обработка результатов проведенных серий эксперимента.178Таблица 6.3 – Композиционный план Бокса-УилсонаПоследовательность полученияэкспериментальных данных–1+0,27+0,27+0,272+1–1+1–1–1+1–1+1+0,27+0,27+0,27 13 12 12 25 13 23+1–1–1+1+1–1–1+1+0,27+0,27+0,277344+1–1+1+1–1–1+1–1+0,27+0,27+0,2789 15 14 9 11 45+1+1–1–1–1–1+1+1+0,27+0,27+0,27356+1+1+1–1+1–1–1–1+0,27+0,27+0,2764 13 9 13 1 11 15 10 147+1+1–1+1–1+1–1–1+0,27+0,27+0,27 11 14 18+11+1+1+1+1+1+1+0,27+0,27+0,27 15 69+1 +1,215000000+0,75-0,73-0,731 11 10 11 6 15 7 13 4 1010+1 –1,215000000+0,75-0,73-0,7314 10 211+10+1,21500000-0,73+0,75-0,73212+10–1,21500000-0,73+0,75-0,7310 813+100+1,2150000-0,73-0,73+0,7541 14 10 714+100–1,2150000-0,73-0,73+0,759215+10000000-0,73-0,73-0,7312 15 9Реплика №10+1Реплика №9+1Реплика №8+1Реплика №7–1Реплика №6–1X 3'Реплика №5–1X3X '2Реплика №4+1X2X1'Реплика №31X1X1  X2 X1  X3 X 2  X3 X1  X2  X3Реплика №2X0Реплика №1№ опытаПлан эксперимента5 13 11 5 12 10 6 14 5 1273564 13 13183234 14 5 12 134823 10 89 14 2 12 96 12 11 2733 11 15 14 13 12 97 15 10 687496 14 1511778 15 10 11 118 13 15 14 53828 12 1965576Представленный в таблице 6.3 порядок получения экспериментальныхданных определялся с помощью применения алгоритма генерации равномернораспределенных случайных чисел, опирающийся на линейный конгруентныйметод [152].Определение необходимого объема выборки (количества реплик) вкаждомопытепроводимогоэкспериментальногоисследованияконтролировалось с помощью проверки следующего условия [107]nt2m  S y22,(6.2)гдеtαm – коэффициент Стьюдента для уровня значимости α с числом степенейсвободы m=n-1;S y2 – оценка дисперсии среднего;δ – одна вторая ширины доверительного интервала.Выполнение условия (6.2) при каждом повторении опыта проверялосьметодом последовательного приближения, так как значение выборочнойдисперсииявляетсянеизвестнойвеличиной.Приэтомнесмещеннаясостоятельная оценка дисперсии или выборочная дисперсия отдельногоизмерения определяется по следующей формуле [2]nS y2   yi  yi 2i 1n 1.(6.3)6.2.

Характеристики

Список файлов диссертации