Диссертация (1172912), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Данный программный комплекс реализует расчет по полевоймодели развития пожара. Программный комплекс FDS находится в свободном доступе и ежегодно дорабатывается и обновляется, он прошел валидацию [41] и верификацию [42] в различных научно-исследовательских организациях мира,иcследующих вопросы развития пожара. Исследования, проводимые с помощьюFDS, представлены в таблице 2.1.39Таблица 2.1 – Апробация программного комплекса FDSСтранаСШАВеликобританияФинляндияКитайНаучно-исследовательскиеорганизацииГосударственный институт стандартизации и технологического регулированияООО «Научно-исследовательскийприкладной центр горения»Научно-исследовательский институтпожарной охраныОтдел строительства зданийи транспортных систем.Государственный технический научно-исследовательский центрФинляндииОтдел эксплуатации зданий,Политехнический университетГонконгаИсследуемый параметрВысота пламениСкорость движения воздуха,газовой смесиТурбулентность при моделированииТемпература активации автоматических установок спринклерного пожаротушения, температура газа в притолочном слоеТеплопередача излучениемТемператураСоответствие программного комплекса FDS методикам [30, 31] не вызываетсомнения, потому как требуемые уравнения (сохранение массы, импульса, энергии, химических компонентов), необходимые для реализации полевой модели, согласно техническому руководству Fire Dynamics Simulator (Version 6) [43], используются в качестве основополагающих:уравнение сохранения массы:∂ρ ∂+(ρu j ) = 0;∂t ∂x j(2.1)уравнение сохранения импульса:∂∂∂p ∂τ( ρui ) + ( ρu j ui ) = − + ij + ρgi ;∂t∂x j∂xi ∂x j(2.2)уравнение сохранения энергии:∂∂∂p ∂( ρ h ) + ( ρu j h ) = +∂t∂x j∂t ∂x j λ ∂h ∂q Rj; −∂∂cxxj p j(2.3)40уравнение сохранения химического компонента k:∂∂∂( ρYk ) + ( ρu jYk ) =∂t∂x j∂x j∂Y ρD k∂x j + S k .(2.4)Для замыкания системы уравнений (представленных выше) используетсяуравнение состояния идеального газа.
Для смеси газов оно имеет вид:p = ρR0T ∑kYk,Mk(2.5)где R0 – универсальная газовая постоянная; Mk – молярная масса k-го компонента.В результате проведенного анализа моделей расчета динамики опасныхфакторов пожара можно сделать вывод, что полевая (дифференциальная) модельразвития пожара является наиболее приемлемой при моделировании пожара в типовых помещениях АЭС (щиты управления и машинного зала). Для определенияразвития пожара в типовых помещениях АЭС будет использован программныйкомплекс FDS.2.2 Прогноз развития опасных факторов пожара в типовых помещениях атомныхэлектростанций с реактором большой мощности канальнымВ процессе выполнения научных исследований решался вопрос выбораи обоснования типа АЭС для проведения расчетов динамики развития пожарав типовых помещениях станции, а также влияния опасных факторов пожарана оперативный персонал.
Для этого автором настоящего исследования был проведен анализ действующих АЭС России и определен срок эксплуатации реакторных установок различных типов (таблица 2.2).В результате проведенного анализа установлено, что АЭС с реакторамибольшой мощности канальным (РБМК) эксплуатируются в среднем 38 лет и являются самыми старыми в России, в этой связи их можно отнести к группе рискапо возможности возникновения пожаров на технологических установках и помещениях различного назначения.41Таблица 2.2 – Анализ действующих атомных станций России по типу реакторнойустановки и срокам эксплуатации энергоблоков№п/п12345123Наименование АЭС,расположениеКоличествоГод запускаСреднийэнергоблоков,энергоблоковвозраст(шт.), тип РУРУ, летАтомные станции с водо-водяным реактором (ВВЭР)Балаковская АЭС4I – 28.12.1985г.
Балаково(ВВЭР-1000)II – 08.10.198730Саратовской обл.III – 24.12.1988IV – 11.04.1993Калининская АЭС4I – 09.05.1984г. Удомля(ВВЭР-1000)II – 11.12.198622Тверской обл.III – 16.12.2004IV – 24.11.2011Кольская АЭС4I – 29.06.1973г. Полярные зори(ВВЭР-440)II – 08.12.197440Мурманской обл.III – 24.03.1981IV – 11.10.1984Нововоронежская3I – 28.12.1972АЭС(ВВЭР-440,II – 31.05.198029г. НововоронежВВЭР-1000,III – 05.08.2016Воронежской обл.ВВЭР-1200)Ростовская АЭС4I – 30.03.2001г.
Волгодонск(в эксплуатации –II – 16.03.20106Ростовской обл.III – 27.12.20143 ВВЭР-1000)Атомные станции с реактором большой мощности канальным (РБМК)Билибинская АЭС4I – 12.01.1974г. Билибино(ЭГП-6)II – 30.10.197443Чукотский АОIII – 22.12.1975IV – 27.12.1976Курская АЭС4I – 19.12.1976г. Курчатов(РБМК-1000)II – 28.01.197937Курской обл.III – 17.10.1983IV – 02.12.1985Ленинградская АЭС4I – 21.12.1973г. Сосновый Бор(РБМК-1000)II – 11.07.197541Ленинградской обл.III – 07.12.1979IV – 09.12.1981СреднийвозрастРУ, лет25 лет38 лет42Окончание таблицы 2.241Смоленская АЭС3I – 09.12.1982г. Десногорск(РБМК-1000)II – 31.05.198532Смоленской обл.III – 17.01.1990Атомные станции с реактором на быстрый нейтронах (БН)Белоярская АЭС4III – 08.04.1980г.
Заречный(в эксплуатации – IV – 10.12.201520,5Свердловской обл.3: БН-600,БН-800)38 лет20,5В дополнении к этому необходимо отметить, что крупнейшая по своиммасштабам катастрофа произошла на Чернобыльской АЭС, где эксплуатировались реакторы типа РБМК-1000. В этой связи дальнейшие исследованияцелесообразно проводить на атомной станции с реактором большой мощностиканальным.2.2.1 Прогноз развития опасных факторов пожара на блочном щите управленияатомной электростанций с реактором большой мощности канальнымВ качестве объекта исследования выбрано помещение блочного щитауправления АЭС с типом реактора РБМК-1000 и размерами 84×13,050×6,0 м.Внутренний объем блочного щита управления АЭС приведен на рисунке 2.4.абРисунок 2.4 – Блочный щит управления АЭСа – вид на оперативные панели, б – конфигурация блочного щита управления АЭСВ качестве источника пожара определены «Радиоматериалы (полиэтилен,полистирол, пропилен, гетинакс)» [44].
В таблице 2.3 приведены параметры источника пожара.б43Таблица 2.3 – Параметры источника пожараПараметрЕдиницаОписаниеизмеренияЗначениеСправочные данные [44]HfМДж/кгvм/сψкг/м2сDmНпм2/кгLО2кг/кгПотребление кислорода3,312LСО2кг/кгВыделение углекислого газа0,764Lcoкг/кгВыделение угарного газаLHClкг/кгВыделение хлористого водородаНизшая теплота сгорания34,8Линейная скорость распространения пламени0,0137Удельная массовая скорость выгорания0,0177Дымообразующая способность3810,10,0073Рассчитанные данные для FDSМощность тепловыделения с 1 м2 источникаHRR2кВт/м573HRR= Hfηψ·1000Коэффициент полноты сгорания принят η = 0,93vXYZClм/с––––Линейная скорость распространения пламениКоличество атомов углерода в химической формуле0,01371,8топливаКоличество атомов водорода в химической формуле33,3топливаКоличество атомов кислорода в химической формуле2,0топливаКоличество атомов хлора в химической формуле0,018топливаYsкг/кгКоличество топлива, идущее на производство сажи0,044Ycoкг/кгКоличество топлива, идущее на производство угарного0,016газаНа рисунке 2.5 представлена модель помещения блочного щита управления,с указанием очага пожара и расстановкой расчетных точек.В таблице 2.4 представлены данные, полученные в ходе проведения расчетов развития опасных факторов пожара (критические времена по достижениюопасными факторами пожара величины их критических значений для людейна уровне рабочей зоны).44Расчетная точка 4Расчетная точка 1Расчетная точка 3Расчетная точка 2Рисунок 2.5 – Модель помещения БЩУ, с указанием очага пожараи расстановкой расчетных точекТаблица 2.4 – Критические времена по достижению опасными факторами пожаравеличины их критических значений для людей на уровнях рабочей зоныНомерПоПоПоПо повыПоПоВремярасчетной повышен- потере ви- повышен- шенному понижен- повышен- минимальточки ной темпе- димости –номусодержаномуномуногоратуре –20 мсодержаниюсодержа- содержа- наступле70 °CСО –ния, снию СО₂ –нию О₂ – нию HCl –-50,00116 0,226 кг/м³ 2,3·100,11 кг/м³кг/м³кг/м³Расчетная332192>1000820512326192точка 1Расчетная340208>1000836531340208точка 2Расчетная368277>1000851620386277точка 3Расчетная326197>1000839519328197точка 4Результаты проведенных расчетов при горении радиоматериалов на площади 1 м2 в помещении БЩУ представлены на рисунках 2.6–2.10.45Временной критический показатель потери видимости (менее 20 м)на уровне рабочей зоны для зального помещения БЩУ в расчетной точке 1 (входв помещение щита) составит примерно 3,2 минуты с момента начала пожара.баЧерез 180 секунд с момента начала горенияЧерез 240 секунд с момента начала горениягвЧерез 300 секунд с момента начала горенияЧерез 360 секунд с момента начала горенияРисунок 2.6 – Фрагменты полей массовой концентрации продуктов горенияУже через 5–6 минут с момента возникновения пожара видимость на уровнерабочей зоны будет равна пяти и менее метров.Определению критической задымленности (критическая видимость при задымлении) посвящен целый ряд исследований.
Авторы этих исследований в качестве параметра, характеризующего предельную видимость, принимали такие различные физические величины, как освещенность на путях эвакуации [45, 46], яркость и контрастность наблюдаемых объектов [47], дальность видимости [48–54],оптическую плотность и показатель ослабления задымленной среды [55]. Такие46различные взгляды говорят об отсутствии единого подхода по определению критической видимости в дыму, хотя в контексте рассматриваемых вопросов предложенные критерии каким-либо образом связаны между собой.
В зависимостиот параметров помещения, геометрии эвакуационных путей и выходов, возможнообсуждать некоторую допустимую дальность видимости – как минимальное расстояние, при котором видимость позволяет обеспечивать уверенное движениеэвакуирующихся людей на протяжении всего отрезка эвакуационного пути. Этавеличина определяется достаточно просто (как расстояние между двумя наиболееудаленными друг от друга соседними ориентирами, задающими прямолинейныйотрезок пути на одном из маршрутов), физична и конкретна для каждого помещения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
