Автореферат (1172919), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Данный вывод был сделан на основе следующих наблюдений:– пожарная нагрузка в зоне островковой торговли выше, чем в рекламныхбаннерах, украшениях к празднику;– нахождение островковой торговли в многосветном помещении (атриум)по времени значительно дольше, чем рекламные баннеры или украшенияк празднику..11Украшения к праздникам (Новый год, Пасхаи т.

д.)Пожарная нагрузкав многосветномпомещении (атриум)Рисунок 5 – Классификация пожарной нагрузки в многосветном помещении (атриум)Было также выявлено, что конструкции ларьков, киосков и других элементов островковой торговли можно классифицировать по содержанию пожарной нагрузки (рисунок 6).1-й тип объектовОбъекты, сделанныеиз ДСП и стекла2-й тип объектовОбъекты, сделанныеиз алюминиевыхконструкций и стеклаРисунок 6 – Классификация островковой торговли по содержанию горючих материаловв конструкции самого объектаПо мнению автора данной работы, наиболее опасным, с точки зренияраспространения пожара через многосветное помещение (атриум), являетсяостровковая торговля с применением торгового оборудования, изготовленногоиз ДСП и стекла, поэтому в дальнейшем речь пойдет об этом варианте островковой торговли.Кроме того, в состав пожарной нагрузки островковой торговли попадаюти отдельные виды продаваемой продукции и упаковок.

Наиболее часто встречаемой продукцией в островковой торговле являются:– ювелирные украшения;– чехлы для сотовых телефонов;– часы;– кошельки, обложки, сумки, чехлы.В ходе обследования пожарной нагрузки островковой торговли производились замеры размеров (длина, ширина и высота объекта), собиралась информация по горючей нагрузке товара, также производились замеры элементов самого объекта (ширина и длинна столешницы, высота полок внутри объекта и т. д.).Для подсчета пожарной нагрузки учитывалась площадь объекта островковой торговли. Было установлено, что в 80 % случаев замеров площадь объекта лежала в диапазоне от 8,8 до 14,8 м2.12В ходе расчета было установлено, что пожарная нагрузка, содержащаясяв продаваемом товаре, занимает лишь 17–25 % от общей пожарной нагрузки.В первом приближении значение удельной пожарной нагрузки в островковойторговле аппроксимируется усеченным нормальным законом в рамках594,7±94,7 МДж/м2.Преобладающее влияние на распространение пожара через многосветноепомещение (атриум) оказывает тепловое излучение, при этом теплопроводность и конвекция на распространение пожара будут влиять незначительно,и ими можно пренебречь.Одним из основных законов теплового излучения между произвольнорасположенными телами является закон Стефана – Больцмана:qп  ε пр σ0Т пл 4φ12 ,(2)где εпр – приведенная степень черноты системы; с0=5,67·10 Вт/(м ·К )–постоянная Стефана – Больцмана; Tпл – температура пламени, К; φ1–2 – угловойкоэффициент облученности.Использование формулы (2) затруднено из-за того, что в правой частиуравнения есть два параметра, данные по которым в справочной литературе отсутствуют или не до конца изучены – это такие показатели, как угловой коэффициент облученности и температура пламени.В данное время для расчетов падающего теплового потока при горениидревесины и изделий из древесины принимают температуру пламени 1300 К.Однако применение этого значения температуры пламени для конструкций, изготовленных из ДСП, не является корректным, так как в составе ДСП присутствуют вяжущие смолы.Вследствие этого автор в своей работе оперировал понятием интегральной интенсивности излучения пламени, в формулу определения которой входитзначение температуры пламени.

Интегральная интенсивность излучения пламени находится по формуле (3):-8qи =ε пл σ0Tпл 4 ,24(3)где εпл – степень черноты пламени.Угловой коэффициент облученности зависит от трех параметров:– высота пламени,– ширина пламени,– расстояние от пламени до облучаемого тела.Для твердых горючих материалов (например ДСП), примененных в конструкциях объектов островковой торговли, в справочниках не представленыданные по определению высоты пламени.Для определения параметров, названных выше, была проведена сериянатурных экспериментов, целью которых было определение высоты пламении интегральной интенсивности излучения пламени при горении материаловобъекта островковой торговли.В результате экспериментов получены данные по высоте пламени и интегральной интенсивности излучения пламени.13Подготовительным этапом к проведению натурного эксперимента былвыбор модели конфигурации объекта островковой торговли из ДСП, наиболеечасто встречаемого в зданиях (рисунок 7).абвРисунок 7– Типичная конфигурация объекта островковой торговли:а, б – островковая торговля кошельками, обложками, сумками и чехлами;в – 3D-модель типичной конфигурация объекта островковой торговлиГеометрические параметры модели объекта выбирались на основе обследования пожарной нагрузки в многосветном помещении (атриум), при этомглавным критерием выбора являлась частота использования геометрическихпоказателей.При вычислении интегральной интенсивности излучения пламени использовались значения углового коэффициента облученности, рассчитанныепо одному кадру в программах COMSOL Multiphisics 5.2 и WolframMathematica 10.4.1 при разнице между ними меньше 10 %.

Результаты вычисления интегральной интенсивности излучения пламени при горении объектаостровковой торговли представлены на рисунке 8.14Интегральная интенсивностьизлучения пламени, кВт/м2808070706060 000,020,04 0,060,06 0,080,08 0,10,02 0,040,1 0,120,12 0,140,14 0,160,16 0,150,180,20,2Угловой коэффициент облученностиРисунок 8 – Зависимость интегральной интенсивности излучения пламени при горенииобъекта островковой торговли от углового коэффициента облученности:Экспериментальные данныеЛинейная аппроксимацияэкспериментальныхданных(Экспериментальныеданные)Значением интегральной интенсивности излучения пламени при горенииобъекта островковой торговли является величина 72,2±8,4 кВт/м2.В ходе обработки видеоматериалов, полученных в ходе экспериментов,было сделано предположение, что плоскость пламени можно принять за прямоугольную форму для расчета падающего теплового потока от объекта островковой торговли (рисунок 9).абвРисунок 9– Примеры прямоугольной формы пламенипри горении объекта островковой торговли:а – длина сжигаемого объекта 4,4 м; б – длина сжигаемого объекта 5,4 м;в – длина сжигаемого объекта 7,4 мДля того чтобы подтвердить выдвинутое предположение, были произведены расчеты углового коэффициента облученности по фактической форме излучающей поверхности факела пламени и по излучающей поверхности факелапламени, приведенной к прямоугольной форме.

Относительная погрешностьмежду результатами составила меньше 1 %. Следовательно, в инженерных рас15Падающий тепловой поток, кВт/м2четах можно использовать высоту пламени для расчета углового коэффициентаоблученности, определенную на основе прямоугольной формы факела пламени.Эмпирическая зависимость высоты пламени от ширины можно описатьуравнением (4):h  (0,347  0,127ln(b))b .(4)Формулу (4) можно применить только в диапазоне ширины пламениот 1 до 7,4 м.Для определения ширины многосветного помещения (атриум), при которой распространение пожара из одной части в другую не происходит, нужноопределить совместное действие двух параллельных источников тепловыхпотоков.Для обоснования ширины многосветного помещения (атриум), удовлетворяющей условию нераспространения пожара по тепловому потоку из однойчасти многосветного помещения (атриум) в другую без учета влияния остекленных перегородок из закаленного стекла, был произведен расчет максимального теплового потока от горящего объекта островковой торговли.

На рисунке 10представлены результаты расчета при длине объекта 7,4 м и ширине 2,4 м.Расстояние, мРисунок 10 – Зависимость падающего теплового потока от расстоянияКак видно из рисунка 10, при критическом тепловом потоке (7,5 кВт/м2)распространение пожара от горящего объекта островковой торговли в помещение торговли, который расположен на расстоянии 2,9 м, не происходит.Минимальный размер многосветного помещения (атриум) с размещениемпожарной нагрузки в виде островковой торговли, удовлетворяющий условиюнераспространения пожара по тепловому потоку, составляется не менее 8,2 м(ширина объекта островковой торговли – до 2,4 м без учета светопрозрачныхперегородок из закаленного стекла).Учитывая тепловой поток, действующий из помещения магазинаи объекта островковой торговли, но без учета светопрозрачных перегородокиз закаленного стекла, минимальный размер многосветного помещения (атриум) с размещением пожарной нагрузки в виде островковой торговли, удовлетворяющий условию нераспространения пожара по тепловому потоку, составляет не менее 8,9 м (рисунок 11).16Падающий тепловой поток, кВт/м2Расстояние, мРисунок 11 – Зависимость падающего теплового потокаот ширины многосветного помещения (атриум)В четвертой главе проводится расчет ширины многосветного помещения (атриум), удовлетворяющий условию нераспространения пожара по тепловому потоку с учетом поглощающей и пропускающей способности стекла.Стекло обладает специфическими физико-химическими свойствами.Одним из таких свойств стекла является способность частично пропускать, поглощать и отражать излучение.Расчет прогрева светопрозрачной конструкции перегородки через спектрдлин волн является проблематичным, поэтому было выдвинуто предположениеоб определении доли поглощенного, пропущенного и отраженного тепловогопотока.Если указанные тепловые потоки соотнести с падающим тепловым потоком, то уравнение сохранения энергии записывается следующим образом:qп  qR  qA  qD ,(5)где qп – падающий тепловой поток, Вт/м2; qR – отраженный тепловой поток, Вт/м2;qA – поглощенный тепловой поток, Вт/м2; qD – пропущенный сквозь тело тепловой поток, Вт/м2.Для того чтобы определить, какая часть падающего теплового потока отражается, поглощается или проходит сквозь стекло, необходимо записать уравнение (5) в безразмерном виде, для этого каждый член уравнения следует поделить на падающий тепловой поток:1 R  A D,(6)где R – коэффициент отражающей способности тела; А – коэффициент поглощающей способности тела; D – коэффициент пропускающей способности тела.Для определения коэффициентов отражающей, поглощающей и пропускающей способностей стекла была проведена серия экспериментов.Были разработаны экспериментальные стенды для определения коэффициентов, указанных в описании формулы (6) (рисунок 12).17а – схема стендов:1– образец стекла;2 – радиационнаяпанель; 3 – блок управления; 4 – линейка дляопределения расстоянияот панели до образца;5 – источник питанияэлектроэнергией; 6 – лепестковые термопары;7 – корольковые термопары; 8 – приемниктеплового потока;абб – вид одногоиз экспериментальныхстендовРисунок 12 – Стенд для определения коэффициентов отражательной, поглощательнойи пропускающей способности закаленного стеклаВ ходе эксперимента были получены данные, которые использовалисьдля построения графиков (рисунки 12, 13 и 14), показывающих изменения коэффициентов отражающей, поглощающей и пропускающей способности закаленного стекла толщиной 6 ( ), 8 ( ) и 10 ( ) мм от падающего теплового потока.0,45Доля отраженноготеплового потока, R0,400,350,300,250,200,150,100,05010203040506070Падающий тепловой поток, кВт/м2Рисунок 12 – Зависимость коэффициента отражающей способности закаленногостекла (R) от падающего теплового потока18Доля полноценноготеплового потока, А0,750,750,650,650,550,550,450,450,350,350,250,250,150,150010102020303040 405050606070Падающий тепловой поток, кВт/мРисунок 13 – Зависимость коэффициента поглощающей способностизакаленного стекла (А) от падающего теплового потока7020,450,45Доля прошедшеготеплового потока, D0,400,400,350,350,300,300,250,250,200,200,150,150010102020303040 405050606070Падающий тепловой поток, кВт/м702Рисунок 14 – Зависимость коэффициента пропускающей способности закаленного стекла (D)от падающего теплового потока:Полученные экспериментальные данные были обработаны с помощьюпрограммного комплекса Microsoft Excel и Attestat, получены эмпирические зависимости коэффициентов отражающей, поглощающей и пропускающей способности стекла от падающего теплового потока при толщине стекла6, 8 и 10 мм:При толщине закаленного стекла 6 мм получены следующие зависимостикоэффициентов:R  0,0711ln(qп )  0,1009;(8)A  0,6911  0,1130ln(qп );(9)D  0,0427(qп )  0, 2042.19(10)При толщинекоэффициентов:закаленногостекла8ммполученызависимостиR  0,0673ln(qп )  0,0980;(11)A  0,6880  0,1000ln(qп );(12)D  0, 0324(qп )  0, 2151.(13)При толщине закаленного стекла 10 мм получены следующие зависимости коэффициентов:R  0,0673ln(qп )  0,0980;(14)A  0,6880  0,1000ln(qп );(15)D  0, 0324(qп )  0, 2151.(16)Данные зависимости были получены в интервале падающего тепловогопотока от 1,0 до 66,4 кВт/м2.Автором производились расчеты по определению ширины многосветногопомещения при наличии остекленных перегородок (толщина закаленного стекла 6, 8, 10 мм) с учетом поглощения теплового потока.После проведения эксперимента были получены данные, на основаниикоторых были произведены расчеты по прогреву закаленного стекла в течение15 минут (до прибытия пожарных подразделений), при этом учитывалась доляпоглощенного теплового потока, в результате чего автор данной работы пришел к выводу, что температура на стекле не достигает критического значения350 °С.

Характеристики

Список файлов диссертации