Диссертация (1172938), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

Построение дерева событий [11]в данной исследовательской работе не рассматривается.После анализа особенностей объемно-планировочных и конструктивныхрешений производственных зданий ГЭС проводится выбор математическоймодели с учетом сферы использования математических моделей [10, 11, 26].Для реализации выбранной математической модели устанавливаетсяметод численного решения. При этом необходимо отметить, что данный метод75долженудовлетворятьследующимкритериям:применениеполностьюконсервативных конечно-разностных схем, а также минимизация временипроцесса вычислений и расчетов на ЭВМ.Удельныемассовыекоэффициенты образованиятоксичныхгазови потребления кислорода в данной работе находятся по разработаннойметодике испытаний, изложенной далее в главе 3 (п. 3.4) с последующейобработкой экспериментально полученных данных с использованием формулыдля каждого момента времени:LCO, O2 =V dρCO, O2,Ψ dτ(2.5.1)где V – внутренний объем установки, м3; Ψ – массовая скорость выгораниягорючего материала, кг/с; ρCO, O – среднеобъемная плотность СО, O2 кг/м3;2τ – время, с.Собранные исходные данные включают в разработанную программу дляЭВМ и проводят необходимые расчеты.Послепроведенияанализаполученныхврезультатерасчетоврезультатов, необходимо определить время блокирования путей эвакуациитоксичными продуктами горения в производственном здании ГЭС.Такимобразом,припрактическомиспользованиипредложеннойметодики расчета необходимо экспериментально определить зависимостисреднеобъемных плотностей токсичных газов от температуры для конкретнойпожарнойнагрузки.Послеэтоговыполнитьрасчетзависимостисреднеобъемной температуры (интегральная модель) или среднеобъемнойтемпературы припотолочного слоя (зонная модель) от времени, в которомиспользуются вышеуказанные зависимости с учетом поправки на коэффициенттеплопотерь в полномасштабном помещении.В случае применения стандартного подхода [23] экспериментальнополученные величины удельных массовых коэффициентов образованиятоксичных газов Li использовать при решении системы дифференциальныхуравнений.762.6 Выводы по второй главе1.

Исходя из поставленных задач исследования, необходимо правильноопределить тип математической модели в целях более достоверного расчетавремени блокирования путей эвакуации токсичными продуктами горения.Крометого,дляпоставленнойзадачинеобходимоопределитьсяс эмпирическими коэффициентами с использованием данных полученныхэкспериментально.2.

Обоснована возможность применения результатов маломасштабныхэкспериментов к полномасштабному помещению. Результаты маломасштабныхэкспериментов позволяют проводить расчет среднеобъемной плотноститоксичного газа (на примере монооксида углерода) в полномасштабномпомещении. В качестве масштабного фактора используется коэффициенттеплопотерь в формуле (2.4.8) и (2.4.9).3. Получена аналитическая зависимость для расчета среднеобъемнойплотности монооксида углерода; показано, что вышеуказанная плотностьне зависит от свойств горючего материала, размеров помещения и площадиоткрытой поверхности горючего материала;4.Предложеннаяметодикарасчетараспространениятоксичныхпродуктов горения с учетом экспериментально полученных зависимостейплотностей токсичных газов от среднеобъемной температуры позволяет болееточно, чем существующие в настоящий момент времени методики, учестьреальныесвойствапрогнозированиипроцессавыгоранияраспространениягорючеготоксичныхматериалапродуктовгоренияпривпомещении.Экспериментальнополученныевеличиныудельныхмассовыхкоэффициентов образования токсичных газов Li можно использовать приприменении стандартного подхода [23].77ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВПРИ ИХ ТЕРМИЧЕСКОМ РАЗЛОЖЕНИИ3.1 Постановка задачи экспериментального определения зависимостиплотности токсичного газа от температуры в маломасштабнойэкспериментальной установкеСхема процесса горения в условно герметичном маломасштабном объемепредставлена в главе 2 п.

2.2 на рисунке 2.1.В качестве токсичного газа будет рассматриваться монооксид углерода.Необходимо в рассматриваемой маломасштабной экспериментальнойустановкеполучитьсреднеобъемнойэкспериментальныеплотностимонооксидаитеоретическиеуглеродаотзависимостисреднеобъемнойтемпературы газовой среды, экспериментальные зависимости от времениудельного коэффициента образования монооксида углерода и удельныхмассовых скоростей газификации горючего материала и провести анализполученных соотношений.Удельный коэффициент выделения монооксида углерода в каждыймомент времени определяется по формулеLCO =V dρCO,Ψ dτ(3.1.1)где V – внутренний объем установки, м3; Ψ – массовая скорость выгораниягорючего материала, кг/с; ρСО – среднеобъемная плотность СО, кг/м3;τ – время, с.Дляэкспериментаиспользуетсяинтегральнаямодельрасчетатепломассообмена.Полученная формула (2.4.13), выражающая зависимость среднеобъемнойплотности СО от среднеобъемной температуры, не содержит геометрическихразмеров помещения и поверхностей горючих материалов и, следовательно,являетсясправедливойвусловияхкакмаломасштабного,таки78крупномасштабного пожара в помещении.

Этот вывод подтвержден в работе [68]на основе сопоставления результатов расчетов среднеобъемной плотностимонооксидауглерода,полученныхдляполномасштабногопомещенияс использованием аналитического решения интегральной модели и полнойсистемы уравнений зонной математической модели, с экспериментальнымиданными по проточной схеме термогазодинамики пожара [68].Исходныеданныеповыделению токсичныхпродуктовгоренияпредставлены, например, в учебном пособии [23] и в монографии [24].Удельные коэффициенты выделения токсичных газов приняты постоянными,независящимиоттермогазодинамическойкартиныразвитияпожара(концентрация кислорода, температура и т. д.).Исходные данные принимаем из пособия [23]. Рассматриваютсяследующие горючие материалы [23]:– твердая горючая нагрузка:хвойные древесные стройматериалы: Qнр = 13,8 МДж/кг, ψуд == 0,0063 кг/(м2⋅с), LCO = 0,024;оболочка кабелей ПВХ: Qнр = 25 МДж/кг, ψуд = 0,0244 кг/(м2⋅с),LCO = 0,109;– жидкая горючая нагрузка (масло трансформаторное):2Qнр = 41,9 МДж/кг, ψуд = 0,03 кг/(м ⋅с), LCO = 0,122,где ψуд – удельная массовая скорость выгорания горючего материала, кг/(м2⋅с),LСО – удельный коэффициент образования окиси углерода; Qнр – низшая рабочаятеплота сгорания горючего материала.

Критическое значение плотностимонооксида углерода равно ρСОкр=1,16⋅10-3 кг/м3 [23].Средняя величина коэффициента теплопотерь ϕ определялась из расчетас использованием формулы (2.4.13), в которой ρСО = ρСОкр, Tср равна температуре,при которой ρСО = ρСОкр, Qнр принималась по работе [23], а LCO находиласьиз результатов эксперимента осреднением по времени выражения (3.1.1).793.2 Совершенствование стандартного метода испытанийна токсичность продуктов горенияЭкспериментальногорения,найденныеопределяющиесяпоказателивеличинамитоксичностиплотностейпродуктовтоксичныхгазови кислорода, а также температуры, получены, как правило, из результатовмаломасштабных экспериментов [7, 13, 18], которые не воспроизводятполномасштабныхтермогазодинамическихусловийпротеканияпожарав реальных помещениях.Полноевыполнениеположенийтеорииподобияприпереходеот маломасштабной модели к реальному полномасштабному помещениюневозможно [26].

Однако можно определить условия частичного подобия, когдавеличиныопасныхфакторов пожара(концентрациитоксичныхгазов,пониженная концентрация кислорода и повышенная температура) были быодинаковымивсмесяхпродуктовгоренияивоздуха,полученныхв маломасштабной экспериментальной установке и полномасштабном реальномпомещении.Для нахождения условий частичного подобия необходимо установитьсвязь между плотностями токсичных газов и удельными коэффициентами ихобразования, а также с плотностью кислорода и температурой при сгоранииодного и того же горючего материала в разных термогазодинамическихусловиях в помещениях с существенно отличающимися размерами.Количество выделяющихся токсичных газов определяется химическимсоставом и концентрацией газообразных продуктов газификации твердыхи жидких горючих веществ и материалов, а также термогазодинамическимиусловиями пожара [24, 68].

В настоящее время эта проблема не решенас теоретической и с экспериментальной точек зрения из-за сложности физикохимических условий протекания процессов газификации и горения, а такженеопределенностиматериалов.химическогосоставасовременныхстроительных80Научно-обоснованныеметодикирасчетаудельныхкоэффициентоввыделения токсичных газов с учетом конкретных термогазодинамическихусловий пожара (температуры, концентрации кислорода и т.д.) отсутствуют.Величины удельных коэффициентов выделения токсичных газов припожаре значительно отличаются друг от друга в различных базах данных(например, в работах [23] и [24]), а сведения о теплофизических и химическихпоказателях для многих современных материалов отсутствуют.Рассмотримрезультатытеоретическогоиэкспериментальногоисследования величин концентраций токсичных газов (на примере монооксидауглерода) и температуры в смесях продуктов горения и воздуха, образующихсяв маломасштабной экспериментальной установке [7], модифицированнойрасположением на трех уровнях девяти термоэлектрических преобразователейв экспозиционной камере, и оценим возможность распространения полученныхрезультатов на реальное полномасштабное помещение, т.е.

Характеристики

Список файлов диссертации