Диссертация (1172938), страница 13

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

Текст из файла (страница 13)

Из теории частичного подобия можем сделать выводо том, что в данной точке плотность оксида углерода CO так же будетсреднеобъемной. Следовательно, данная локальная точка при дальнейшихисследованиях является точкой отбора газовой смеси в герметичном объемекамеры при моделировании распространения токсичных продуктов горения.Испытания проводились как с перемешиванием, так и без него.Из рисунка 3.9 видно, что результаты экспериментов показали существеннуюнеоднородность температурного поля по объему газовой смеси как приперемешивании с помощью вентилятора, так и без него.Однако из-за существенной неоднородности полей концентраций СОвполномасштабномпомещениилокальныеконцентрацииСОбудутсущественно больше, чем среднеобъемные концентрации в экспериментальномобъеме.98Поэтому в качестве определяющей температуры для показателятоксичности продуктов горения необходимо брать некоторое характерноезначение.Вкачествехарактернойтемпературынеобходимовзятьсреднеобъемную температуру.

В этом случае можно будет использоватьвышеупомянутые математические модели, позволяющие оценить адекватностьпоказателя токсичности в маломасштабной установке к соответствующемупоказателю в реальном полномасштабном помещении.По полученным зависимостям локальных и среднеобъемных температурот времени горения древесины (сосна), определено место расположениятермопары с локальной температурой, совпадающей со среднеобъемнойтемпературой в каждый момент времени. Оказалось, что место отбора пробгазовой среды должно находиться на половине высоты экспериментальнойкамеры напротив переходного рукава установки.Анализполученныхэкспериментальныхданныхпоказывает,чтов стандартных маломасштабных экспериментальных установках даже приусловии перемешивания образующейся смеси продуктов горения и воздухас помощью вентилятора нестационарное температурное поле (следовательно,и поля концентраций токсичных газов из-за гидрогазодинамического подобия)является существенно неоднородным.

Поэтому необходимо обосновать, какиевеличины температур и концентраций токсичных газов и в какие моментывремени необходимо использовать для определения показателя токсичности.Вкачестветоксичныхгазовопределяющихвеличиниследуеткислородатемпературы,приниматьконцентрацийсоответствующиесреднеобъемные значения.Определениепоказателятоксичностипродуктовгорениянамаломасштабных экспериментальных установках по данным химическогоанализа требует для получения газовой смеси, адекватной соответствующейсмесивполномасштабномпомещении,дополнительныхизмеренийкоэффициента теплопотерь от газовой среды экспериментального объема к егоограждающим конструкциям.993.6 Выводы по третьей главе1. Результаты экспериментов проведенных по стандартному методу [7]показали существенную неоднородность температурного поля по объемугазовой смеси при перемешивании с помощью вентилятора, т.

е. температурноеполе нестационарное (следовательно, и поля концентраций токсичных газовиз-за гидрогазодинамического подобия). Кроме того, эксперименты показалисущественный разброс экспериментальных данных по концентрациям СО приодинаковойсреднейтемпературе,чтоозначаетсущественнуюнестационарность процесса. Таким образом, в качестве определяющих величинтемпературы, концентраций токсичных газов и кислорода необходимопринимать соответствующие среднеобъемные значения.2. Показано, что стандартные маломасштабные экспериментальныеустановкииз-засущественныхнеоднородностейтемпературныхи концентрационных полей необходимо модернизировать с тем, чтобыдостоверноопределятьзависимостиплотностейтоксичныхгазовот среднеобъемных температур в диапазоне от начальной до критическойи использовать их для целей прогнозирования распространения токсичныхпродуктов горения при пожаре в помещении.Выполненнаяпостановказадачиэкспериментальногоопределениязависимости среднеобъемной плотности токсичного газа от среднеобъемнойтемпературы в маломасштабной экспериментальной установке подтвердиласправедливость предложенной методики.3.

Разработанная экспериментальная установка, реализующая схемупожаравусловноусовершенствоватьгерметичномстандартныймаломасштабномметодобъеме,испытанийнапозволяеттоксичностьпродуктов горения по ГОСТ 12.1.044–89 п. 4.20 и устранить его основныенедостатки.Полученныезависимостилокальныхисреднеобъемныхтемператур от времени горения древесины (сосна), по которым определеноместо расположения термопары с локальной температурой, совпадающей сосреднеобъемнойтемпературойвкаждыймоментвременипозволили100обосновать место отбора проб газовой среды в объеме камеры находящееся наполовине высоты экспериментальной камеры напротив переходного рукаваэкспериментальной установки.4.

Разработанная маломасштабная экспериментальная установка дляопределения пожарной опасности веществ и материалов при их термическомразложении в условно герметичном объеме при горении твердой и жидкойгорючейнагрузкиустраняетвыявленныесущественныенедостаткистандартного метода испытаний и позволяет определять параметры процессагорения веществ и материалов, необходимые для разработки предложенногометодарасчетавременипродуктами горения.блокированияпутейэвакуациитоксичными101ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВРЕМЕНИ БЛОКИРОВАНИЯ ПУТЕЙЭВАКУАЦИИ ТОКСИЧНЫМИ ПРОДУКТАМИ ГОРЕНИЯВ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ ГЭС НА ПРИМЕРЕМОНООКСИДА УГЛЕРОДА4.1 Исходные данные для математического моделированияраспространения токсичных газов при пожарев производственных зданиях ГЭСАнализ пожарной нагрузки и различных сценариев развития пожарав производственных зданиях ГЭС показывает, что наиболее характернымии опасными являются (свойства горючих материалов определялись по типовойбазе пожарной нагрузки [23]):– твердая горючая нагрузка:хвойныедревесныестройматериалы: Qнр = 13,8МДж/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);Qнр – низшая рабочая теплота сгорания МДж/кг; ψуд – удельная скоростьгазификации горючего материала, кг/(м²·с); LСО – удельный коэффициентобразования оксида углерода.При расчете полномасштабного помещения коэффициент теплопотерь ϕпринималсяравным(экспериментальная0,6.Вустановка)случаезначениемаломасштабногоϕопределялосьпомещенияизрасчетас использованием полной системы уравнений интегральной модели [23].Начальные условия следующие: температура в помещении Tо = 20 °С;давление в помещении (равно атмосферному) ро = 101300 Па; скоростьдвижения воздуха wв = 0 м/с.Численные и натурные эксперименты проводились до температур газовойсмеси внутри помещений, не достигающих значений критических для человека70 °С [23].102В данной исследовательской работе на основе проведения экспериментовна созданной опытной маломасштабной установке выполнен анализ изменениявеличин удельных коэффициентов выделения СО по времени с начала горенияи зависимостей средних величин этих коэффициентов от периода осредненияпо времени.В качестве токсичного газа будет рассматриваться монооксид углерода.Критическое значение плотности монооксида углерода равноρСО.кр=1,16⋅10-3 кг/м3 [23].Средняя величина коэффициента теплопотерь ϕ определялась из расчетас использованием формулы (2.4.13), в которой ρСО = ρСО.кр, Tср равнатемпературе, при которой ρСО = ρСО.кр, Qнр принималась по работе [23], а LCOнаходилась по результатам эксперимента путем осреднения по временивыражения (3.1.1).4.2 Результаты экспериментальных исследований по определениюосновных характеристик образования и распространениямонооксида углерода и их анализ4.2.1 Удельный коэффициент образования монооксида углеродаУдельный коэффициент образования монооксида углерода в зависимостиот времени с начала горения определяется по формулеLCO =V dρCO,Ψ dτ(4.2.1.1)где V – внутренний объем установки, м3;Ψ – массовая скорость выгорания горючего материала, кг/с;ρ CO – среднеобъемная плотность СО, кг/м3;τ – время, с.На рисунке 4.1 показаны полученные зависимости от времени удельныхкоэффициентов образования монооксида углерода для различной пожарнойнагрузки.Зависимости среднеобъемной концентрации кислорода от времениприведены на рисунке 4.2 для горения хвойных древесных стройматериалов,трансформаторного масла и оболочки кабелей ПВХ.103LCOа0,2250,2001230,1750,1500,1250,1000,0750,0500,0250,000051015LCOτ, минб0,80,740,650,560,40,30,20,10,001234L0,35CO56τ, минв0,307890,250,200,150,100,050,00051015202530τ, минРисунок 4.1 – Зависимости удельных коэффициентов образования СО от времени с началагорения: а – хвойные древесные стройматериалы: 1 – F = 0,0072 м2; 2 – F = 0,0145 м2;3 – LCO = 0,024 [23]; б – трансформаторное масло: 4 – δ = 1,15 мм; 5 – δ = 7,3 мм;6 – LCO = 0,122 [23]; в – оболочка кабелей ПВХ: 7 – F = 0,0067 м2;8 – F = 0,012 м2; 9 – LCO = 0,109 [23]104X O2 % об.12223а2120191817161505101520X O2 % об.

22τ, минб21206194185171615X O2 % об.01237224895106τ, минв2120191817161505101520253035τ, минРисунок 4.2 – Экспериментальные зависимости среднеобъемной концентрации кислорода отвремени: а – хвойные древесные стройматериалы:1 – F = 0,0072 м2; 2 – F = 0,0145 м2; 3 – X O2 кр = 17 % [23];б – трансформаторное масло: 4 – δ = 1,15 мм; 5 – δ = 7,3 мм; 6 – X O2 кр = 17 % [23];в – оболочка кабелей ПВХ: 7 – F = 0,0067 м2; 8 – F = 0,0059 м2; 9 – F = 0,012 м2;10 – X O2 кр = 17 % [23]; X O2 – объемная концентрация кислорода;XO2.кр – критическое значение объемной концентрации кислорода, %105СредниеповременипроведенияэкспериментовзначенияLCOпредставлены в таблице 4.1.Таблица 4.1 – Средние по времени проведения экспериментов значения LCOГорючиематериалыУсловияпроведенияэкспериментаХвойные древесные стройматериалыОболочкакабелей ПВХМасло трансформаторноеВремяосредненияLCO, минF = 0,0072 м22F = 0,0145 мF = 0,0067 м22F = 0,012 мF = 0,01 м2δ = 1,15 ммF = 0,01 м2δ = 7,3 мм11,615,08,010,912,727,97,620,03,55,05,45,7ρСО в концеСредняяпромежуткавеличинаосреднения,LCOкг/м30,0171,16⋅10-3-30,0291,81⋅10-40,0065,0⋅10-30,0111,16⋅10-30,0321,16⋅10-30,0283,0⋅10-30,0351,16⋅10-30,053,0⋅10-30,0421,16⋅10-30,0562,0⋅10-30,0121,16⋅10-30,0615,1⋅10LCOиз [23]0,0240,1090,122Анализ данных таблицы 4.1 показывает, что в зависимости от времениосреднения величина LCO может изменяться в случае хвойных древесныхстройматериалов в 2,63 раза, для оболочки кабелей ПВХ – в 1,8 раза и маслатрансформаторного – в 5,1 раза.Существенное отличие величин LCO от представленных в работе [23]можно объяснить как в различии условий проведения экспериментов, так и тем,что химический состав оболочки кабелей ПВХ и масла трансформаторногов данной работе и в [23] может значительно отличаться друг от друга.

Характеристики

Список файлов диссертации