Диссертация (1172938), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

Крометого, в данных опытах не измерялась влажность хвойных древесныхстройматериалов.Необходимоотметить,чтопроведенныеэкспериментына маломасштабной установке в условно герметичном объеме показали, чтовеличины удельных коэффициентов выделения СО значительно изменяютсяво времени с начала горения и их средние величины существенно зависятот периода осреднения по времени испытаний.106Необходимо продолжение экспериментальных исследований в целяхобоснования методики получения опытных значений удельных коэффициентоввыделения монооксида углерода, являющихся исходными данными дляматематических моделей расчета динамики опасных факторов пожаравполномасштабномпомещении.Испытаниябудутвыполненына маломасштабной установке как по условно герметичной, так и по проточнойсхемам течения [68].4.2.2 Удельная массовая скорость газификации горючих материаловЗависимостиудельноймассовойскоростигазификациигорючегоматериала от времени с начала горения приведены на рисунке 4.3.Средние за время проведения экспериментов значения ψуд составляли:– хвойные древесные стройматериалы:ψуд = 0,0072 и 0,0068 кг/(м2⋅с) (ψуд=0,0063 кг/(м2⋅с) [23]);– оболочка кабелей ПВХ:данные не получены из-за неопределенности площади горения;– масло трансформаторное:ψуд = 0,022; 0,007 и 0,018 кг/(м2⋅с) (ψуд=0,03 кг/(м2⋅с) [23]).Существенные различия в величинах ψуд при горении трансформаторногомасла в трех экспериментах объясняются разной толщиной слоя маслав кювете.107ψуд , кг/(м2⋅с)0,04510,0402а30,0350,0300,0250,0200,0150,0100,0050,00005ψуд , кг/(м2⋅с)1045τ, мин1567б0,0350,0300,0250,0200,0150,0100,0050,000012345τ, мин6Рисунок 4.3 – Зависимости удельной массовой скорости газификации горючего материалаот времени с начала горения:а – хвойные древесные стройматериалы: 1 – F = 0,0072 м2;2 – F = 0,0145 м2; 3 – ψуд = 0,0063 кг/(м2⋅с) [23];б – трансформаторное масло: 4 – δ = 2,85 мм;5 – δ = 1,15 мм; 6 – δ = 7,3 мм; 7 – ψуд = 0,03 кг/(м2⋅с) [23]1084.2.3 Зависимость среднеобъемной плотности монооксида углеродаот среднеобъемной температурыЗависимостисреднеобъемнойплотностимонооксидауглеродаот повышения среднеобъемной температуры представлены на рисунке 4.4в случае горения хвойных древесных стройматериалов (сосна), на рисунке 4.5 – пригорении трансформаторного масла и на рисунке 4.6 – оболочки кабелей ПВХ.При расчете по формуле (2.4.13) величина Qнр принималась по даннымработы [23], а среднее значение LCO – по результатам проведенныхэкспериментов.Результатыкоэффициентови,экспериментовобразованиясоответственно,плотностипоказали,монооксидаСОчтовеличиныуглерода(рисунки4.4–4.6)удельных(рисунок4.1)незначительнына начальной стадии горения, когда концентрация кислорода практическине меняется (рисунок 4.2).

При снижении концентрации О2 выделение СО резкоувеличивается и плотность СО быстро достигает ее критического значения(рисунки 4.4–4.6). Таким образом, допущение о постоянстве LCO на начальнойстадии пожара, не отражает реальной картины развития пожара, принятоев работах [23, 73–76].Из рисунков 4.4–4.6 видно, что расчет по выражению (2.4.13)с использованием полученных из экспериментов средних значений LCO и ϕдостаточно точно определяет среднеобъемную температуру в момент времени,когда ρСО=ρСО.кр.Среднеобъемная плотность СО в начальный промежуток временисущественно меньше теоретического значения, полученного при допущенииLCO = const (рисунок 4.4 (кривые 3 и 4), рисунок 4.5 (кривые 4–6), рисунок 4.6(кривые 4–6)).109ρСО.ср, кг/м30,00200,00183450,00160,00140,00120,00100,00080,0006□– 10,0004∆ –20,00020,00000510152025∆Тср, °СРисунок 4.4 – Зависимости среднеобъемной плотности оксида углерода от повышениясреднеобъемной температуры при горении хвойных древесных стройматериалов:экспериментальные значения: 1 – F = 0,0072 м2; 2 – F = 0,0145 м2; расчет по формуле (2.4.13):3 – ϕ = 0,97, F = 0,0072 м2; 4 – ϕ = 0,98, F = 0,0145 м2; 5 – ρСО.кр;F – площадь поверхности образца, м2ρСО.ср, кг/м3□– 10,0066∆ –24◊ –30,005570,0040,0030,0020,0010,00001020304050607080∆Тср, °СРисунок 4.5 – Зависимости среднеобъемной плотности оксида углерода от повышениясреднеобъемной температуры при горении трансформаторного масла (F = 0,01 м2):экспериментальные значения: 1 – δ = 2,85 мм; 2 – δ = 1,15 мм; 3 – δ = 7,3 мм; расчетпо формуле (2.4.13): 4 – ϕ = 0,88; 5 – ϕ = 0,97; 6 – ϕ = 0,90; 7 – ρСО.кр; δ – толщина слоятрансформаторного масла в кювете, мм110ρСО.ср, кг/м30,004510,00400,00354, 5, 62370,00300,00250,00200,00150,00100,00050,0000051015202530∆Тср,°СРисунок 4.6 – Зависимости среднеобъемной плотности оксида углерода от повышениясреднеобъемной температуры пи горении оболочки кабелей ПВХ: экспериментальныезначения: 1 – ϕ = 0,97, F = 0,0067 м2; 2 – ϕ = 0,97, F = 0,0059 м2; 3 – ϕ = 0,98, F = 0,012 м2;расчет по формуле (2.4.13):4 – F = 0,0067 м2; 5 – F = 0,0059 м2; 6 – F = 0,012 м2; 7 – ρСО.кр4.3 Общий анализ результатов экспериментовВ результате проведенных экспериментальных исследований былиполучены следующие результаты:–разработанаэкспериментальнаямаломасштабнаяустановкадля определения пожарной опасности веществ и материалов при ихтермическом разложении при горении твердых и жидких горючих веществи материалов;– приведена аналитическая зависимость для расчета среднеобъемнойплотности монооксида углерода.

Показано, что вышеуказанная плотностьне зависит от свойств горючего материала, площади открытой поверхностигорючего материала и геометрических размеров помещения;111– экспериментально получены зависимости среднеобъемной плотностиСО от среднеобъемной температуры, при горении древесины (сосна), маслатрансформаторного и оболочки кабелей ПВХ;– экспериментально получены зависимости удельных коэффициентоввыделения монооксида углерода и удельных массовых скоростей газификацииотвременииспытанийпригорениидревесины(сосна),маслатрансформаторного и оболочки кабелей ПВХ;– сравнение результатов экспериментов с данными литературныхисточников, а также аналитическим решением интегральной модели показалодостаточно хорошую сопоставимость;– обнаружено, что на начальной стадии пожара, когда концентрациякислорода практически не меняется, величины удельных коэффициентоввыделенияиплотностиСОнезначительны,адалееприсниженииконцентрации О2 выделение СО резко увеличивается и плотность монооксидауглерода быстро достигает ее критического для человека значения;– выявлено и показано, что при обработке экспериментально полученныхданных, существенное влияние оказывает выбор периода осреднения повремени испытаний на значение величины удельного коэффициента выделенияСО.

При этом осредненная величина LCO может изменяться в случае хвойныхдревесных стройматериалов в 2,63 раза, для оболочки кабелей ПВХ – в 1,8 разаи масла трансформаторного – в 5,1 раза.4.4 Постановка задачи и исходные данные для проведения численныхэкспериментов по исследованию зависимости среднеобъемной плотностимонооксида углерода от среднеобъемной температуры при пожарев производственном здании ГЭСЧисленноеиисследованиетоксикологическойвзаимосвязанныхкартиныпомещенийособенностейпожаратермогазодинамическойпроведемпроизводственногозданиядлямодельныхфилиалаОАО112«РусГидро» – «Нижегородская ГЭС» расположена по адресу: Нижегородскаяобласть, Городецкий район, г. Заволжье на территории общей площадью8 гектар и на основании ее анализа проведем определение времениблокирования путей эвакуации токсичными продуктами горения.

Для описанияГЭС и задания необходимых исходных данных используем отчет [118].На территории расположено: основное здание (машинный зал)(рисунок 4.7), кабельный тоннель, кабельные галереи, масляное хозяйство,площадка силовых трансформаторов, административное здание.Рисунок 4.7 – Общий вид машинного зала Нижегородской ГЭС [126]Нижегородская ГЭС относится к Волжско-Камскому каскаду ГЭС(4-я ступень).ГЭС находится вблизи г.

Городец Нижегородской области, на расстоянии434 км ниже по реке Волга от Рыбинской ГЭС.Общий состав ГЭС состоит из [118]:– здания гидроэлектростанции с ОРУ 110/220 кВ;– бетонной водосливной плотины;113– семи земляных плотин и трех дамб общей длинной 18,6 кми максимальной высотой 40 м;– судоходных однокамерных двухниточных шлюзов.Связь гидроэлектростанции с энергосистемой осуществляется линиямиэлектропередачи 220 и 110 кВ.Здание машинного зала одноэтажное, но имеется технический этаж,в котором расположены помещения для обслуживания турбин. ЗданиеI степени огнестойкости, стены железобетонные, перегородки железобетонные;перекрытия железобетонные; кровля рубероид по железобетону.

Размерыв плане 264×63 метров. Из здания имеется 4 выхода (один – основной, одинс тыльной стороны здания и два с торца здания на площадку силовыхтрансформаторов) [118].В машинном зале расположены: гидроагрегаты (8 шт.), электрическиедвигатели,иэлектрическиевспомогательноесиловыеоборудованиесборки,(насосы,релейнаяаппаратуракомпрессора).Отопление:отсутствует. Вентиляция: естественная.Электроснабжение: здание оборудовано электроснабжением, котороеотбирает необходимую электроэнергию для собственных нужд. Отключениепроизводит оперативный персонал.Противопожарное водоснабжение: здание оборудовано стационарнойсистемой пожаротушения из водохранилища через насосы и из отводящегоканала.Технологический процесс: выработка электроэнергии.Здание машинного зала имеет сложную пространственную конструкцию,представляющуюодинпожарныйотсек.Помещениярасположенына нескольких уровнях: +82,5 м, +78,0 м, +74,0 м – и соединены между собойоткрытыми лестницами, технологическими и монтажными проемами.Основное помещение машинного зала расположено на отметке +82,5 м.На данном уровне расположены верхние части турбинных агрегатови маслонаполненные установки.114Геометрические размеры основных помещений здания ГЭС принималисьвсоответствииспроектно-конструкторскойдокументацией(планы,продольные и поперечные разрезы здания).Размещение пожарной нагрузки распределено по всему объему ГЭСиопределенопроектнойдокументацией.Анализпожарнойнагрузкии вариантов развития пожара в основных помещений здания ГЭС показывает,что наиболее опасными для людей типами горючей нагрузки являются(свойства горючих материалов определялись по типовой базе пожарнойнагрузки [23]):– хвойные древесные стройматериалы:2Qнр = 13,8 МДж/, ψуд = 0,0063кг/(м ⋅с), wл = 0,0585 м/с, LCO = 0,024;– кабельный подвал/лоток; кабели АВВГ+АПВГ:2Qнр = 30,7 МДж/кг, ψуд = 0,0244 кг/(м ⋅с), wл = 0,0071 м/с, LCO = 0,1295;– турбинное масло ТП-22:2Qнр = 42,7 МДж/кг, ψуд = 0,043 кг/(м ⋅с), LCO = 0,122;где Qнр – низшая рабочая теплота сгорания МДж/кг; ψуд – удельная скоростьгазификациигорючегоматериала,кг/(м²·с);wл–линейнаяскоростьраспространения пламени по поверхности твердого горючего материала, м/с;LСО – удельный коэффициент образования оксида углерода.При расчете полномасштабного помещения коэффициент теплопотерь ϕпринималсяравным(экспериментальная0,6.Вустановка)случаезначениемаломасштабногоϕопределялосьпомещенияизрасчетас использованием полной системы уравнений интегральной модели [23].При определении необходимого времени эвакуации людей следуетучитывать максимальные значения характеристик пожарной опасности веществи материалов, находящихся в производственном здании ГЭС.Размеры каждого из двух технологических отверстий, расположенныхв перекрытии между машинным залом и кабельным тоннелем, равны 1×1 м.115Габаритныеразмерыосновныхпомещенийзданияпредставленыв таблице 4.2.Таблица 4.2 – Габаритные размеры основных помещений здания ГЭС№1.2.ОтметкаРазмеры, мМашинный зал264×28×20118272,0Кабельная галерея46×4,3×2,4379,8+80,50+82,50+75,500СвободныйНаименование помещенийобъем, м3При расчете с использованием полевой модели рассматривалисьследующие сценарии развития пожара:– горение упаковки на отметке +80,50;– горение розлива турбинного масла площадью 10 м2.Автоматикусистемпожаротушения,механическойвентиляциии дымоудаления не учитываем (свободное развитие пожара в соответствиис данными, изложенными в работе [6]).Начальные условия следующие: температура в помещении T0 = 20 °С;давление в помещении (равно атмосферному) р0 = 101300 Па; скоростьдвижения воздуха wв = 0 м/с.Предполагается,регулируемыйчтонагрузкой.наиболееопасныйЭвакуационныетипвыходыпожарасчитаем–пожар,открытымис небольшой величиной проемности, т.

Характеристики

Список файлов диссертации