Автореферат (1172944), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Выделены наиболее опасные и частовстречающиеся на пожарах токсичные газы. Показано, что наиболее опаснымтоксикантом является монооксид углерода. Отмечена необходимость научнообоснованного выбора критических величин концентраций токсичных газов длярасчета критических продолжительностей пожара по токсичным газам.Отмечено, что прогнозирование токсикологической обстановки на пожареявляется чрезвычайно важной задачей, которое позволяет обеспечить выполнениеусловия безопасной эвакуации людей из зданий и сооружений как без средствиндивидуальной защиты, так и с ними.Рассмотрены принципы и методы оценки токсичности продуктов горения ивыбора величин критических величин плотностей и токсодоз для токсичных газов.Показано, что оценка токсичности по данным химического анализа, направленная нарасчетное определение ожидаемого токсического эффекта или индекса токсичности сиспользованием данных, полученных при экспериментальных измерениях илитеоретическом обосновании удельных коэффициентов выделения основныхгазообразных продуктов горения, является более достоверной и подходящей дляиспользованияматематическихмоделейдляопределениякритическихпродолжительностей пожара по токсичным газам.Рассмотрены особенности воздействия монооксида углерода на организмчеловека.

Показано, что концентрация карбоксигемоглобина в крови человека являетсякритерием для оценки степени отравления организма человека монооксидом углерода.Время блокирования путей эвакуации монооксидом углерода в современныхметодах расчета определяется по достижению концентрацией СО или токсодозой СО ихкритических для человека значений на высоте органов дыхания. Однако при выборекритическихзначенийСОнеучитываютсяувеличениеконцентрациикарбоксигемоглобина в крови (степень интоксикации организма), а также повышеннаяскорость легочной вентиляции, характерная для условий пожара в помещении.Проведен анализ математических моделей расчета термогазодинамики пожара.Показано,чтосуществующиедопущенияиупрощенияреальнойтермогазодинамической картины пожара во всех типах математических моделейприводят к значительному снижению точности расчета концентраций токсичных газов.Обнаружено, что наиболее сложными и до конца нерешенными проблемамипри расчете концентраций токсичных газов являются:- ограниченность и недостаточное научное обоснование исходных данных пообразованию токсичных газов при горении конкретных горючих веществ;- недостаточное научное обоснование возможности использованиякоэффициентов образования токсичных газов, полученных в мелкомасштабныхэкспериментальных установках, при расчете пожара в полномасштабныхпомещениях.В выводах по первой главе сформулирована цель диссертации и данапостановка задач исследования.10Во второй главе «Математические модели и методика расчета времениблокирования путей эвакуации монооксидом углерода при пожаре на объектахэнергетики Вьетнама» диссертации представлены математические модели расчетатермогазодинамики пожара и методика расчета времени блокирования путейэвакуации токсичными газами при пожаре в производственных зданиях ОЭ.Представлены основные положения и уравнения интегральной и зоннойматематических моделей расчета динамики ОФП, которые служат основойразработки их модификаций в главе 4 данной диссертации.Концентрации монооксида углерода находятся непосредственно из решенияследующих дифференциальных уравнений:- интегральная модель:V- зонная модель:d ( X im m ) Li   X im прGm ;dd (iV2 ) Li ,d(1)(2)где Xim – среднеобъемная массовая концентрация i-го продукта горения (в данномслучае СО); V – объем помещения, м3;  – время, с; m – среднеобъемная плотностьгазовой среды помещения, кг/м3; Li – удельный коэффициент образования i-готоксичного газа (в данном случае СО);  – скорость газификации горючего материала,кг/с;  – полнота сгорания; Ximпр = аiХim – средняя массовая концентрация i-готоксичного газа в газах, выходящих через проемы; аi – коэффициент, учитывающийотличие средней концентрации i-го токсичного газа в выходящих газах от егосреднеобъемной концентрации в газовой среде помещения; Gm – массовый расходывытекающих наружу газов при естественном газообмене через открытые проемы, кг/с;i – парциальная плотность i-го токсичного газа (в данном случае СО) в зонеприпотолочного слоя, кг/м3; V2 – объем зоны припотолочного слоя, м3.Приведена полевая (дифференциальная) модель (Пузач С.В., 2005),дополненная уравнениями законов сохранения массы токсичных газов, характерныхдля пожаров в производственных зданиях ОЭ Вьетнама.

Описаны основныеособенности и упрощения термогазодинамической картины пожара, основныеуравнения, дополнительные соотношения, условия однозначности, метод численногорешения и методика расчета.Из результатов расчета динамики ОФП с использованием моделей пожараопределяются времена блокирования путей эвакуации отдельными токсичнымигазами, в том числе СО. Время блокирования путей эвакуации равно:O2Тт.г.т.п.бл  min п.в.бл , бл , бл , бл , бл ,(3)Oп.в.Тт.г.т.п.где бл , бл , бл , бл2 , бл  времена блокирования путей эвакуации по потеривидимости, температуре, токсичным продуктам горения, кислороду и тепловомупотоку, с.В выводах по второй главе предложены направления по модификации11математических моделей термогазодинамики пожара и определения степениотравления организма человека, а также методики расчета, разработанные далее вглавах 3 и 4 данной диссертации, для определения времени блокирования путейэвакуации монооксидом углерода при пожаре в производственных зданиях ОЭВьетнама.В третьей главе «Физико-математическая модель расчета критическихпродолжительностей пожара по монооксиду углерода в помещении» выполненоисследование непосредственного воздействия СО на организм человека во время егоэвакуации и спасения при пожаре на ОЭ Вьетнама.Показано, что токсическое действие СО на организм человека основано навзаимодействии его с гемоглобином крови и образовании карбоксигемоглобина(НbСО).

Степень поражения организма человека монооксидом углеродаопределяется содержанием карбоксигемоглобина.Экспериментальные исследования влияния СО на человека, как правило,проводились в условиях, когда не было других опасных факторов пожара. В этомслучае дыхание человека было спокойным с объемной скоростью легочнойвентиляции порядка W=5-9 л/мин. В присутствии повышенной концентрации СО2,пониженной концентрации О2 и интенсивной работы, характерных для условийпожара, объемная скорость легочной вентиляции может достигать W=100-150 л/мин.Вследствие этого происходит существенное увеличение поглощения СО организмомчеловека.Разработанафизико-математическаямодельрасчетасодержаниякарбоксигемоглобина в крови человека при пожаре.Рассматривается внешнее дыхание, состоящее из обмена воздуха междувнешней средой и альвеолами легких и диффузией газов в легких.

Лимитирующимпроцессом поступления в кровь СО является диффузия СО через альвеолярнокапиллярную мембрану, определяемая диффузионной способностью легких по СО.При постоянной плотности СО в окружающей человека смеси продуктовгорения и воздуха массовая доля НbСО в крови равна:M HbCO 0,001kW  COW эM Hb  Hb 1 , n CO(4)где MHbCO – массовая доля гемоглобина, перешедшего в НbСО; MHbCO – масса НbСО,г; MHb – масса гемоглобина, г; kW – коэффициент, равный отношению объемногорасхода воздуха, поступающего в альвеолы легких, к объемной скорости вентиляциилегких; СО – среднеобъемная плотность СО в смеси продуктов горения и воздуха,кг/м3; W – объемная скорость вентиляции легких, л/мин.; э – время экспозиции, мин.;Hb – молекулярная масса гемоглобина, кг/кмоль; СО – молекулярная масса СО,кг/кмоль; n – число молекул СО в одной молекуле НbСО.В уравнении (4) при W≥Wmax: W=Wmax, где Wmax – объемная скорость вентиляциилегких, соответствующая диффузионной способности легких по СО, л/мин.Массовая доля НbСО в крови при изменяемой по времени плотности СО:12M HbCO0,001kW WM Hb  Hb 1  CO d ,n CO0(5)где  – время от начала пожара, с.Предложены новые критерии для определения критических временвоздействия СО на человека при пожаре:- кр.1: легкое отравление (MHbCO=0,2);- кр.2: среднетяжелое отравление (MHbCO=0,5);где кр.1  критическое время безопасной эвакуации людей по воздействию СО, с; кр.2 критическое время по воздействию СО для безопасного спасения людей, послекоторого люди, находящиеся в помещении без средств защиты от СО(самоспасателей и т.п.), с большой вероятностью неспособны самостоятельнопокинуть помещение, с.Критическое время кр.3 по традиционной методике определяет как и кр.1 времябезопасной эвакуации людей по воздействию СО при пожаре и равно промежуткувремени от начала пожара до момента достижения плотности СО ее критическогозначения CO.кр на уровне рабочей зоны помещения.Исходные данные для численных экспериментов принимались следующими:- средняя масса взрослого человека равна 75 кг, (MHb.о)ср =135 г/л и(MHb.о)min=110 г/л, где (MHb.о)ср, (MHb.о)min – соответственно средняя и минимальнаяудельная масса гемоглобина в организме взрослого человека, г/л;- при спокойном дыхании, когда нет дополнительных воздействий надыхательный центр, принимаем, что частота дыхания f =15 1/мин.; дыхательныйобъем Vд =0,5 л; объем мертвого пространства Vм =0,15 л; объемная скоростьвентиляции легких W=5,25л/мин.;- диффузионная способность легких по СО при спокойном дыхании равнаDл.СО=20 мл/(мм рт.ст.мин.)); при физической нагрузке составляет Dл.СО=60 мл/(ммрт.ст.мин.)).Результаты сопоставления расчетного (формула (3)) процентного содержаниякарбоксигемоглобина с экспериментальными значениями (Матвиенко Н.

Характеристики

Список файлов диссертации