Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Прогнозирование опасных факторов пожара

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении с электротехническими материалами: текстолит, карболит (доля горючего материала 12%). Вариант 77.

Программа исследовательского раздела: Исследовать развитие пожара в помещении при работе системы противодымной вентиляции. Расходы: приток – 36000 м³/час, вытяжка – 32000 м³/час. Время включения системы – 4 минут.

Выполнил: курсант факультета инженеров

пожарной безопасности,

3 курса, 101 взвода,

Н.А. Соловьев

Научный руководитель: начальник кафедры ГПН,

полковник внутренней службы,

кандидат технических наук,

Овсянников М. Ю.

Дата защиты: "___" май 2008 г.

Оценка _____________________

____________________________

(подпись научного руководителя)

Иваново 2008

Содержание

Введение......................................................................................................3

1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии......................................................................................................5

1.1. Исходные данные......................................................................5

1.2. Описание интегральной математической модели.................7

1.3. Результаты численной реализации математической модели.......................................................................................................11

1.4. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар..................................................................................................17

2. Исследовательская работа..................................................................................................23

2.1. Исходные условия...............................................................................................23

2.2. Результаты прогнозирования ОФП и итоги исследования………………………………………………………….24

2.3. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар......................................................................................................26

Заключение..............................................................................................31

Приложения..............................................................................................33

Библиография...........................................................................................35

Введение

Научно обоснованное прогнозирование динамики опасных факторов пожара (ОФП) в помещении позволяет оценить обстановку на пожаре, послужить основой экономически оптимального и эффективного уровня обеспечения пожарной безопасности людей, объектов.

Методы математического моделирования пожара не только позволяют предсказать «будущее» развития пожара, но и восстановить картину уже происшедшего пожара, т.е. увидеть «прошлое», - провести экспертизу пожара при его расследовании.

Цель курсовой работы заключается в исследовании развития пожара в помещении, как при его свободном развитии, так и при определённом воздействии на пожар, т.е. изменении различных условий его развития.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

Определить:

- динамику опасных факторов пожара, изменения площади горения, координат плоскости равных давлений за весь период его развития (до τ = 120 мин, если горение не прекратилось раньше);

- время и значение максимальной температуры в помещении;

- время вскрытия оконных проёмов;

- критическую продолжительность пожара по достижению каждым из ОФП своих критических значений;

- необходимое время эвакуации из помещения;

- время достижения пороговых значений для оборудования, конструкций;

- оперативную обстановку на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар (τ = 12мин) и подачи первых стволов на тушение τ = 20 мин.);

Для исследовательской части определить:

- влияние вентиляции на основные параметры развития ОФП, в сравнении со свободным развитием.

Пути и средства достижения поставленных целей.

Для проведения научно обоснованного прогноза, используется интегральная математическая модель пожара, для заданных условий однозначности (характеристик помещения, горючей нагрузки и т.д.) путём решения системы дифференциальных уравнений.

Получить аналитическое решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений интегральной модели пожара в общем случае невозможно.

Достижение поставленных целей в прогнозировании ОФП в помещении возможно лишь путём численного решения системы дифференциальных уравнений пожара. Для изучения динамики ОФП служит компьютерный эксперимент, т.е. получение численного решения при помощи современных ЭВМ.

Для численной реализации математической модели используется программа INTMODEL, разработанная на кафедре «Инженерной теплофизики и гидравлики» Академии ГПС МЧС России.

Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии.

Исходные данные.

Помещение для1-2 степени огнестойкости расположено в одноэтажном здании. Стены здания кирпичные, толщиной 630 мм, покрытие железобетонное, толщиной 100 мм. Полы деревянные. Вентиляция механическая приточно-вытяжная. При возникновении пожара отключается автоматически. Отопление центральное водяное. Противодымная защита помещения отсутствует.

К зданию пристроено складское помещение, отделённое от помещения с керосином противопожарной стеной первого типа.

Помещение имеет следующие размеры:

- длину a =10 м;

- ширину b = 8 м;

- высоту 2h = 3 м.

В наружных стенах здания по его длине расположены оконные проёмы по 2 с каждой стороны. Размерами 2,0 х 2,0 м. Окна расположены на высоте от пола до нижних краёв проёмов 0,5 м. Следовательно, координаты расположения нижних и верхних краёв оконных проёмов будут y_н =0,5 и y_в =2,5м соответственно. Суммарная ширина оконных проёмов 8 м.

Оконные проёмы остеклены листовым оконным стеклом. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении – T_ок. = 300 ^°С.

Двери эвакуационных выходов из помещения во время пожара открыты для эвакуации. Ширина двери – 0,8 м, высота –1,9 м, т.е. и м. Суммарная ширина дверных проёмов м.

Электротехнические материалы: текстолит, карболит (доля горючего материала 12%).

Площадь пола занятая горючим материалом составляет

м², (1.1)

где - площадь пола помещения, м² .

Общее количество материала пожарной нагрузки помещения , кг (масса материала) при , кг/м² находится по формуле

, (1.2)

где - масса горючего материала на одном квадратном метре площади пола, занятой горючим материалом ( ), кг/м².

Твёрдый горючий материал занимает площадку прямоугольной формы. Размеры сторон прямоугольника и определены из выражений

, м; (1.3)

, м. (1.4)

Место возникновения пожара (очага пожара) принимаем в центре площади, занятой горючим материалом.

Внешние атмосферные условия:

- ветер отсутствует;

- температура К, °С;

- давление (на уровне y =h ) мм рт. ст., Па.

Свойства горючей нагрузки помещения:

- низшая теплота сгорания = 20900 кДж/кг;

- линейная скорость распространения пламени по ТГМ =0,0125м/с;

- удельная скорость выгорания на открытом воздухе =0,0076кг/(м² с);

- дымообразующая способность D = 327 Нп-м²/кг;

- потребление кислорода (О₂) L₁ = –1,95 кг/кг;

- выделение газа:

- диоксида углерода (СО₂) кг/кг;

- оксида углерода (СО) кг/кг.

Параметры состояния газовой среды в помещении перед пожаром приняты равными параметрам наружного воздуха.