По прогнозированию опасных фактаров пожара

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

МЧС России

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОПАСНЫХ ФАКТАРОВ ПОЖАРА

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара впомещении

вариант 28

Программа ИРКР:1.) Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) по формулам, приведенным в [3].

Определить время блокирования эвакуационных путей из помещения, используя данные динамики ОФП

Выполнил: курсант уч. гр. 2615 ряд. г/з

Шокубаев.Ш.К.

Проверил: Преподаватель кафедры

Майор вн.службы

Маламут О.Ю.

Москва 2017 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1 . Исходные данные………………………………………………………… 4-5

2. Описание математической модели развития пожара в помещении…...…6

3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении ……………......7

4. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей…………………………………………..19

5.Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение……………………………………………………...29

6.Исходные условия для ИРКР, результаты расчетов и итоги исследования.32

Список литературы………………………………………………………………35

Введение

Для разработки экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий необходим научно-обоснованный прогноз динамики опасных факторов пожара. Прогнозирование динамики опасных факторов пожара необходимо:

-при разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре;

-при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

-при разработке оперативных планов тушения пожаров;

-при оценке фактических пределов огнестойкости;

И для многих других целей.

Современные научные методы прогнозирования динамики опасных факторов пожара основываются на математических моделях пожара. Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменения параметров состояния среды в помещении с течением времени. А также состояние ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов технологического оборудования.

Математические модели пожара в помещении состоят из дифференциальных уравнений, отображающих фундаментальные законы природы: закон сохранения массы и закон сохранения энергии.

Математические модели пожара в помещении делятся на три класса: интегральные, зонные и дифференциальные. В математическом отношении вышеназванные три вида моделей пожара характеризуются разным уровнем сложности. Для проведения расчетов опасных факторов пожара в помещении отделочного цеха мебельного комбината выбираем интегральную математическую модель развития пожара в помещении.

Исходные данные. Краткая характеристика объекта.

Помещение для хранения автомобилей. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича.

Размеры помещения в плане:

Ширина =9 м;

Длина =24 м;

Высота = 4.2 м;

В наружных стенах помещенияимеется 3 оконных проема, 1 из которых открытый. Расстояние от пола до нижнего края каж­дого оконного проема = 1.8 м.Высота оконных проемов=1,8 м. Ширина закрытых оконных проемов=2 м, ширина открытого оконного проема=2 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, рав­ной 300, 250 °С.

В противопожарной стене имеется технологический проем шириной и высотой 3 м. При пожаре этот проем открыт.

В помещенииимеется2 одинаковых дверных проема, соединяющий с наружной средой. Его ширина=0.9м и высота =1.9 м. При пожаре дверные проемы открыты.

Горючий материал представляет радиоматериалы: полиэтилен,стирол,гетинакс. Горючий материал расположен на полу. Размер площадки, занятой горючим материалом: длина=11 м, ширина=5м. Количество горючего материала составляет 1200 кг.

Сбор исходных данных

Геометрические характеристики объекта.

Выбирается положение центра ортогональной системы координат в левом нижнем углу помещения на плане (рис. п.1). Координатная ось х направлена вдоль длины помещения, ось у - вдоль его ширины, ось z – вертикально вдоль высоты помещения.

Геометрические характеристики:

помещение: длина L=24 м; ширина B= 9 м; высота H= 4,2 м.

двери (количество дверей N_до =2): высота h_д1,2=1,9 м; ширина b_д1,2=0,9м; координаты левого нижнего угла двери:y_д1 =12м;x_д1 = 0м;y_д2 = 0м; x_д2=2м;

открытые окна (количество открытых окон N_оо=1): высота h_oo=1,8м; ширина b_oo= 2м; координаты одного нижнего угла окна: x_oo= 16м; y_oo= 0м; z_oo=0,8 м;

закрытые окна (количество закрытых окон N_зо=2): высота h_зо1,2=1,8м; ширина b_зо1,2=2 м; координаты одного нижнего угла окна: x_зо1,2= 4м; y_зо1=0м; y_зо2=9 м; z_зо1,2=0,8м; температура разрушения остекления Т_кр1=300С; Т_кр2=250С;

технологический проем (количество проемов Nпо=1): высота h_п1= 3,0м; ширина b_п1=3,0м; координаты левого нижнего угла проема: y_п1=18м; x_п1=20,0м.

Свойства горючей нагрузки выбираем по типовой базе горючей нагрузки(приложение 5 (радиоматериалы: полиэтилен,стирол,гетинакс)
низшая теплота сгорания Q^р_н34.8 МДж/кг ;

скорость распространения пламени V_л = 0,0137 м/с;
удельная скорость выгорания Ψ₀= 0,0177 кг/(м²с);
удельное дымовыделениеD=381Нп*м²/кг;
удельное потребление кислорода при горении L_о2= -3,312 кг/кг;
выделение окиси углерода L_со= 0,010 кг/кг;

выделение двуокиси углерода L_со2=0,764кг/кг;
Остальные характеристики горячей нагрузки:

суммарная масса горячей нагрузки Мₒ=1200 кг;

длина открытой поверхности l_пн = 11 м;

ширина открытой поверхности b_пн = 5 м;

высота открытой поверхности от уровня пола h_пн = 0 м;

Начальные граничные условия.

Задаемся начальными и граничными условиями:

Температура газовой среды помещения равна T_m0=20̊ С;

Температура наружного воздуха составляет Т_а=20̊ С;

Давления в газовой среде помещения и наружном воздухе на уровне пола равны Р_а = 10⁵Па.

Выбор сценария развития пожара.

Место возникновения горения расположено в центре площадки, занятой ГМ

Исходные данные для расчета динамики опасных факторов пожара в помещение

Атмосфера: Давление, мм.рт.ст. Температура, °С
Помещение: Длина, м Ширина, м Высота, м
4,2
Температура, °С
Количество проемов
Координаты первого проема:
нижний срез, м.
верхний срез, м.	1,9
ширина, м.	0,9
вскрытие, °С
Координаты второго проема:
нижний срез, м.	0,8
верхний срез, м.	1,8
ширина, м.
вскрытие, °С
Координаты третьего проема:
нижний срез, м.	0,8
верхний срез, м.	1,8
ширина, м.
вскрытие, °С
Координаты четвертого проема:
нижний срез, м.	0,8
верхний срез, м.	1,8
ширина, м.
вскрытие, °С
Горючая нагрузка:
Вид горючей нагрузки: (радиоматериалы: полиэтилен,стирол,гетинакс)
Длина, м.
Ширина, м.
Количество, кг.
Выделение тепла, МДж/кг	34,8
Потребление О2, кг/кг	-3,312
Дымовыделение, Нп*м2/кг
Выделение CO, кг/кг	0,010
Выделение CO2, кг/кг	0.764
Скорость выгорания, кг/(м2 час)	63,7
Линейная скорость пламени, мм/с	13,7

Таблица п.3.2

Исходные условия для ИРКР, результаты расчетов и итоги

Исследования

1. Проведем расчет критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей по формулам, приведенным в [3].

Расчет τ_бл производится для наиболее опасного варианта развития по­жара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рас­сматриваемом помещении. Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара (τ_кр) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне): по повышенной температуре τ_Т:

(п.6.1)

по потери видимости τ_пв:

(п.6.2)

по пониженному содержанию кислорода:

(п.6.3)

по каждому из газообразных продуктов горения:

(п.6.4)

(6.5)

Для горения твердых горючих веществ применяется формула:

(п.6.5)

и n=3

(п.6.6)

где В - размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;

t₀- начальная температура воздуха в помещении, °С;

n - показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;

А - размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг/cⁿ;

z - безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределе­ния ОФП по высоте помещения;

Q_н - низшая теплота сгорания материала, МДж/кг;

С_р - удельная изобарная теплоемкость газа МДж/(кг·К);

φ - коэффициент теплопотерь;

η- коэффициент полноты горения;

λ-коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;

Е- начальная освещенность, лк;

l_пр - предельная дальность видимости в дыму, м;

D_m - дымообразующая способность горящего материала, Нп·м²/кг;

L - удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг;

X - предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м³(Х_СO2=0,11 кг/м³;Хсо = 1,16·10^-3кг/м³; Х_HCL=23·10^-6 кг/м³);

L_o2 - удельный расход кислорода, кг/кг;

ψ_F– удельная массовая скорость выгорания, кг/(м²·с);

V_л – линейная скорость распространения пламени, м/с;

При отсутствии специальных требований значения α и Е принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а значение l_пр=20 м.

Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитывать свободный объем невозможно, допускается принимать его равным 80% геометрического объема.

Коэффициент телопотерь φ представляет собой долю поглощенного ограждающими конструкциям помещения Q_wот выделившегося на пожаре Q^н_р·ψ_F·η:

(п.6.7)

Значение коэффициента теплопотерь φ зависит от большого числа параметров (размеров помещения, количества горючего материала, свойств ограждений и др. ), и, кроме того, изменяется во времени по мере развития пожара.

При расчетах параметров пожара в его начальной стадии коэффициент теплопотерь можно принять постоянным, равный 0,3

Тогда,

v_св=0,8*24*9*4,2

v_св=725,7 м³

Рассчитываем критическую продолжительность пожара по каждому опасному фактору:

по температуре:

по потери видимости:

по пониженному содержанию кислорода:

по содержанию оксида углерода:

под знаком логарифма отрицательное число, что означает – критического значения концентрация СОне достигается.

по содержанию двуокиси углерода:

под знаком логарифма отрицательное число, что означает – критического значения концентрация СО₂ не достигается.

Минимальное значение критической продолжительности пожара (по потери видимости) составляет секунды. Тогда время блокирования эвакуационных путей составит:

τ_бл=0,8· 67 /60

τ_бл=0,89 мин

Расхождения в значениях времени блокирования эвакуационных путей, рассчитанного по программе INTMODELи по методике [3], составляет почти 100%. Это может быть из-за того, что, во-первых, неверно задано значение коэффициента теплопотерь φ; во-вторых, как показали проведенные расчеты на ЭВМ (таблица п.3.3), в начальный период пожара не выполняется условие G_в=0.

Значит расчет по программе дает наиболее точное значение τ_бл.

Литература

1. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожар­ной безопасности». 2008.

2. Методика определения расчетных величин пожарного риска в здани­ях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожар­ной опасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 № 382.

3. Методика определения расчетных величин пожарного риска на про­изводственных объектах. Приложение к приказу МЧС России от 10.07.2009 № 404.

4. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пре­делов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости мате­риалов (к СНиП П-2-80). - М., 1985.

5. Пожарная безопасность зданий и сооружений. СНиП 21-01-97*.

6. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в поме­щении и их применение при решении практических задач пожаровзрыво- безопасности. - М| Академия ГПС МЧС России, 2003.

7. Рыжов A.M., Хасанов И.Р., Карпов А.В. и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях. Методи­ческие рекомендации. - М.: ВНИИПО, 2003.

8. Определение времени эвакуации людей и огнестойкости строитель­ных конструкций с учетом параметров реального пожара: Учебное посо­бие/ Пузач С.В., Казенное В.М., Горностаев Р.П. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. 147 л.

9. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С., Шевляков А.Н. Термогазодинамика пожаров в помещениях.- М.: Стройиздат, 1986.

10. Мосалков И.Л., Плюсина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строи­тельных конструкций. - М.: Спецтехника, 2001.

11. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в по­мещении: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000.

12. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. - М., Стройиздат, 1988.

13. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1988.

14. Кошмаров Ю.А. Теплотехника: учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 501 е.: ил.

15. Задачник по термодинамике и теплопередаче./ Под ред. Кошмарова Ю.А. Часть 3 - М.: Академия ГПС МВД РФ, 2001.

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

МЧС России

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОПАСНЫХ ФАКТАРОВ ПОЖАРА

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара впомещении

вариант 28

Программа ИРКР:1.) Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) по формулам, приведенным в [3].

Определить время блокирования эвакуационных путей из помещения, используя данные динамики ОФП

Выполнил: курсант уч. гр. 2615 ряд. г/з

Шокубаев.Ш.К.

Проверил: Преподаватель кафедры

Майор вн.службы

Маламут О.Ю.

Москва 2017 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1 . Исходные данные………………………………………………………… 4-5

2. Описание математической модели развития пожара в помещении…...…6

3. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении ……………......7

4. Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей…………………………………………..19

5.Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение……………………………………………………...29

6.Исходные условия для ИРКР, результаты расчетов и итоги исследования.32

Список литературы………………………………………………………………35

Введение

Для разработки экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий необходим научно-обоснованный прогноз динамики опасных факторов пожара. Прогнозирование динамики опасных факторов пожара необходимо:

-при разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре;

-при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

-при разработке оперативных планов тушения пожаров;

-при оценке фактических пределов огнестойкости;

И для многих других целей.

Современные научные методы прогнозирования динамики опасных факторов пожара основываются на математических моделях пожара. Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменения параметров состояния среды в помещении с течением времени. А также состояние ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов технологического оборудования.

Математические модели пожара в помещении состоят из дифференциальных уравнений, отображающих фундаментальные законы природы: закон сохранения массы и закон сохранения энергии.

Математические модели пожара в помещении делятся на три класса: интегральные, зонные и дифференциальные. В математическом отношении вышеназванные три вида моделей пожара характеризуются разным уровнем сложности. Для проведения расчетов опасных факторов пожара в помещении отделочного цеха мебельного комбината выбираем интегральную математическую модель развития пожара в помещении.

Исходные данные. Краткая характеристика объекта.