Πρόβλεψη OFP. Γενικές πληροφορίες σχετικά με τις μεθόδους πρόβλεψης GP σε εσωτερικούς χώρους

Τα μαθηματικά μοντέλα ανάπτυξης πυρκαγιάς σε ένα δωμάτιο περιγράφονται στα περισσότερα γενική άποψηαλλαγές στις παραμέτρους της κατάστασης του περιβάλλοντος, περικλείοντας δομές και στοιχεία εξοπλισμού με την πάροδο του χρόνου. Οι εξισώσεις και τα μαθηματικά μοντέλα πυρκαγιάς σε εσωτερικούς χώρους βασίζονται στους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής: τους νόμους της διατήρησης της μάζας, της ενέργειας, της ορμής. Αυτές οι εξισώσεις αντικατοπτρίζουν ολόκληρο το σύνολο των αλληλένδετων και αλληλεξαρτώμενων διεργασιών που είναι εγγενείς σε μια πυρκαγιά - απελευθέρωση θερμότητας ως αποτέλεσμα της καύσης, της απελευθέρωσης καπνού και των αλλαγών στις οπτικές ιδιότητες του αερίου μέσου, της απελευθέρωσης και της κατανομής των τοξικών προϊόντων καύσης με το περιβάλλον και τα παρακείμενα δωμάτια, εναλλαγή θερμότητας και θέρμανση δομών που περικλείουν κ.λπ. Η μοντελοποίηση της ολοκληρωμένης μεθόδου βασίζεται στη μοντελοποίηση μιας πυρκαγιάς σε ένα δωμάτιο στο επίπεδο των μέσων χαρακτηριστικών (μέσες ογκομετρικές παράμετροι που χαρακτηρίζουν τις συνθήκες σε έναν όγκο χώρου: θερμοκρασία, πίεση, σύνθεση το αέριο περιβάλλον κ.λπ. για οποιαδήποτε χρονική στιγμή). Αυτό είναι το απλούστερο μοντέλο πυρκαγιάς μαθηματικά. Αντιπροσωπεύεται από ένα σύστημα συνηθισμένων διαφορικές εξισώσεις. Οι απαιτούμενες συναρτήσεις είναι οι μέσες ογκομετρικές παράμετροι του περιβάλλοντος αερίου στο δωμάτιο και η ανεξάρτητη μεταβλητή είναι ο χρόνος. Υπάρχουν επίσης μοντέλα διαφορικών και ζωνών.

2. Πρόβλεψη κινδύνων πυρκαγιάς σε δωμάτιο με βάση ένα μαθηματικό μοντέλο ζώνης.

Μέθοδος ζώνηςΟ υπολογισμός της δυναμικής του RPT βασίζεται στους θεμελιώδεις νόμους της φύσης - τους νόμους της διατήρησης της μάζας, της ορμής και της ενέργειας. Το αέριο περιβάλλον των χώρων είναι ένα ανοιχτό θερμοδυναμικό σύστημα που ανταλλάσσει μάζα και ενέργεια με το περιβάλλον μέσω ανοιχτών ανοιγμάτων στις εσωκλειόμενες δομές των χώρων. Το περιβάλλον του αερίου είναι πολυφασικό, γιατί αποτελείται από ένα μείγμα αερίων (οξυγόνο, άζωτο, προϊόντα καύσης και αεριοποίηση καύσιμων υλικών, αέρια πυροσβεστικό μέσο) και λεπτά σωματίδια (στερεά ή υγρά) καπνού και πυροσβεστικά μέσα. Στο μαθηματικό μοντέλο ζώνης, ο όγκος αερίου του δωματίου χωρίζεται σε χαρακτηριστικές ζώνες, στις οποίες χρησιμοποιούνται οι αντίστοιχες εξισώσεις των νόμων διατήρησης για την περιγραφή της μεταφοράς θερμότητας και μάζας. Οι διαστάσεις και ο αριθμός των ζωνών επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε μέσα σε καθεμία από αυτές η ανομοιογένεια της θερμοκρασίας και των άλλων πεδίων των παραμέτρων του αέριου περιβάλλοντος να είναι όσο το δυνατόν ελάχιστη ή να βασίζεται σε κάποιες άλλες υποθέσεις που καθορίζονται από τους στόχους της μελέτης και τη θέση του εύφλεκτου υλικού. Το πιο συνηθισμένο είναι το μοντέλο τριών ζωνών, στο οποίο ο όγκος του δωματίου χωρίζεται στις ακόλουθες ζώνες: μια στήλη μεταφοράς πάνω από τη φωτιά, ένα στρώμα οροφής από θερμαινόμενο αέριο και μια ζώνη κρύου αέρα. Ως αποτέλεσμα του υπολογισμού χρησιμοποιώντας το μοντέλο ζώνης, βρίσκονται οι χρονικές εξαρτήσεις των ακόλουθων παραμέτρων μεταφοράς θερμότητας και μάζας: μέσες ογκομετρικές τιμές θερμοκρασίας, πίεσης, συγκεντρώσεις μάζας οξυγόνου, αζώτου, πυροσβεστικού αερίου και προϊόντων καύσης, καθώς και η οπτική πυκνότητα του καπνού και το εύρος ορατότητας στο θερμαινόμενο, γεμάτο καπνό στρώμα οροφής στο δωμάτιο. το κάτω όριο του θερμαινόμενου στρώματος οροφής γεμάτο καπνό. κατανομή κατά μήκος της στήλης ροής μάζας, τιμές θερμοκρασίας κατά μέσο όρο στη διατομή της στήλης και αποτελεσματική εκπομπή του μείγματος αερίων· Ρυθμοί ροής μάζας αερίων που ρέουν έξω και ροή εξωτερικού αέρα στο εσωτερικό μέσω ανοιχτών ανοιγμάτων. ροές θερμότητας που απορρίπτονται στην οροφή, τους τοίχους και το δάπεδο, καθώς και που εκπέμπεται μέσω των ανοιγμάτων. θερμοκρασίες (πεδία θερμοκρασίας) των κατασκευών που περικλείουν.

3. Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς σε δωμάτιο με βάση διαφορικό μαθηματικό μοντέλο. Το διαφορικό μαθηματικό μοντέλο καθιστά δυνατό τον υπολογισμό για κάθε στιγμή ανάπτυξης πυρκαγιάς των τιμών όλων των τοπικών παραμέτρων κατάστασης σε όλα τα σημεία του χώρου μέσα στο δωμάτιο. Το διαφορικό μοντέλο για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας και μάζας κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς αποτελείται από ένα σύστημα βασικών διαφορικών εξισώσεων των νόμων διατήρησης της ορμής, της μάζας και της ενέργειας. Οι βασικές εξισώσεις του μαθηματικού μοντέλου περιλαμβάνουν: την εξίσωση συνέχειας ενός μείγματος αερίων, η οποία είναι μια μαθηματική έκφραση του νόμου διατήρησης της μάζας ενός μείγματος αερίων, η εξίσωση ενέργειας είναι μια μαθηματική έκφραση του νόμου διατήρησης και μετασχηματισμού της ενέργειας , η εξίσωση συνέχειας για ένα συστατικό ενός μείγματος αερίων, η εξίσωση κατάστασης ενός μείγματος ιδανικών αερίων, οι εξισώσεις των θερμοφυσικών παραμέτρων ενός μείγματος αερίων λαμβάνει υπόψη χημική σύνθεσημείγματα. Οι πρόσθετες σχέσεις του μαθηματικού μοντέλου περιλαμβάνουν: υπολογισμό της διαδικασίας θέρμανσης των κτιριακών κατασκευών (υλικά τοίχων, δαπέδων, δαπέδων και υποστυλωμάτων), υπολογισμός τυρβώδους μεταφοράς θερμότητας και μάζας, υπολογισμός μεταφοράς θερμότητας ακτινοβολίας και μάζας, υπολογισμός καύσης καύσιμου υλικού φορτίο, δηλ. προσδιορισμός της υπολειπόμενης μάζας υγρού ή στερεού εύφλεκτου υλικού μετά τη μερική του καύση, μοντελοποίηση καύσης (η μοντελοποίηση της περιοχής καύσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση πηγών ενέργειας, μάζας και καπνού χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι χημικές κινητικές και οι θερμοδυναμικές συνθήκες στην περιοχή καύσης ).

4.Υπολογισμός της κρίσιμης διάρκειας πυρκαγιάς με βάση ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο. Η κρίσιμη διάρκεια μιας πυρκαγιάς είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσει τις μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές φυσικής διαπερατότητας για τον άνθρωπο στην περιοχή όπου υπάρχουν άνθρωποι. Τύπος για τον υπολογισμό του κιβωτίου ταχυτήτων με βάση τη θερμοκρασία: , όπου Tcr είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία στην περιοχή εργασίας. Για να υπολογίσετε το κιβώτιο ταχυτήτων με βάση την προϋπόθεση ότι η συγκέντρωση οξυγόνου στην περιοχή εργασίας φτάσει τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή: . Για να υπολογίσετε το σημείο ελέγχου με βάση την προϋπόθεση ότι η συγκέντρωση τοξικού αερίου στην περιοχή εργασίας φτάσει τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή: .Για να υπολογίσετε το σημείο ελέγχου για απώλεια ορατότητας: .Αυτές οι φόρμουλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για δωμάτια με μικρά ανοιχτά ανοίγματα.

Στο αρχικό στάδιο μιας πυρκαγιάς, τηρείται ένα συγκεκριμένο καθεστώς ανταλλαγής αερίων. Οι ιδιαιτερότητες αυτού του τρόπου λειτουργίας είναι ότι η διαδικασία ανταλλαγής αερίων λαμβάνει χώρα προς μία κατεύθυνση μέσω όλων των υπαρχόντων ανοιγμάτων και ρωγμών. Ροή αέρα στο δωμάτιο από περιβάλλοκατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ανάπτυξης πυρκαγιάς δεν υπάρχει καθόλου φωτιά. Μόνο μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, όταν η μέση θερμοκρασία στο δωμάτιο φτάσει σε μια ορισμένη τιμή. Η διαδικασία ανταλλαγής αερίων γίνεται αμφίδρομη, δηλ. Τα θερμαινόμενα αέρια ρέουν έξω από το δωμάτιο μέσω ορισμένων ανοιγμάτων, ενώ ο καθαρός αέρας εισέρχεται από άλλα. Η διάρκεια του αρχικού σταδίου της πυρκαγιάς, κατά το οποίο παρατηρείται «μονόδρομη» ανταλλαγή αερίων, εξαρτάται από το μέγεθος των ανοιγμάτων.

Με την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει παροχή αέρα από το εξωτερικό στις διαφορικές εξισώσεις της φωτιάς, μπορούμε να απορρίψουμε όρους που περιέχουν ροή αέρα ( G B = 0.).

Επιπλέον, θα εξετάσουμε δωμάτια χωρίς πίεση στα οποία η μέση πίεση του περιβάλλοντος παραμένει σχεδόν σταθερή, ίση με την πίεση του εξωτερικού αέρα, έτσι ώστε με επαρκή ακρίβεια να υποθέσουμε ότι:

Οπου r 0 , Τ 0– πυκνότητα και θερμοκρασία περιβάλλοντος πριν από την έναρξη της πυρκαγιάς. r m, T m– αντίστοιχα, οι μέσες τιμές πυκνότητας και θερμοκρασίας του μέσου κατά την εξεταζόμενη χρονική στιγμή. Р m– μέση πίεση στο δωμάτιο.

Το χρονικό διάστημα κατά το οποίο παρατηρείται μονόδρομη ανταλλαγή αερίων είναι σχετικά μικρό. Η μέση θερμοκρασία και η συγκέντρωση οξυγόνου στο δωμάτιο αλλάζουν ελαφρώς κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου. Για το λόγο αυτό, μπορεί να γίνει δεκτό ότι οι τιμές h, D, Rσε αυτό το στάδιο της πυρκαγιάς παραμένουν αμετάβλητα. Επιπλέον, δεχόμαστε ότι n 1 = n 2 = n 3 = m = 1 και V = συνεχ.

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω λαμβάνονται οι εξισώσεις πυρκαγιάς για το αρχικό της στάδιο σε δωμάτιο με μικρό άνοιγμα επόμενη προβολή:

; (2)

, (4)

, (5)

(6)

Στη συνέχεια γίνεται μια ακόμη υπόθεση:

με р = με рВ = συνεχ. (7)

Για να ληφθεί μια αναλυτική λύση σε αυτές τις εξισώσεις, χρησιμοποιείται η ακόλουθη τεχνική. Δεδομένου ότι η διαδικασία ανάπτυξης πυρκαγιάς θεωρείται για σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο λόγος της ροής θερμότητας στον φράκτη προς την απελευθέρωση θερμότητας είναι μια σταθερή τιμή, ίση με τη μέση τιμή της σε αυτό το διάστημα:

(8)

Οπου Q om = ψ η Q n;

τ * – χρόνος ολοκλήρωσης του αρχικού σταδίου της πυρκαγιάς.

φ – συντελεστής απώλειας θερμότητας.

Από την εξίσωση του ενεργειακού ισοζυγίου (3) μπορείτε να προσδιορίσετε τον ρυθμό ροής των αερίων που αποβάλλονται από το δωμάτιο.

Λαμβάνοντας υπόψη τις εξισώσεις (3) και (8), ο ρυθμός ροής των αερίων που αποβάλλονται σε κάθε χρονική στιγμή προσδιορίζεται από τον τύπο:

(9)

Επομένως, για το αρχικό στάδιο μιας πυρκαγιάς, λαμβάνοντας υπόψη την συνθήκη (1), ο ρυθμός ροής των αερίων που αποβάλλονται προσδιορίζεται από τον τύπο:

(10)

Έτσι, οι εξισώσεις πυρκαγιάς για το αρχικό της στάδιο στο δωμάτιο θα έχουν τη μορφή:

, (11)

, (12)

, (13)

. (14)

Αυτές οι εξισώσεις είναι ειδική περίπτωσηβασικό (μη απλοποιημένο) σύστημα εξισώσεων πυρκαγιάς.

Η εξάρτηση της μέσης πυκνότητας όγκου από το χρόνο μπορεί να περιγραφεί με την ακόλουθη έκφραση:

, (15)

τότε η διαδικασία αύξησης της μέσης θερμοκρασίας περιβάλλοντος στο δωμάτιο περιγράφεται από τον τύπο:

, (16)

Οπου

όπου b Г – μπροστινό πλάτος φλόγας, m;

πού είναι η θερμότητα της καύσης, J kg -1;

με σελ– θερμοχωρητικότητα του περιβάλλοντος αερίου στο δωμάτιο, J∙kg -1 ·K -1 (1,01);

ρ 0 , Τ 0 – αρχική τιμή πυκνότητας (kg m -3) και θερμοκρασία (K), αντίστοιχα.

V– ελεύθερος όγκος του δωματίου, m3.

Από τη διαφορική εξίσωση (12), η οποία περιγράφει τη διαδικασία μείωσης της μερικής πυκνότητας οξυγόνου στο δωμάτιο, βρίσκουμε τη μερική πυκνότητα οξυγόνου ανάλογα με το χρόνο:

. (17)

Οπου ρ 0 = 0,27 kg m -3, ρ 01 / ρ 0 = 0,23.

Χρησιμοποιώντας τη διαφορική εξίσωση (13), προσδιορίζουμε τη μέση μερική πυκνότητα του τοξικού αερίου ανάλογα με το χρόνο χρησιμοποιώντας τον τύπο:

, (18)

Οπου – πυκνότητα κατωφλίου, kg m -3.

Τέλος, εξετάστε τη διαφορική εξίσωση (14), η οποία περιγράφει την αλλαγή στην κρίσιμη πυκνότητα καπνού σε ένα δωμάτιο. Ας διαχωρίσουμε τις μεταβλητές σε αυτή την εξίσωση και στη συνέχεια, ενσωματώνοντας λαμβάνοντας υπόψη την αρχική συνθήκη, λαμβάνουμε έναν τύπο για τον προσδιορισμό της οπτικής συγκέντρωσης καπνού:

, (19)

Οπου .

Εννοια μ * εξαρτάται από τις ιδιότητες του εύφλεκτου υλικού (CM). Για παράδειγμα, για ξύλο όταν καίγεται στο ύπαιθρο μ * ≤ 5 Np m -1.

Η οπτική πυκνότητα του καπνού σχετίζεται με το εύρος ορατότητας με την ακόλουθη σχέση:

Οπου βλέπω– εύρος ορατότητας, m.

3 ΠΑΡΑΓΓΕΛΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

1. Χρησιμοποιώντας τις βασικές θεωρητικές αρχές, υπολογίστε σύμφωνα με την έκδοση των αρχικών δεδομένων (Πίνακας 3):

α) μερική πυκνότητα οξυγόνου ανάλογα με το χρόνο.

β) μέση μερική πυκνότητα τοξικού αερίου.

γ) οπτική συγκέντρωση καπνού.

δ) οπτική πυκνότητα καπνού.

2. Εισαγάγετε τα ληφθέντα ενδιάμεσα και τελικά αποτελέσματα στον πίνακα.

3. Ετοιμάστε μια αναφορά.

1) Σύντομες θεωρητικές πληροφορίες.

2) Αρχικά στοιχεία.

3) Ποσοτικοί δείκτες των υπολογισμών που έγιναν.

4) Απαντήσεις σε ερωτήσεις ασφαλείας.

Η εργασία εκτελείται σε φύλλα Α4, σε έντυπο κείμενο, με τη μορφή επεξηγηματικού σημειώματος που περιέχει ένα σύντομο αφηρημένο μέρος, τους απαιτούμενους υπολογισμούς και γραφήματα. Η μορφή της εργασίας πρέπει να αντιστοιχεί γενικές απαιτήσειςαπαιτήσεις για το σχεδιασμό της φοιτητικής εργασίας στο πανεπιστήμιο.

Πίνακας 3 - Στοιχεία για επιλογές για τον υπολογισμό του αρχικού σταδίου μιας πυρκαγιάς

Επιλογή Αρ.	Μέγεθος δωματίου	tω ω ς	Υψος χώρο εργασίας, η, m	Εύφλεκτη ουσία	Βάρος, kg	Το σχήμα της επιφάνειας καύσης (Πίνακας 4)	Περίοδος ανάπτυξης πυρκαγιάς, min	Μπροστινό πλάτος φλόγας, m	Φλεγόμενη περιοχή φά, m 2
	20x10x5		1,7	βενζίνη		V
	15x15x6			ακετόνη		V
	10x30x4		1,8	ξύλο		σι
	20x20x4		2,1	πολυαιθυλένιο		σι
	40x10x3		1,8	καουτσούκ		σι
	25x30x5		2,0	λάδι στροβίλου		V
	30x10x5		1,8	λινάρι		σι
	20x20x6		2,5	καύσιμο ντίζελ		V
	40x10x5		2,2	βαμβάκι		ΕΝΑ
	30x8x4		1,9	βαμβάκι		ΕΝΑ
	20x10x4		2,3	βενζίνη		V
	20x20x3		1,8	τολουΐνη		ΕΝΑ
	30x6x3		1,7	ξύλο		ΕΝΑ
	30x10x5		2,4	πολυαιθυλένιο		ΕΝΑ
	20x10x6		2,0	καουτσούκ		ΕΝΑ
	25x10x4		1,8	λάδι στροβίλου		V
	30x10x5		2,2	λινάρι		ΕΝΑ
	15x15x4		2,0	καύσιμο ντίζελ		V
	30x10x4		2,3	αφρός πολυστερίνης		ΕΝΑ
	30x20x5		2,0	βαμβάκι		ΕΝΑ
	30x30x4		1,8	βενζίνη		V
	40x10x4		2,0	τολουΐνη		ΕΝΑ
	25x10x3		2,2	ξύλο		ΕΝΑ
	25x25x4		2,0	πολυαιθυλένιο		σι
	30x20x3		2,0	καουτσούκ		ΕΝΑ
	25x25x4		1,8	λάδι στροβίλου		V
	40x10x5		2,4	λινάρι		ΕΝΑ
	20x20x6		2,0	καύσιμο ντίζελ		V
	25x10x4		1,8	αφρός πολυστερίνης		σι
	30x20x6		2,2	βαμβάκι		ΕΝΑ

Πίνακας 4 – Μορφή επιφάνειας καύσης

Πίνακας 5 - Μέσος ρυθμός εξάντλησης, χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, ικανότητα σχηματισμού καπνού, ειδική κατανάλωση αερίου και γραμμική ταχύτητα διάδοσης φλόγας ουσιών και υλικών

Ουσίες και υλικά	Υ Φ, ποσοστό εξουθένωσης ειδικής μάζας, x10–3, kg m–2 s–1	Χαμηλότερη θερμιδική αξία, Q, kJ kg –1	Ικανότητα παραγωγής καπνού, D m, m 2 kg –1	Ειδική κατανάλωση αερίου, μεγάλο, kg kg –1	Γραμμική ταχύτητα διάδοσης της φλόγας, J·10 2, m/s
Βενζίνη	61,7			0,25	0,45
Ακετόνη	59,6			0,26	0,44
Καύσιμο ντίζελ	42,0				0,4
Λάδι τουρμπίνας				0,282	0,5
Τολουΐνη					0,388
Ξύλο	39,3			1,15
Καουτσούκ	11,2				1,7-2
Αφρός PVC-9	2,8				0,37
Πολυαιθυλένιο	10,3				0,32
Βαμβάκι	2,4			2,3	4,2
Λινάρι	21,3		33,7	1,83

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΤΕΣΤ

1. Στάδια πυρκαγιάς και τα χαρακτηριστικά τους.

2. Διαδικασία καύσης και βασικές προϋποθέσεις.

3. Ποσοστό μαζικής εξουθένωσης και από τι εξαρτάται.

4. Γραμμική ταχύτητα διάδοσης της καύσης

5. Θερμοκρασία πυρκαγιάς σε φράχτες και ανοιχτούς χώρους

6. Ο καπνός είναι.

7. Ανάπτυξη και περίοδοι πυρκαγιάς

ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ

1. Koshmarov Yu.A. Πρόβλεψη κινδύνων πυρκαγιάς σε εσωτερικούς χώρους. Φροντιστήριο. AGPS Υπουργείο Εσωτερικών της Ρωσικής Ομοσπονδίας, M. - 2000.

2. Εφαρμογή της μεθόδου πεδίου μαθηματικής μοντελοποίησης πυρκαγιών σε εγκαταστάσεις. Μεθοδικές συστάσεις. FGU VNIIIPO EMERCOM της Ρωσίας, 2003.

3. Puzach S.V. Μέθοδοι υπολογισμού μεταφοράς θερμότητας και μάζας κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς σε δωμάτιο και εφαρμογή τους στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων ασφάλειας πυρκαγιάς και έκρηξης. Μονογραφία. - Μ.: Ακαδημία Κρατικής Πυροσβεστικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Καταστάσεων Έκτακτης Ανάγκης της Ρωσίας, 2005. - 336 σελ.

4. Puzach S.V., Smagin A.V., Lebedchenko O.S., Abakumov E.S. Νέες ιδέες για τον υπολογισμό του απαιτούμενου χρόνου για την εκκένωση των ανθρώπων και την αποτελεσματικότητα της χρήσης φορητών αυτοδιασωστών φίλτρου κατά την εκκένωση πυρκαγιάς. Μονογραφία. - Μ.: Ακαδημία Κρατικής Πυροσβεστικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Καταστάσεων Έκτακτης Ανάγκης της Ρωσίας, 2007. 222 σελ.

ΔΙΑΛΕΞΗ

στην πειθαρχία "Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς"

Θέμα Νο 3. "ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΟ ΔΩΜΑΤΙΟ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

ΚΛΕΙΣΤΗ ΦΩΤΙΑ»

Περίγραμμα διάλεξης:

Διάλεξη 1.2. ΠΡΟΣΘΕΤΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΩΝ ΡΟΩΝ ΤΩΝ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΠΟΥ ΕΙΣΟΔΟΥΝ ΑΠΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΑ

1.1. Εισαγωγή

1.2. Κατανομή πίεσης κατά μήκος του δωματίου

1.3 Επίπεδο ίσων πιέσεων και τρόποι λειτουργίας του ανοίγματος

1.4. Κατανομή των διαφορών πίεσης κατά το ύψος του δωματίου

1.5. Τύποι για τον υπολογισμό του ρυθμού ροής του αερίου που εκπέμπεται από ένα ορθογώνιο άνοιγμα

1.6. Τύποι για τον υπολογισμό της ροής αέρα μέσα από ένα ορθογώνιο άνοιγμα

1.7. Επίδραση του ανέμου στην ανταλλαγή αερίων

Διάλεξη 3.4. ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΟΝ ΦΡΑΧΤΗ ΚΑΙ ΤΟΥ ΡΥΘΜΟΥ ΚΑΥΣΗΣ ΤΩΝ ΚΑΥΣΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

2.1 Κατά προσέγγιση εκτίμηση της ποσότητας της ροής θερμότητας στους φράκτες

2.2 Εμπειρικές μέθοδοι για τον υπολογισμό της ροής θερμότητας σε περιβλήματα

2.3 Ημι-εμπειρικές μέθοδοι για τον υπολογισμό της ροής θερμότητας σε φράκτες

2.4 Μέθοδοι υπολογισμού του ρυθμού καύσης των εύφλεκτων υλικών και του ρυθμού απελευθέρωσης θερμότητας

Στόχοι διάλεξης:

1. Εκπαιδευτικός

Ως αποτέλεσμα της ακρόασης του υλικού, οι ακροατές πρέπει να γνωρίζουν:

Ολοκληρωμένες εξισώσεις για τον υπολογισμό των παραμέτρων ανταλλαγής αερίων

Εξισώσεις του ολοκληρωμένου μοντέλου για τον προσδιορισμό των ροών θερμότητας στις κατασκευές δωματίων κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς

Η επίδραση των εξωτερικών συνθηκών στην ανταλλαγή θερμότητας και αερίου κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς

Να είναι σε θέση: να προβλέψει την κατάσταση κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς, λαμβάνοντας υπόψη την ανταλλαγή θερμότητας και αερίου

2. Αναπτυξιακή: επισημάνετε το πιο σημαντικό, ανεξαρτησία και ευελιξία σκέψης, ανάπτυξη γνωστικής σκέψης.

Λογοτεχνία

1. Δ.Μ. Rozhkov Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς σε εγκαταστάσεις. – Ιρκούτσκ 2007. Σελ.89

2. Yu.A.Koshmarov, M.P. Μπασκίρτσεφ Θερμοδυναμική και μεταφορά θερμότητας στην πυρόσβεση. VIPTSH Υπουργείο Εσωτερικών της ΕΣΣΔ, Μ., 1987

3. Yu.A.Koshmarov Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς στις εγκαταστάσεις. – Μόσχα 2000. Σελ.118

4. Yu.A.Koshmarov, V.V. Rubtsov, Διαδικασίες ανάπτυξης επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς σε εγκαταστάσεις παραγωγήςκαι υπολογισμός της κρίσιμης διάρκειας πυρκαγιάς. MIPB Υπουργείο Εσωτερικών της Ρωσίας, M., 1999

ΠΡΟΣΘΕΤΕΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΦΩΤΙΑΣ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ

ΑΚΡΙΒΕΣ ΚΑΙ ΕΙΣΕΡΧΟΜΕΝΕΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΕΙΣ ΑΕΡΙΟΥ

ΜΕΣΩ ΑΕΡΑ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ

Εισαγωγή

Κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς, γίνεται ανταλλαγή αερίων μεταξύ του δωματίου και του περιβάλλοντος μέσω ανοιγμάτων για διάφορους σκοπούς (παράθυρα, πόρτες, τεχνολογικά ανοίγματα κ.λπ.).

Ο διεγέρτης της κίνησης του αερίου μέσω των ανοιγμάτων είναι η διαφορά πίεσης, δηλ. τη διαφορά μεταξύ της πίεσης μέσα σε ένα δωμάτιο και της πίεσης στη γύρω ατμόσφαιρα. Η διαφορά πίεσης οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς, η πυκνότητα του περιβάλλοντος αερίου μέσα στο δωμάτιο διαφέρει σημαντικά από την πυκνότητα του εξωτερικού αέρα. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επίδραση του ανέμου στο μέγεθος αυτής της διαφοράς. Το γεγονός είναι ότι η εξωτερική πίεση στην προσήνεμη πλευρά του κτιρίου είναι μεγαλύτερη από την εξωτερική πίεση στην υπήνεμη πλευρά. Ας εξετάσουμε τις συνθήκες όταν δεν υπάρχει άνεμος.

Ολοκληρωμένο μοντέλο πυρκαγιάς
Μοντέλο πυρκαγιάς ζώνης

Γενικές πληροφορίεςγια τον υπολογισμό των πυρκαγιών. Κίνδυνοι πυρκαγιάς.

Ο υπολογισμός της πυρκαγιάς (πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων) είναι απαραίτητος για την αξιολόγηση της επικαιρότητας της εκκένωσης και την ανάπτυξη μέτρων για τη βελτίωσή της, κατά τη δημιουργία και τη βελτίωση συστημάτων συναγερμού, συστημάτων προειδοποίησης και πυρόσβεσης, κατά την ανάπτυξη σχεδίων πυρόσβεσης (σχεδιασμός επιχειρήσεων καταπολέμησης των πυροσβεστικών τμημάτων σε περίπτωση της φωτιάς), για την αξιολόγηση των πραγματικών ορίων αντίστασης στη φωτιά, πραγματοποιώντας πυροτεχνικές εξετάσειςκαι άλλους σκοπούς.
Η ανάπτυξη πυρκαγιάς σε ένα δωμάτιο συνήθως χωρίζεται σε τρία στάδια:
- αρχικό στάδιο- από την εμφάνιση μιας τοπικής ανεξέλεγκτης πηγής καύσης έως την πλήρη περιτύλιξη του δωματίου στις φλόγες. σε αυτήν την περίπτωση, η μέση θερμοκρασία του περιβάλλοντος στο δωμάτιο δεν είναι υψηλή, αλλά μέσα και γύρω από τη ζώνη καύσης η θερμοκρασία είναι τέτοια που ο ρυθμός απελευθέρωσης θερμότητας είναι υψηλότερος από τον ρυθμό απομάκρυνσης θερμότητας από τη ζώνη καύσης, γεγονός που προκαλεί επιτάχυνση της ίδιας της διαδικασίας καύσης.
- στάδιο πλήρους ανάπτυξης της πυρκαγιάς - όλες οι εύφλεκτες ουσίες και υλικά στο δωμάτιο καίγονται. η ένταση της απελευθέρωσης θερμότητας από τα αντικείμενα που καίγονται φτάνει στο μέγιστο, γεγονός που οδηγεί σε ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος χώρου σε μέγιστες τιμές.
- στάδιο πυρόσβεσης - η ένταση της διαδικασίας καύσης στο δωμάτιο μειώνεται λόγω της κατανάλωσης της μάζας εύφλεκτων υλικών που βρίσκονται σε αυτό ή της επίδρασης πυροσβεστικών παραγόντων.
Ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, όπως δείχνει η εξίσωση της «τυποποιημένης φωτιάς», η θερμοκρασία στην πηγή της φωτιάς φτάνει τους 365°C μετά από 1.125 λεπτά. Ως εκ τούτου, είναι προφανές ότι ο πιθανός χρόνος για την εκκένωση ατόμων από τις εγκαταστάσεις δεν μπορεί να υπερβαίνει τη διάρκεια του αρχικού σταδίου της πυρκαγιάς.
Στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξης της πυρκαγιάς, επικίνδυνοι παράγοντες για τον άνθρωπο είναι: η φλόγα, υψηλή θερμοκρασία, ένταση θερμικής ακτινοβολίας, τοξικά προϊόντα καύσης, καπνός, μείωση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στον αέρα, αφού όταν φτάσουν σε ορισμένα επίπεδα επηρεάζουν τον οργανισμό, ιδιαίτερα με συνεργιστική δράση.
Έρευνα από εγχώριους και ξένους επιστήμονες έχει αποδείξει ότι η μέγιστη θερμοκρασία που ανεκτή για λίγο ένα άτομο σε ξηρή ατμόσφαιρα είναι 149 0 C σε υγρή ατμόσφαιρα, ένα έγκαυμα δεύτερου βαθμού προκλήθηκε από έκθεση σε θερμοκρασία 55 0 C για 20 δευτερόλεπτα και 70 0 C. όταν εκτίθεται για 1 s. και η πυκνότητα των ροών ακτινοβολίας θερμότητας των 3500 W/m2 προκαλεί σχεδόν στιγμιαία εγκαύματα της αναπνευστικής οδού και ανοιχτές περιοχές του δέρματος. συγκεντρώσεις τοξικών ουσιών στον αέρα οδηγούν σε μοιραίο αποτέλεσμα: μονοξείδιο του άνθρακα (CO) σε 1,0% για 2-3 λεπτά, διοξείδιο του άνθρακα (CO2) σε 5% για 5 λεπτά, υδροκυάνιο (HCN) σε 0,005% σχεδόν αμέσως. σε συγκέντρωση υδροχλωρίου (HCL) 0,01-0,015%, η αναπνοή σταματά. όταν η συγκέντρωση οξυγόνου στον αέρα μειώνεται από 23% σε 16%, οι κινητικές λειτουργίες του σώματος επιδεινώνονται και ο μυϊκός συντονισμός εξασθενεί σε τέτοιο βαθμό που η ανεξάρτητη κίνηση των ανθρώπων καθίσταται αδύνατη και η μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου στο 9% οδηγεί μέχρι θανάτου μετά από 5 λεπτά.
Η συνδυασμένη δράση ορισμένων παραγόντων ενισχύει την επίδρασή τους στον ανθρώπινο οργανισμό (συνεργιστικό αποτέλεσμα). Έτσι, η τοξικότητα του μονοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται παρουσία καπνού, υγρασίας, μειωμένης συγκέντρωσης οξυγόνου και αυξημένης θερμοκρασίας. Συνεργική δράση παρατηρείται επίσης με τη συνδυασμένη δράση του διοξειδίου του αζώτου και τη μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς και με τη συνδυασμένη δράση του υδροκυανίου και του μονοξειδίου του άνθρακα.
Ο καπνός έχει ιδιαίτερη επίδραση στους ανθρώπους. Ο καπνός είναι ένα μείγμα άκαυτων σωματιδίων άνθρακα με μεγέθη σωματιδίων που κυμαίνονται από 0,05 έως 5,0 μικρά. Σε αυτά τα σωματίδια συμπυκνώνονται τοξικά αέρια. Επομένως, η έκθεση του ανθρώπου στον καπνό φαίνεται να έχει επίσης συνεργιστική επίδραση.
Στην πραγματικότητα, κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς, απελευθερώνονται σημαντικά περισσότερες τοξίνες, τα αποτελέσματα των οποίων έχουν μελετηθεί αρκετά καλά (Πίνακες 1 και 2). Το μέγιστο επιτρεπόμενο επίπεδο επικίνδυνων (κύριων) παραγόντων πυρκαγιάς, η επίδραση των οποίων δεν προκαλεί βλάβη στον άνθρωπο (Πίνακας 3), είναι τυποποιημένη. Διαφυγή από τις εγκαταστάσεις, κίνδυνοι πυρκαγιάς, κυρίως καπνός, εξαπλώνονται γρήγορα κατά μήκος των γραμμών επικοινωνίας του κτιρίου.

Πηγές. 1-4, 6 - GOST 12.1.004-91; 5 - GOST 12.3.047-98; 7 - Koshmarov Yu A. Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς σε εσωτερικούς χώρους: Εγχειρίδιο. επίδομα. - Μ.: Ακαδημία Κρατικής Πυροσβεστικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Εσωτερικών της Ρωσικής Ομοσπονδίας, 2000.

Για την πρόβλεψη κινδύνων πυρκαγιάς, ολοκληρωτική (πρόβλεψη των μέσων τιμών των παραμέτρων περιβαλλοντικής κατάστασης σε ένα δωμάτιο για κάθε στιγμή ανάπτυξης πυρκαγιάς), ζωνική (πρόβλεψη των μεγεθών των χαρακτηριστικών χωρικών ζωνών που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς σε ένα δωμάτιο και μέσες τιμές των παραμέτρων περιβαλλοντικής κατάστασης σε αυτές τις ζώνες για οποιαδήποτε στιγμή ανάπτυξης πυρκαγιάς Παραδείγματα ζωνών είναι η περιοχή της οροφής, η ανιούσα ροή θερμαινόμενων αερίων στην πηγή καύσης και η περιοχή της ψυχρής ζώνης χωρίς καπνό) και το πεδίο. (διαφορικά) μοντέλα πυρκαγιάς (πρόβλεψη της χωροχρονικής κατανομής θερμοκρασιών και ταχυτήτων του αερίου μέσου στο δωμάτιο, συγκεντρώσεις περιβαλλοντικών συστατικών, πιέσεις και πυκνότητες σε οποιοδήποτε σημείο του δωματίου).
Για να πραγματοποιηθούν οι υπολογισμοί, είναι απαραίτητο να αναλυθούν τα ακόλουθα δεδομένα:
- λύσεις χωροταξικού σχεδιασμού για την εγκατάσταση.
- θερμοφυσικά χαρακτηριστικά των κατασκευών και του εξοπλισμού που βρίσκονται στην τοποθεσία.
- είδος, ποσότητα και θέση εύφλεκτων υλικών.
- τον αριθμό και την πιθανή θέση των ατόμων στο κτίριο·
- υλική και κοινωνική σημασία του αντικειμένου.
- συστήματα πυρανίχνευσης και πυρόσβεσης, συστήματα προστασίας από καπνό και πυροπροστασίας, συστήματα ανθρώπινης ασφάλειας.
Αυτό λαμβάνει υπόψη:
- η πιθανότητα πυρκαγιάς.
- πιθανή δυναμική ανάπτυξης πυρκαγιάς.
- διαθεσιμότητα και χαρακτηριστικά των συστημάτων πυροπροστασία(SPPZ);
- πιθανότητα και πιθανές συνέπειεςτην επίδραση της πυρκαγιάς στους ανθρώπους, τη δομή του κτιρίου και υλικά περιουσιακά στοιχεία;
- συμμόρφωση της εγκατάστασης και του SPZ της με τις απαιτήσεις των προτύπων πυρασφάλειας.

Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να αιτιολογηθεί το σενάριο ανάπτυξης πυρκαγιάς. Η διαμόρφωση ενός σεναρίου ανάπτυξης πυρκαγιάς περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:
- επιλογή της θέσης της αρχικής πηγής πυρκαγιάς και των προτύπων ανάπτυξής της.
- προσδιορισμός της περιοχής υπολογισμού (επιλογή του συστήματος χώρων που λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό, προσδιορισμός των στοιχείων της εσωτερικής δομής των χώρων που λαμβάνονται υπόψη στον υπολογισμό, προσδιορίζοντας την κατάσταση των ανοιγμάτων).
- ρύθμιση περιβαλλοντικών παραμέτρων και αρχικών τιμών παραμέτρων εσωτερικού χώρου.

Ολοκληρωμένο μοντέλο πυρκαγιάς

Το ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο της φωτιάς περιγράφει με τη γενικότερη μορφή τη διαδικασία αλλαγής της κατάστασης του περιβάλλοντος αερίου σε ένα δωμάτιο με την πάροδο του χρόνου.
Από τη σκοπιά της θερμοδυναμικής, το αέριο περιβάλλον που γεμίζει ένα δωμάτιο με ανοίγματα (παράθυρα, πόρτες κ.λπ.), ως αντικείμενο μελέτης, είναι ένα ανοιχτό θερμοδυναμικό σύστημα. Οι κατασκευές που περικλείουν (δάπεδο, οροφή, τοίχοι) και ο εξωτερικός αέρας (ατμόσφαιρα) είναι το εξωτερικό περιβάλλον σε σχέση με αυτό το θερμοδυναμικό σύστημα. Αυτό το σύστημα αλληλεπιδρά με το εξωτερικό περιβάλλον μέσω μεταφοράς θερμότητας και μάζας. Καθώς αναπτύσσεται μια πυρκαγιά, τα θερμαινόμενα αέρια ωθούνται έξω από το δωμάτιο μέσω ορισμένων ανοιγμάτων, ενώ ο κρύος αέρας εισέρχεται από άλλα. Η ποσότητα της ουσίας, δηλ. Η μάζα του αερίου στο υπό εξέταση θερμοδυναμικό σύστημα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Η είσοδος κρύου αέρα οφείλεται στην εργασία ώθησης που εκτελεί το εξωτερικό περιβάλλον. Το θερμοδυναμικό σύστημα, με τη σειρά του, λειτουργεί ωθώντας θερμαινόμενα αέρια στην εξωτερική ατμόσφαιρα. Αυτό το θερμοδυναμικό σύστημα αλληλεπιδρά επίσης με το περίβλημα του κτιρίου μέσω ανταλλαγής θερμότητας. Επιπλέον, μια ουσία εισέρχεται σε αυτό το σύστημα από την επιφάνεια του καιόμενου υλικού (δηλαδή από τη ζώνη φλόγας) με τη μορφή αέριων προϊόντων καύσης.
Η κατάσταση του υπό εξέταση θερμοδυναμικού συστήματος αλλάζει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Στην ολοκληρωμένη μέθοδο περιγραφής της κατάστασης ενός θερμοδυναμικού συστήματος, που είναι το αέριο περιβάλλον σε ένα δωμάτιο, χρησιμοποιούνται παράμετροι «ολοκληρωμένης» κατάστασης - όπως η μάζα ολόκληρου του αέριου περιβάλλοντος και η εσωτερική του θερμική ενέργεια. Η αναλογία αυτών των δύο ακέραιων παραμέτρων καθιστά δυνατή την εκτίμηση του μέσου βαθμού θέρμανσης του αερίου μέσου. Κατά την ανάπτυξη μιας πυρκαγιάς, οι τιμές αυτών των παραμέτρων αναπόσπαστης κατάστασης αλλάζουν.

Μοντέλο πυρκαγιάς ζώνης

Η μέθοδος ζώνης για τον υπολογισμό της δυναμικής του RPT βασίζεται στους θεμελιώδεις νόμους της φύσης - τους νόμους της διατήρησης της μάζας, της ορμής και της ενέργειας. Το αέριο περιβάλλον των χώρων είναι ένα ανοιχτό θερμοδυναμικό σύστημα που ανταλλάσσει μάζα και ενέργεια με το περιβάλλον μέσω ανοιχτών ανοιγμάτων στις εσωκλειόμενες δομές των χώρων. Το περιβάλλον του αερίου είναι πολυφασικό, γιατί αποτελείται από ένα μείγμα αερίων (οξυγόνο, άζωτο, προϊόντα καύσης και αεριοποίηση καύσιμων υλικών, αέριο πυροσβεστικό μέσο) και λεπτά σωματίδια (στερεά ή υγρά) καπνού και πυροσβεστικών μέσων.
Στο μαθηματικό μοντέλο ζώνης, ο όγκος αερίου του δωματίου χωρίζεται σε χαρακτηριστικές ζώνες, στις οποίες χρησιμοποιούνται οι αντίστοιχες εξισώσεις των νόμων διατήρησης για την περιγραφή της μεταφοράς θερμότητας και μάζας. Οι διαστάσεις και ο αριθμός των ζωνών επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε μέσα σε καθεμία από αυτές η ανομοιογένεια της θερμοκρασίας και των άλλων πεδίων των παραμέτρων του αέριου περιβάλλοντος να είναι όσο το δυνατόν ελάχιστη ή να βασίζεται σε κάποιες άλλες υποθέσεις που καθορίζονται από τους στόχους της μελέτης και τη θέση του εύφλεκτου υλικού.
Το πιο συνηθισμένο είναι το μοντέλο τριών ζωνών, στο οποίο ο όγκος του δωματίου χωρίζεται στις ακόλουθες ζώνες: μετααγωγική στήλη, στρώμα οροφής και ζώνη ψυχρού αέρα, Εικ. 1.

Εικόνα 1.

Ως αποτέλεσμα του υπολογισμού χρησιμοποιώντας το μοντέλο ζώνης, βρίσκονται οι χρονικές εξαρτήσεις των ακόλουθων παραμέτρων μεταφοράς θερμότητας και μάζας:
- μέσες ογκομετρικές τιμές θερμοκρασίας, πίεσης, συγκεντρώσεων μάζας οξυγόνου, αζώτου, πυροσβεστικού αερίου και προϊόντων καύσης, καθώς και η οπτική πυκνότητα του καπνού και το εύρος ορατότητας στο θερμαινόμενο, γεμάτο με καπνό στρώμα οροφής στο δωμάτιο.
- το κάτω όριο του θερμαινόμενου στρώματος οροφής γεμάτο καπνό.
- κατανομή στο ύψος της στήλης ροής μάζας, τιμές θερμοκρασίας κατά μέσο όρο στη διατομή της στήλης και την αποτελεσματική ικανότητα εκπομπής του μείγματος αερίων.
- Ρυθμοί ροής μάζας αερίων που ρέουν έξω και ροή εξωτερικού αέρα στο εσωτερικό μέσω ανοιχτών ανοιγμάτων.
- ροές θερμότητας που απορρίπτονται στην οροφή, τους τοίχους και το δάπεδο, καθώς και εκπέμπονται μέσω ανοιγμάτων.
- θερμοκρασία (πεδία θερμοκρασίας) των κατασκευών που περικλείουν.
Η μαθηματική συσκευή του μοντέλου παρουσιάζεται σε επιστημονικά και μεθοδολογικά εγχειρίδια που δίνονται στην ενότητα «Βιβλιογραφία» αυτής της ενότητας.

Μέθοδος υπολογισμού πεδίου (διαφορική).

Η μέθοδος πεδίου είναι η πιο καθολική από τις υπάρχουσες ντετερμινιστικές μεθόδους, καθώς βασίζεται στην επίλυση μερικών διαφορικών εξισώσεων που εκφράζουν τους θεμελιώδεις νόμους διατήρησης σε κάθε σημείο στον υπολογιστικό τομέα. Με τη βοήθειά του, μπορείτε να υπολογίσετε τη θερμοκρασία, την ταχύτητα, την ταχύτητα, τις συγκεντρώσεις των συστατικών του μείγματος κ.λπ. σε κάθε σημείο της περιοχής υπολογισμού, βλ. 2. Από αυτή την άποψη, η μέθοδος πεδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί:
. να διεξάγει επιστημονική έρευνα για τον εντοπισμό προτύπων ανάπτυξης πυρκαγιάς·
. να διεξάγει συγκριτικούς υπολογισμούς με σκοπό τη δοκιμή και τη βελτίωση των λιγότερο καθολικών και ζωνικών και ολοκληρωμένων μοντέλων, ελέγχοντας την εγκυρότητα και την εφαρμογή τους·
. Επιλέγοντας μια λογική επιλογή για πυροπροστασία συγκεκριμένων αντικειμένων:
. μοντελοποίηση της εξάπλωσης της φωτιάς σε δωμάτια με ύψος άνω των 6 m.

Ρύζι. 2. Υπολογισμοί με χρήση μοντέλου πεδίου.

Στον πυρήνα της, η μέθοδος πεδίου δεν περιέχει εκ των προτέρων παραδοχές σχετικά με τη δομή ροής, και λόγω αυτού, είναι θεμελιωδώς εφαρμόσιμη η εξέταση οποιουδήποτε σεναρίου ανάπτυξης πυρκαγιάς.
Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η χρήση του απαιτεί σημαντικούς υπολογιστικούς πόρους. Αυτό επιβάλλει έναν αριθμό περιορισμών στο μέγεθος του υπό εξέταση συστήματος και μειώνει τη δυνατότητα διεξαγωγής πολυμεταβλητών υπολογισμών. Ως εκ τούτου, οι μέθοδοι ολοκληρωμένης και ζωνικής μοντελοποίησης είναι επίσης σημαντικά εργαλείαστην αξιολόγηση κίνδυνος πυρκαγιάςαντικείμενα σε περιπτώσεις που έχουν επαρκές πληροφοριακό περιεχόμενο και οι παραδοχές που γίνονται στη διατύπωσή τους δεν έρχονται σε αντίθεση με την εικόνα της εξέλιξης της πυρκαγιάς.
Ωστόσο, με βάση την έρευνα που διεξήχθη, μπορεί να υποστηριχθεί ότι εφόσον οι a priori υποθέσεις των μοντέλων ζωνών μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντικά σφάλματα στην εκτίμηση του κινδύνου πυρκαγιάς ενός αντικειμένου, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος μοντελοποίησης πεδίου στις ακόλουθες περιπτώσεις:
. για δωμάτια σύνθετης γεωμετρικής διαμόρφωσης, καθώς και για δωμάτια με μεγάλο αριθμό εσωτερικών εμποδίων.
. δωμάτια στα οποία μία από τις γεωμετρικές διαστάσεις είναι πολύ μεγαλύτερη από τις άλλες.
. δωμάτια όπου υπάρχει πιθανότητα σχηματισμού ροών ανακυκλοφορίας χωρίς το σχηματισμό ανώτερου θερμαινόμενου στρώματος (που είναι η κύρια υπόθεση των κλασικών μοντέλων ζωνών).
. σε άλλες περιπτώσεις, όταν τα ζωνικά και ολοκληρωμένα μοντέλα δεν είναι επαρκώς ενημερωτικά για την επίλυση των εκχωρημένων προβλημάτων ή υπάρχει λόγος να πιστεύεται ότι η ανάπτυξη μιας πυρκαγιάς μπορεί να διαφέρει σημαντικά από τις a priori παραδοχές των ζωνικών και ολοκληρωμένων μοντέλων πυρκαγιάς.

Η μαθηματική συσκευή του μοντέλου παρουσιάζεται σε επιστημονικά και μεθοδολογικά εγχειρίδια που δίνονται στην ενότητα «Βιβλιογραφία» αυτής της ενότητας.

Κριτήρια επιλογής μοντέλων πυρκαγιάς για υπολογισμούς

Σύμφωνα με το προσχέδιο εγγράφου «Μεθοδολογία αξιολόγησης κινδύνου για δημόσια κτίρια», τρεις κύριες ομάδες ντετερμινιστικών μοντέλων χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των θερμοδυναμικών παραμέτρων μιας πυρκαγιάς: ολοκλήρωμα, ζώνη (ζωνική) και πεδίο.
Η επιλογή ενός συγκεκριμένου μοντέλου για τον υπολογισμό του χρόνου αποκλεισμού των διαδρομών εκκένωσης θα πρέπει να βασίζεται στις ακόλουθες προϋποθέσεις:
ολοκληρωμένη μέθοδος:
 για κτίρια και κατασκευές που περιέχουν ένα ανεπτυγμένο σύστημα χώρων μικρού όγκου απλής γεωμετρικής διαμόρφωσης
 διεξαγωγή μοντελοποίησης προσομοίωσης για περιπτώσεις όπου η λήψη υπόψη της στοχαστικής φύσης μιας πυρκαγιάς είναι πιο σημαντική από την ακριβή και λεπτομερή πρόβλεψη των χαρακτηριστικών της.
 για χώρους όπου το χαρακτηριστικό μέγεθος της πηγής πυρκαγιάς είναι ανάλογο με το χαρακτηριστικό μέγεθος του δωματίου.

Μέθοδος ζώνης:
 για δωμάτια και συστήματα δωματίων απλής γεωμετρικής διαμόρφωσης, των οποίων οι γραμμικές διαστάσεις είναι ανάλογες μεταξύ τους.
- για μεγάλους χώρους, όταν το μέγεθος της πηγής πυρκαγιάς είναι σημαντικά μικρότερο από το μέγεθος του δωματίου.
- για χώρους εργασίας που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα μέσα στην ίδια αίθουσα (επικλινή αίθουσα κινηματογράφου, ημιώροφο, κ.λπ.)

Μέθοδος πεδίου:
- για δωμάτια σύνθετης γεωμετρικής διαμόρφωσης, καθώς και δωμάτια με μεγάλο αριθμό εσωτερικών φραγμών (αίθρια με σύστημα στοών και παρακείμενους διαδρόμους, πολυλειτουργικά κέντραμε ένα πολύπλοκο σύστημα κάθετων και οριζόντιων συνδέσεων κ.λπ.)
- για δωμάτια στα οποία μία από τις γεωμετρικές διαστάσεις είναι πολύ μεγαλύτερη (μικρότερη) από τις άλλες (σήραγγα, κλειστούς χώρους στάθμευσηςμεγάλη περιοχή, κ.λπ.)
- για άλλες περιπτώσεις όπου η εφαρμογή ή το περιεχόμενο πληροφοριών των μοντέλων ζωνών και ενσωματωμένων μοντέλων αμφισβητείται (μοναδικές κατασκευές, εξάπλωση της φωτιάς κατά μήκος της πρόσοψης ενός κτιρίου, ανάγκη να ληφθεί υπόψη η λειτουργία συστημάτων πυροπροστασίας που μπορούν να αλλάξουν ποιοτικά την εικόνα πυρκαγιάς κ.λπ.).

Χαρακτηριστικά ενός τυπικού φορτίου πυρκαγιάς (παραδείγματα)

Κτήρια I-II αιώνα. φωτιά; έπιπλα + προϊόντα οικιακής χρήσης
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 13800,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,0108
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2-s 0,01450
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Npm2/kg 270,00
Κατανάλωση οξυγόνου (Ο2), kg/kg -1,0300
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 0,20300
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,00220
υδροχλώριο (HC1), kg/kg 0,01400

Κτίριο I-II Art. φωτιά; έπιπλα+υφάσματα
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 14700,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3. 0,0108
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2s 0,01450
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Npm2/kg. ...82.00
Κατανάλωση οξυγόνου (O2), kg/kg -1,4370
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2). kg/kg...... 1,28500
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,00220
υδροχλώριο (HC1), kg/kg. 0,00600

Δημόσια κτίρια; έπιπλα+PVC λινέλαιο (0,9+0,1)
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 14000,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,015
Ειδικός ρυθμός εξουθένωσης, kg/m2s.-. 0,01370
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Npm2/kg 47,70
Κατανάλωση οξυγόνου (Og), kg/kg -1,3690
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 1,47800
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,03000
υδροχλώριο (HC1), kg/kg.. 0,00580

Βιβλιοθήκες, αρχεία; βιβλία, περιοδικά στα ράφια
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 14500,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,0103
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2s 0,01100
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Npm2/kg 49,50
Κατανάλωση οξυγόνου (O2), kg/kg -1,1540
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 1,10870
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,09740
υδροχλώριο (HC1), kg/kg. .0.00000

Εξωτερικά ενδύματα; σωρός, υφάσματα (μάλλινο + νάιλον)
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 23300,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,0835
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2-s 0,01300
Πεπτική ικανότητα, Npm2/kg 129,00
Κατανάλωση οξυγόνου (O2), kg/kg -3,6980
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 0,46700
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,01450
υδροχλώριο (HC1), kg/kg 0,00000

Rezinotechn. προϊόντα? καουτσούκ, προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτό
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 36000,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3.... 0,0184
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2-s 0,01120
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Np m2/kg 850,00
Κατανάλωση οξυγόνου (O2), kg/kg -2,9900
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 0,41600
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg.. 0,01500
υδροχλώριο (HC1), kg/kg 0,00000

Αυτοκίνητο; 0,3*(καουτσούκ, βενζίνη)+0,15*(PPU, δέρμα PVC)+0,1* σμάλτο
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 31700,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,0068
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2 s 0,02330
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Np m2/kg 487,00
Κατανάλωση οξυγόνου (O2), kg/kg. -2,6400
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 1,29500
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,09700

Υπουργικό συμβούλιο; έπιπλα+χαρτί (0,75+0,25)
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg.14002,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,042
Ειδικός ρυθμός εξουθένωσης, kg/m2s.0.01290
Ικανότητα σχηματισμού καπνού, Npm2/kg.. 53,00
Κατανάλωση οξυγόνου (O2), kg/kg. .-1.1610
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg...0,64200
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg....... 0,03170
υδροχλώριο (HC1), kg/kg. , 0,00000

Ένα δωμάτιο επενδεδυμένο με πάνελ. πάνελ από ινοσανίδες
Χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη, kJ/kg 18100,0
Γραμμική ταχύτητα φλόγας, m/s / πυκνότητα GJ, kg/m3 0,0405
Ειδικός ρυθμός εξάντλησης, kg/m2s 0,01430
Ικανότητα παραγωγής καπνού, Npm2/kg 130,00
Κατανάλωση οξυγόνου (Ο2), kg/kg -1,1500
Έκλυση αερίου:
διοξείδιο του άνθρακα (CO2), kg/kg 0,68600
μονοξείδιο του άνθρακα (CO), kg/kg 0,02150
υδροχλώριο (HC1), kg/kg.... g.. 0,00000

Λογοτεχνία

Ομοσπονδιακός νόμος της Ρωσικής Ομοσπονδίας της 22ας Ιουλίου 2008 Αρ. 123-FZ " Τεχνικοί κανονισμοίσχετικά με τις απαιτήσεις πυρασφάλειας».
GOST 12.1.004-91* Πυρασφάλεια. Γενικές απαιτήσεις.
GOST 12.1.033-81* Πυρασφάλεια. Όροι και ορισμοί.
SP 118.13330.2012 Δημόσια κτίρια και κατασκευές.
SNiP 21-01-97* Πυρασφάλεια κτιρίων και κατασκευών.
Kholshchevnikov V.V., Samosin D.A. Parfenenko A.P., Kudrin I.S., Istratov R.N., Beloskhov I.R. Εκκένωση και συμπεριφορά ανθρώπων κατά τη διάρκεια πυρκαγιών: Εγχειρίδιο. επίδομα. - Μ.: Ακαδημία Κρατικής Πυροσβεστικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Καταστάσεων Έκτακτης Ανάγκης της Ρωσίας, 2015. - 262 σελ.

Εισαγωγή

Στις σύγχρονες συνθήκες, η ανάπτυξη οικονομικά βέλτιστη και αποτελεσματική μέτρα πρόληψης πυρκαγιάςείναι αδιανόητο χωρίς μια επιστημονικά τεκμηριωμένη πρόβλεψη της δυναμικής των κινδύνων πυρκαγιάς (FH).

Η πρόβλεψη της γενικής φυσικής κατάστασης είναι απαραίτητη:

· κατά τη δημιουργία και τη βελτίωση συστημάτων συναγερμού και συστημάτων αυτόματης πυρόσβεσης.

· κατά την ανάπτυξη επιχειρησιακών σχεδίων για την κατάσβεση (σχεδιασμός των ενεργειών των μονάδων μάχης σε μια πυρκαγιά).

· κατά την αξιολόγηση των πραγματικών ορίων αντοχής στη φωτιά.

· για τον υπολογισμό του κινδύνου πυρκαγιάς και πολλών άλλων σκοπών.

Οι σύγχρονες μέθοδοι πρόβλεψης των φυσικών ιδιοτήτων καθιστούν δυνατή όχι μόνο την πρόβλεψη πιθανών πυρκαγιών, αλλά και τη μοντελοποίηση πυρκαγιών που έχουν ήδη συμβεί για την ανάλυση και την αξιολόγηση της επίδρασης των συσκευών πυροπροστασίας.

Κίνδυνοι πυρκαγιάς που επηρεάζουν ανθρώπους και υλικά περιουσιακά στοιχεία (σύμφωνα με τον ομοσπονδιακό νόμο Ρωσική Ομοσπονδίαμε ημερομηνία 22 Ιουλίου 2008 Αρ. 123-FZ «Τεχνικοί Κανονισμοί για τις Απαιτήσεις Πυρασφάλειας») είναι:

· φλόγες και σπινθήρες.

· Αυξημένη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

· μειωμένη συγκέντρωση οξυγόνου.

· τοξικά προϊόντα καύσης και θερμικής αποσύνθεσης.

Μειωμένη ορατότητα στον καπνό.

· ροή θερμότητας.

Από επιστημονική άποψη, οι κίνδυνοι πυρκαγιάς είναι φυσικές έννοιες και, επομένως, καθεμία από αυτές αντιπροσωπεύεται ποσοτικά από ένα φυσικό μέγεθος.

Οι σύγχρονες επιστημονικές μέθοδοι πρόβλεψης RPP βασίζονται σε μαθηματικά μοντέλα πυρκαγιάς. Ένα μαθηματικό μοντέλο πυρκαγιάς περιγράφει με τη γενικότερη μορφή την αλλαγή στις παραμέτρους της κατάστασης του περιβάλλοντος σε ένα δωμάτιο με την πάροδο του χρόνου, καθώς και τις παραμέτρους της κατάστασης των δομών που περικλείουν αυτό το δωμάτιο και διάφορα στοιχεία (τεχνολογικού) εξοπλισμού .

Οι βασικές εξισώσεις που συνθέτουν το μαθηματικό μοντέλο μιας πυρκαγιάς απορρέουν από τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης: τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής και τον νόμο της διατήρησης της μάζας. Αυτές οι εξισώσεις αντικατοπτρίζουν και συνδέουν ολόκληρο το σύνολο αλληλένδετων και αλληλεξαρτώμενων διεργασιών που είναι εγγενείς σε μια πυρκαγιά, όπως η απελευθέρωση θερμότητας ως αποτέλεσμα της καύσης, η απελευθέρωση καπνού στη ζώνη της φλόγας, οι αλλαγές στις οπτικές ιδιότητες του αερίου μέσου, η απελευθέρωση και η εξάπλωση του τοξικά αέρια, ανταλλαγή αερίων του δωματίου με το περιβάλλον και με παρακείμενους χώρους, εναλλαγή θερμότητας και θέρμανση των δομών που περικλείουν, μειώνοντας τη συγκέντρωση οξυγόνου στο δωμάτιο.

Οι μέθοδοι πρόβλεψης RPP διακρίνονται ανάλογα με τον τύπο του μαθηματικού μοντέλου πυρκαγιάς. Τα μαθηματικά μοντέλα πυρκαγιάς εσωτερικού χώρου χωρίζονται συμβατικά σε τρεις τύπους: ολοκλήρωμα, ζώνη και πεδίο (διαφορικό).

Για να κάνετε μια επιστημονικά βασισμένη πρόβλεψη, είναι απαραίτητο να στραφείτε σε ένα ή άλλο μοντέλο πυρκαγιάς. Η επιλογή του μοντέλου καθορίζεται από τον στόχο (στόχους) της πρόβλεψης (έρευνα) για δεδομένες συνθήκες μοναδικότητας (χαρακτηριστικά του δωματίου, εύφλεκτο υλικό κ.λπ.) λύνοντας ένα σύστημα διαφορικών εξισώσεων που αποτελούν τη βάση των επιλεγμένων μαθηματικών μοντέλο.

Το ενσωματωμένο μοντέλο πυρκαγιάς σάς επιτρέπει να λαμβάνετε πληροφορίες (δηλαδή, σας επιτρέπει να κάνετε μια πρόβλεψη) σχετικά με τις μέσες ογκομετρικές τιμές των παραμέτρων της κατάστασης του περιβάλλοντος στο δωμάτιο για οποιαδήποτε στιγμή της ανάπτυξης της πυρκαγιάς. Ταυτόχρονα, για τη σύγκριση (συσχέτιση) των παραμέτρων του μέσου όρου (δηλαδή, μέσου όγκου) του περιβάλλοντος με τις οριακές τιμές τους στην περιοχή εργασίας, χρησιμοποιούνται τύποι που λαμβάνονται με βάση πειραματικές μελέτες του χωρική κατανομή θερμοκρασιών, συγκεντρώσεις προϊόντων καύσης, οπτική πυκνότητα καπνού κ.λπ. δ.

Ωστόσο, ακόμη και όταν χρησιμοποιείται ένα ολοκληρωμένο μοντέλο πυρκαγιάς, η λήψη μιας αναλυτικής λύσης σε ένα σύστημα συνηθισμένων διαφορικών εξισώσεων σε γενική περίπτωσηαδύνατος. Η εφαρμογή της επιλεγμένης μεθόδου πρόβλεψης είναι δυνατή μόνο με την αριθμητική επίλυσή της χρησιμοποιώντας υπολογιστική μοντελοποίηση.

1. Θέμα και εργασίες εργασία μαθημάτων

Το μάθημα είναι ένας από τους τύπους ανεξάρτητων ακαδημαϊκή εργασίαοι μαθητές να κατακτήσουν το εκπαιδευτικό υλικό και το τελικό στάδιο μεθόδων μελέτης για την πρόβλεψη γενικών φυσικών χαρακτηριστικών με βάση μαθηματικά μοντέλα πυρκαγιάς, που εξετάζονται στον κλάδο «Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς», καθώς και μια μορφή ελέγχου από την πλευρά του εκπαιδευτικού ιδρύματος πάνω από το επίπεδο των σχετικών γνώσεων και δεξιοτήτων των φοιτητών.

Η εργασία του μαθήματος θέτει τα ακόλουθα καθήκοντα για τους μαθητές:

· Εδραίωση και εμβάθυνση των γνώσεων στον τομέα της μαθηματικής μοντελοποίησης της δυναμικής των κινδύνων πυρκαγιάς.

· χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα παραδείγματα, λάβετε πληροφορίες σχετικά με τον βαθμό αλληλεξάρτησης και διασύνδεσης όλων των φυσικών διεργασιών που είναι εγγενείς σε μια πυρκαγιά (ανταλλαγή αερίου του δωματίου με το περιβάλλον, παραγωγή θερμότητας στη ζώνη φλόγας και θέρμανση κτιριακών κατασκευών, εκπομπή καπνού και αλλαγές στην οπτικές ιδιότητες του αέριου περιβάλλοντος, απελευθέρωση και εξάπλωση τοξικών αερίων κ.λπ.) .

· κατακτήστε τη μεθοδολογία για την πρόβλεψη της γενικής φυσικής κατάστασης χρησιμοποιώντας πρόγραμμα υπολογιστή, υλοποιώντας το ολοκλήρωμα μαθηματικό μοντέλοφωτιά;

· να αποκτήσουν δεξιότητες στη χρήση προγραμμάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών κατά τη μελέτη πυρκαγιών.

Το θέμα και ο σκοπός της εργασίας του μαθήματος είναι η πρόβλεψη των επικίνδυνων παραγόντων μιας πυρκαγιάς σε ένα δωμάτιο (ο σκοπός και άλλα χαρακτηριστικά καθορίζονται από την επιλογή ανάθεσης).

2. Απαιτήσεις για το περιεχόμενο και το σχεδιασμό των μαθημάτων

Οι εργασίες μαθημάτων διεξάγονται σύμφωνα με μεθοδολογικές οδηγίεςκαι αποτελείται από ένα υπολογιστικό και επεξηγηματικό σημείωμα και ένα γραφικό μέρος. Ο υπολογισμός και η επεξηγηματική σημείωση αποτελείται από επεξηγηματικό κείμενο, τα αποτελέσματα των υπολογισμών με τη μορφή πινάκων, σχεδίων και διαγραμμάτων που αντικατοπτρίζουν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του αντικειμένου και την εικόνα της ανταλλαγής αερίων στο δωμάτιο κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς. Το γραφικό μέρος παρουσιάζεται με γραφήματα της εξέλιξης των κινδύνων πυρκαγιάς στις εγκαταστάσεις με την πάροδο του χρόνου.

Το απαραίτητο υλικό αναφοράς δίνεται στα παραρτήματα των οδηγιών και στη συνιστώμενη βιβλιογραφία.

Πριν ξεκινήσετε τα μαθήματα, πρέπει: να μελετήσετε το υλικό στον κλάδο, να εξοικειωθείτε με τις μεθοδολογικές οδηγίες, να επιλέξετε συνιστώμενη εκπαιδευτική, βιβλιογραφία αναφοράς και κανονιστική βιβλιογραφία. Οι απαντήσεις για κάθε θέμα της εργασίας δίνονται σε διευρυμένη μορφή με αιτιολόγηση.

Η εργασία πρέπει να γίνει τακτοποιημένα, με μαύρο μελάνι ή τυπωμένη με μαύρο χρώμα σε τυπωμένα φύλλα Α4. Κείμενο σε επεξηγηματικό σημείωμαπρέπει να γράφεται ευανάγνωστα, χωρίς συντομογραφίες λέξεων (εκτός από τις γενικά αποδεκτές συντομογραφίες), στη μία πλευρά του φύλλου. Η έκδοση του έργου στον υπολογιστή είναι πληκτρολογημένη στον επεξεργαστή κειμένου Word, Times New Roman γραμματοσειρά με διάστιχο 1-1,5. Το μέγεθος γραμματοσειράς για το κείμενο είναι 12 ή 14, για τύπους - 16, για πίνακες - 10, 12 ή 14. Το μέγεθος των περιθωρίων στο φύλλο είναι 2 cm σε όλες τις πλευρές. Εσοχή παραγράφου τουλάχιστον 1 cm.

Κατά τον υπολογισμό του απαιτούμενου χρόνου εκκένωσης, των τύπων και των τιμών που αντικαθίστανται σε αυτούς, θα πρέπει να δίνονται μονάδες μέτρησης των φυσικών μεγεθών που λαμβάνονται στην απάντηση.

Οι επικεφαλίδες των ενοτήτων και των κεφαλαίων είναι γραμμένες με κεφαλαία γράμματα. Επικεφαλίδες υποενοτήτων - πεζά γράμματα(εκτός από το πρώτο κεφάλαιο). Δεν επιτρέπεται η προσθήκη συλλαβισμού λέξεων σε επικεφαλίδες. Δεν υπάρχει τελεία στο τέλος του τίτλου. Η αρίθμηση των πινάκων, των σχημάτων και των γραφημάτων πρέπει να είναι συνεχής.

Οι σελίδες του μαθήματος πρέπει να είναι αριθμημένες με αραβικούς αριθμούς. Η πρώτη σελίδα είναι η σελίδα τίτλου, η δεύτερη είναι η εργασία για την εργασία του μαθήματος, η τρίτη είναι το περιεχόμενο κ.λπ. Δεν υπάρχει αριθμός στην πρώτη σελίδα της εργασίας του μαθήματος. Οι σελίδες του μαθήματος, εκτός από τη σελίδα τίτλου, και οι εργασίες για την εργασία του μαθήματος πρέπει να είναι αριθμημένες. Το έντυπο εργασίας για την ολοκλήρωση της εργασίας του μαθήματος δίνεται στο Παράρτημα 1.

Η σελίδα τίτλου πρέπει να αναφέρει:

όνομα του υπουργείου, του εκπαιδευτικού ιδρύματος και του τμήματος όπου διεξάγεται η εργασία του μαθήματος·

το θέμα της εργασίας του μαθήματος και η επιλογή ανάθεσης·

Ονοματεπώνυμο ένας φοιτητής που έχει ολοκληρώσει μαθήματα·

τίτλος, θέση, πλήρες όνομα επιστημονικός επόπτης·

πόλη και έτος εργασίας φυσικά.

Στο τέλος της εργασίας, πρέπει να αναφέρετε τη βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε (επώνυμο και αρχικά του συγγραφέα, πλήρης τίτλος του βιβλίου, εκδότης και έτος έκδοσης). Η ολοκληρωμένη εργασία του μαθήματος πρέπει να υπογραφεί, να έχει ημερομηνία και να υποβληθεί για εξέταση από τη σχολή αλληλογραφίας. Η πρόσβαση στην άμυνα είναι η βάση για την κλήση ενός μαθητή σε μια συνεδρία εργαστηριακών εξετάσεων.

Εάν το έργο πληροί τις απαιτήσεις για αυτό, τότε ο διευθυντής επιτρέπει την υπεράσπιση του. Η εργασία που αναγνωρίζεται ότι δεν πληροί τις απαιτήσεις επιστρέφεται στον μαθητή για αναθεώρηση.

Υπεράσπιση μαθημάτων από φοιτητές ΔΕΠ εξ αποστάσεως εκπαίδευσημπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια της συνεδρίας. Τα αποτελέσματα της άμυνας αξιολογούνται με σύστημα τεσσάρων βαθμών: «άριστο», «καλό», «ικανοποιητικό», «μη ικανοποιητικό». Ο υπεύθυνος έργου τοποθετεί την αξιολόγηση στη σελίδα τίτλου της εργασίας, στο δελτίο αναφοράς του μαθητή και την πιστοποιεί με υπογραφή. Δίνονται μόνο θετικές βαθμολογίες.

Εάν ένας μαθητής λάβει μη ικανοποιητικό βαθμό, πρέπει να κάνει ξανά την εργασία σύμφωνα με νέο θέμαή ανακυκλώστε το παλιό.

3. Επιλογή εργασίας και αρχικών δεδομένων

Η επιλογή ανάθεσης για τα μαθήματα καθορίζεται από τον αριθμό στη λίστα της ομάδας μελέτης (από τον αριθμό στο ημερολόγιο της ομάδας). Ο αριθμός επιλογής υποδεικνύεται στη σελίδα τίτλου της εργασίας του μαθήματος. Ανάλογα με το έτος που μπήκαν οι μαθητές στην εκπαίδευση (εγγραφές 2010, 2011 κ.λπ.), τα αρχικά δεδομένα για τους υπολογισμούς (θερμοκρασία ατμοσφαιρικός αέραςκαι σε εσωτερικούς χώρους, οι διαστάσεις του δωματίου και των ανοιγμάτων, οι παράμετροι του εύφλεκτου φορτίου κ.λπ.) δίνονται στους πίνακες 1-5 (Παράρτημα 2).

Τα δεδομένα που λαμβάνονται με χρήση μοντελοποίησης υπολογιστή και είναι απαραίτητα για την ολοκλήρωση του Κεφαλαίου 3 παρέχονται ξεχωριστά για κάθε επιλογή. ηλεκτρονική μορφήστη διάλεξη προσανατολισμού για τον κλάδο.

Πρόσθετα δεδομένα για όλες τις επιλογές:

κρίσιμη θερμοκρασία για υαλοπίνακες - 300°C;

αριθμός ανοιγμάτων - 2 (παράθυρα και πόρτα).

μηχανικός αερισμός κατά του καπνού - απουσιάζει.

αυτόματη εγκατάσταση πυρόσβεσης (AUP) - απουσία.

αποδεχτείτε όλες τις άλλες μη καθορισμένες παραμέτρους ως προεπιλογή.

Συντομογραφίες, που υιοθετήθηκε κατά την παρουσίαση του μαθήματος «Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς»:

OFP - κίνδυνοι πυρκαγιάς.

PDZ - μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή κινδύνου πυρκαγιάς.

PPR - επίπεδο ίσων πιέσεων (ουδέτερο επίπεδο).

Το GM είναι ένα εύφλεκτο υλικό.

1. Σύμφωνα με την επιλογή ανάθεσης στο Κεφάλαιο 1 της εργασίας του μαθήματος, υπολογίστε τις αρχικές παραμέτρους του εύφλεκτου φορτίου στο εν λόγω δωμάτιο.

2. Σχεδιάστε ένα σχέδιο του κτιρίου, υποδείξτε στο σχέδιο τις διαστάσεις του δωματίου και το εύφλεκτο φορτίο.

Στο Κεφάλαιο 2, δώστε μια περιγραφή του συστήματος διαφορικών εξισώσεων βάσει του οποίου δημιουργήθηκε ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο πυρκαγιάς σε ένα δωμάτιο, με πλήρη εξήγηση όλων των φυσικών μεγεθών που περιλαμβάνονται σε αυτό.

Σύμφωνα με την επιλογή ανάθεσης για εργασία μαθημάτων, πάρτε από τον δάσκαλο έτοιμα πινακοειδή δεδομένα (Πίνακας 1) σχετικά με τη δυναμική της ανάπτυξης των μέσων ογκομετρικών τιμών RPP κατά την ελεύθερη ανάπτυξη πυρκαγιάς, που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογιστή INTMODEL , το οποίο υλοποιεί ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο πυρκαγιάς σε δωμάτιο.

5. Με βάση τα δεδομένα του πίνακα, να κατασκευάσετε τις αντίστοιχες γραφικές εξαρτήσεις των παραμέτρων του μέσου όγκου από το χρόνο ανάπτυξης της πυρκαγιάς: m (t);

μm(t); l προβολή(t); (t); (t); (t); με m(t); Y*(t); S(t); G σε (t); G g (t); DP(t).

6. Κάντε μια περιγραφή και συγκριτικά συμπεράσματα με βάση τα γραφήματα που προέκυψαν, εξηγήστε τα άλματα στα γραφήματα (αν υπάρχουν).

7. Με γνώμονα τα δεδομένα που υπολογίζονται με χρήση προγράμματος υπολογιστή και τις γραφικές εξαρτήσεις των γενικών φυσικών ιδιοτήτων στον χρόνο, στο Κεφάλαιο 4 της εργασίας μαθήματος, χαρακτηρίστε τη δυναμική της ανάπτυξης μεμονωμένων γενικών φυσικών ιδιοτήτων, την ακολουθία εμφάνισης διαφόρων γεγονότων, και γενικά περιγράφουν την πρόβλεψη για την εξέλιξη μιας πυρκαγιάς.

Προσδιορίστε την κρίσιμη διάρκεια μιας πυρκαγιάς με βάση την προϋπόθεση ότι κάθε κίνδυνος πυρκαγιάς φθάνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη (μέσος όγκος) τιμή και τον απαιτούμενο χρόνο για την εκκένωση ατόμων από τις εν λόγω εγκαταστάσεις:

α) σύμφωνα με δεδομένα μαθηματικής μοντελοποίησης (συνοψίστε τα αποτελέσματα στον Πίνακα 2).

β) σύμφωνα με τη μεθοδολογία για τον προσδιορισμό του χρόνου από την έναρξη μιας πυρκαγιάς έως τον αποκλεισμό των οδών εκκένωσης ως αποτέλεσμα της εξάπλωσης επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς σε αυτές σύμφωνα με το Παράρτημα αριθ. της Ρωσίας με ημερομηνία 10 Ιουλίου 2009 Αρ. 404 στην παράγραφο 33 (Μέθοδοι προσδιορισμού των εκτιμώμενων τιμών κινδύνου πυρκαγιάς σε εγκαταστάσεις παραγωγής).

Τα ληφθέντα αποτελέσματα υπολογισμού θα αντικατοπτρίζονται στο Κεφάλαιο 4 της εργασίας του μαθήματος και θα εξαχθούν συμπεράσματα: ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ αυτών των μεθόδων, τι μπορεί να εξηγήσει τη διαφορά στα αποτελέσματα υπολογισμού.

9. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του Πίνακα 2, εξάγετε ένα συμπέρασμα σχετικά με την έγκαιρη απόκριση των ανιχνευτών πυρκαγιάς που είναι εγκατεστημένοι στο δωμάτιο. Σε περίπτωση αναποτελεσματικής εργασίας τους, προσφέρετέ τους εναλλακτική αντικατάσταση (Παράρτημα 3).

10. Υπολογίστε τις παραμέτρους των γενικών φυσικών ιδιοτήτων για το επίπεδο της περιοχής εργασίας (γενικές φυσικές ιδιότητες l) με την ελεύθερη ανάπτυξη πυρκαγιάς τη στιγμή των 11 λεπτών, σύμφωνα με τον τύπο:

(GPP l - GPP 0) = (GPP m - GPP 0) Z,

όπου RPP l είναι η τοπική τιμή του RPP.

RFP 0 - αρχική τιμή RFP.

RFP m - μέση τιμή όγκου του παράγοντα κινδύνου πυρκαγιάς - αδιάστατη παράμετρος που υπολογίζεται από τον τύπο:

, στο H £ 6 m,

Οπου η- ύψος της περιοχής εργασίας, m.

Ν- ύψος δωματίου, m.

11. Εισαγάγετε τα αποτελέσματα των υπολογισμών των γενικών φυσικών χαρακτηριστικών για το επίπεδο της περιοχής εργασίας στον πίνακα του Κεφαλαίου 5 της εργασίας του μαθήματος.

12. Με βάση τους υπολογισμούς που ελήφθησαν για χρόνο 11 λεπτών:

α) παρέχει ένα διάγραμμα ανταλλαγής αερίων στο δωμάτιο για χρόνο ανάπτυξης πυρκαγιάς 11 λεπτών με ελεύθερη ανάπτυξη της φωτιάς.

β) παρέχει λεπτομερή περιγραφή της επιχειρησιακής κατάστασης κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς σύμφωνα με τους υπολογισμούς φυσικής ασφάλειας για το επίπεδο του χώρου εργασίας, προτείνει μέτρα για την ασφαλή εκκένωση των ανθρώπων.

13. Εξάγετε ένα γενικό συμπέρασμα για την εργασία του μαθήματος. Η έξοδος θα πρέπει να περιλαμβάνει:

ΕΝΑ) σύντομη περιγραφήαντικείμενο;

β) ανάλυση του RPP που έφτασε τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή του στα 11 λεπτά με ελεύθερη ανάπτυξη της φωτιάς.

γ) σύγκριση του κρίσιμου χρόνου για την έναρξη των ορίων έκτακτης ανάγκης για επικίνδυνους παράγοντες πυρκαγιάς σύμφωνα με τους υπολογισμούς του προγράμματος υπολογιστή INTMODEL και τη μεθοδολογία για τον προσδιορισμό του χρόνου από την έναρξη μιας πυρκαγιάς έως το κλείδωμα των οδών εκκένωσης ως αποτέλεσμα της εξάπλωσης των επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς για αυτούς σύμφωνα με το Παράρτημα αριθ.

δ) ανάλυση της έγκαιρης απόκρισης των ανιχνευτών πυρκαγιάς που είναι εγκατεστημένοι στις εγκαταστάσεις, εάν είναι απαραίτητο, προτάσεις για την αντικατάστασή τους.

ε) περιγραφή των ενεργειών του προσωπικού της εγκατάστασης σε περίπτωση πυρκαγιάς, με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν κατά τους υπολογισμούς·

στ) περιγραφή των ενεργειών των πυροσβεστικών τμημάτων, με βάση την υπόθεση ότι ο χρόνος άφιξής τους είναι 10 λεπτά από την έναρξη της πυρκαγιάς.

ζ) συστάσεις προς τον ιδιοκτήτη των χώρων και τα πυροσβεστικά συνεργεία για τη διασφάλιση της ασφαλούς εκκένωσης σε περίπτωση πυρκαγιάς στις εγκαταστάσεις. Οι συστάσεις θα πρέπει να συνδέονται με τα αποτελέσματα της πρόβλεψης της δυναμικής της γενικής φυσικής κατάστασης για ένα δεδομένο δωμάτιο.

η) συμπέρασμα σχετικά με τη σκοπιμότητα και τις προοπτικές χρήσης προγραμμάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών για τον υπολογισμό της δυναμικής των φυσικών ιδιοτήτων κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς.

14. Στο τέλος της εργασίας του μαθήματος, δώστε μια λίστα με τη χρησιμοποιημένη βιβλιογραφία.

5. Δείγμα μαθημάτων

EMERCOM ΤΗΣ ΡΩΣΙΑΣ

Ομοσπονδιακό κρατικό προϋπολογισμό εκπαιδευτικό

ίδρυμα τριτοβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης

«Ουραλικό Ινστιτούτο Κρατικής Πυροσβεστικής Υπηρεσίας

Υπουργείο Πολιτικής Άμυνας της Ρωσικής Ομοσπονδίας,

καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και ανακούφιση από καταστροφές»

Τμήμα Φυσικής και Μεταφοράς Θερμότητας

ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Θέμα: Πρόβλεψη κινδύνων πυρκαγιάς σε αποθήκη

Επιλογή Νο. 35

Ολοκληρώθηκε το:

μαθητής της ομάδας εκπαίδευσης Z-461

Ανώτερος Υπολοχαγός της Εσωτερικής Υπηρεσίας Ivanov I.I.

Τετραγωνισμένος:

ανώτερος λέκτορας του τμήματος

Φυσικής και Μεταφοράς Θερμότητας, Ph.D., Πλοίαρχος Εσωτερικής Υπηρεσίας

Subacheva A.A.

Εκατερίνμπουργκ

για μαθήματα

στην πειθαρχία "Πρόβλεψη επικίνδυνων παραγόντων πυρκαγιάς"

Ακροατής Ιβάνοφ Ιβάν Ιβάνοβιτς

Επιλογή Αρ. 35 Λοιπόν 4 Ομάδα Ζ-461

Όνομα αντικειμένου: αποθήκη μπάλες βαμβακιού

Αρχικά στοιχεία

Μπλοκ ατμόσφαιρα
πίεση, mm. rt. Τέχνη.		θερμοκρασία, 0 C
Δωμάτιο μπλοκ
		ύψος, m
πλάτος, m		θερμοκρασία, 0 C
άνοιγμα 1 - standard (πόρτα)
κάτω κόψιμο, m		∑ πλάτος, m
top cut, m		άνοιγμα, 0 C
άνοιγμα 2 - στάνταρ (παράθυρα)
∑ πλάτος, m		κάτω κόψιμο, m
άνοιγμα, 0 C		top cut, m
είδος εύφλεκτου υλικού	μπάλες βαμβακιού	εκπομπή καπνού Np*m 2 /kg
		Έκλυση CO, kg/kg
πλάτος, m		Αποδέσμευση CO 2, kg/kg
ποσότητα GN, kg		ειδικό ποσοστό εξουθένωσης, kg/m 2 *s
απελευθέρωση θερμότητας MJ/kg		ταχύτητα διάδοσης φλόγας, m/s
		κατανάλωση οξυγόνου kg/kg

Ημερομηνία λήξης: "____"__________

Ακροατής___________________ Αρχηγός_________________

1. Αρχικά στοιχεία

Το πυροσβεστικό δωμάτιο βρίσκεται σε μονώροφο κτίριο. Το κτίριο είναι κατασκευασμένο από προκατασκευασμένες κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα και τούβλα. Στο κτίριο, μαζί με τους χώρους της αποθήκης, υπάρχουν δύο αίθουσες εργασίας. Και τα δύο δωμάτια χωρίζονται από την αποθήκη με πυροτοιχείο. Το σχέδιο τοποθεσίας φαίνεται στο Σχήμα 1.

(Πρέπει να αναφέρετε στο διάγραμμα τις διαστάσεις του δωματίου και την εκτιμώμενη μάζα του εύφλεκτου φορτίου σύμφωνα με την επιλογή σας!)

Ρύζι. 1. Σχέδιο δόμησης

Διαστάσεις αποθήκης:

μήκος l 1 = 60 m;

πλάτος l 2 = 24 m;

ύψος 2h = 6 m.

Υπάρχουν 10 πανομοιότυπα ανοίγματα παραθύρων στους εξωτερικούς τοίχους της αποθήκης. Η απόσταση από το δάπεδο έως το κάτω άκρο κάθε ανοίγματος παραθύρου είναι Y H = 1,2 m. Η απόσταση από το δάπεδο μέχρι το άνω άκρο του ανοίγματος είναι Y B = 2,4 m των ανοιγμάτων παραθύρων είναι κατασκευασμένο από συνηθισμένο γυαλί. Το τζάμι καταστρέφεται σε μια μέση ογκομετρική θερμοκρασία αερίου στο δωμάτιο 300°C.

Οι χώροι της αποθήκης διαχωρίζονται από τους χώρους εργασίας με πυροσβεστικές πόρτες, το πλάτος και το ύψος των οποίων είναι 3 m Σε περίπτωση πυρκαγιάς, τα ανοίγματα αυτά είναι κλειστά. Οι χώροι της αποθήκης έχουν μία πόρτα που τη συνδέει με το εξωτερικό περιβάλλον. Το πλάτος του ανοίγματος είναι 3,6 m Η απόσταση από το δάπεδο μέχρι το πάνω άκρο της πόρτας είναι Y in = 3, Y n = 0. Σε περίπτωση πυρκαγιάς, αυτή η πόρτα είναι ανοιχτή, δηλ. θερμοκρασία ανοίγματος 20 0 C.

Τα δάπεδα είναι τσιμεντένια, με ασφαλτική επένδυση.

Εύφλεκτο υλικόαντιπροσωπεύει το βαμβάκι σε μπάλες. Κλάσμα της περιοχής που καταλαμβάνεται από εύφλεκτο φορτίο (FL) = 30%.

Η επιφάνεια δαπέδου που καταλαμβάνει το GN καθορίζεται από τον τύπο:

Οπου − επιφάνεια δαπέδου.

Η ποσότητα του καύσιμου υλικού ανά 1 P 0 = 10. Η συνολική μάζα του καύσιμου υλικού.

Η καύση ξεκινά στο κέντρο της ορθογώνιας περιοχής που καταλαμβάνει το GM. Διαστάσεις αυτού του ιστότοπου:

Οι ιδιότητες του GN χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες τιμές:

θερμογόνος δύναμη Q = 16,7;

ποσοστό ειδικής εξουθένωσης = 0,0167;

την ταχύτητα διάδοσης της φλόγας στην επιφάνεια του GM·

ικανότητα παραγωγής καπνού D = 0,6;

κατανάλωση οξυγόνου = 1,15;

εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα = 0,578;

απελευθέρωση μονοξειδίου του άνθρακα = 0,0052.

Δεν υπάρχει μηχανικός αερισμός στις εγκαταστάσεις. Ο φυσικός αερισμός πραγματοποιείται μέσω των ανοιγμάτων θυρών και παραθύρων.

Κεντρική θέρμανση νερού.

Εξωτερικές ατμοσφαιρικές συνθήκες:

δεν υπάρχει άνεμος, εξωτερική θερμοκρασία 20 0 C = 293 K (σύμφωνα με την επιλεγμένη επιλογή).

πίεση (στο επίπεδο Y=h) P a = 760 mm. rt. Τέχνη, δηλ. = 101300 Pa.

Παράμετροι της κατάστασης του περιβάλλοντος αερίου σε εσωτερικούς χώρους πριν από μια πυρκαγιά:

T = 293 K (σύμφωνα με την επιλεγμένη επιλογή).

P = 101300 Pa;

Άλλες επιλογές:

κρίσιμη θερμοκρασία για υαλοπίνακες - 300 o C;

υλικό των κατασκευών εγκλεισμού - οπλισμένο σκυρόδεμα και τούβλο.

θερμοκρασία δωματίου - 20 o C;

αυτόματο σύστημα πυρόσβεσης - απουσιάζει.

μηχανικός αερισμός κατά του καπνού - απουσιάζει.

2. Περιγραφή του ολοκληρωτικού μαθηματικού μοντέλου ελεύθερης ανάπτυξης πυρκαγιάς σε αποθήκη

Αναπτύχθηκε ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο πυρκαγιάς σε εσωτερικούς χώρους με βάση τις εξισώσεις πυρκαγιάς που εκτίθενται στις εργασίες. Αυτές οι εξισώσεις προκύπτουν από τους βασικούς νόμους της φυσικής: τον νόμο της διατήρησης της ύλης και τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής για ένα ανοιχτό σύστημα και περιλαμβάνουν:

εξίσωση ισορροπίας υλικών του αερίου περιβάλλοντος στο δωμάτιο:

V(dс m/dф) = G B + w - G r , (1)

όπου V είναι ο όγκος του δωματίου, m 3; c m είναι η μέση ογκομετρική πυκνότητα του αερίου μέσου kg/m 3 . f - χρόνος, s; G B και G r - ρυθμοί ροής μάζας αέρα που εισέρχεται στο δωμάτιο και αερίων που εξέρχονται από το δωμάτιο, kg/s. w είναι ο ρυθμός μάζας καύσης του καύσιμου φορτίου, kg/s.

εξίσωση ισορροπίας οξυγόνου:

Vd(p 1)/dф = x 1в G B - x 1 n 1 G r - w L 1 Yu, (2)

όπου x 1 είναι η μέση ογκομετρική συγκέντρωση μάζας οξυγόνου στο δωμάτιο. x 1b - συγκέντρωση οξυγόνου στα καυσαέρια. n 1 - συντελεστής λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά στη συγκέντρωση οξυγόνου στα καυσαέρια x 1g από τη μέση τιμή όγκου x 1, n 1 = x 1g / x 1. L 1 - ρυθμός κατανάλωσης οξυγόνου κατά την καύση, p 1 - μερική πυκνότητα οξυγόνου στο δωμάτιο.

εξίσωση ισοζυγίου προϊόντων καύσης:

Vd(p 2)/dф = w L 2 Yu - x 2 n 2 G r, (3)

όπου X i είναι η μέση συγκέντρωση όγκου του i-ου προϊόντος καύσης. L i - ρυθμός απελευθέρωσης του i-ου προϊόντος καύσης (CO, CO2). n i - συντελεστής που λαμβάνει υπόψη τη διαφορά μεταξύ της συγκέντρωσης του i-ου προϊόντος στα καυσαέρια x iг από τη μέση τιμή όγκου x i, n i = x iг /х i. p 2 - μερική πυκνότητα προϊόντων καύσης στο δωμάτιο.

Εξίσωση ισορροπίας για την οπτική ποσότητα καπνού σε ένα δωμάτιο:

Vd ()/d = Dsh - n 4 G r / r m - k c S w , (4)

πού είναι η μέση οπτική πυκνότητα του καπνού ως προς τον όγκο; D - ικανότητα σχηματισμού καπνού του GM. n 4 - συντελεστής που λαμβάνει υπόψη τη διαφορά μεταξύ της συγκέντρωσης καπνού στα θερμαινόμενα αέρια που εξέρχονται από το δωμάτιο από τη μέση ογκομετρική συγκέντρωση οπτικού καπνού, n4= m mg / m m.

εξίσωση ενεργειακού ισοζυγίου U:

dU/dф = hQ p n w + i g w + C rv T σε G σε - C r T m m G r - Q w , (5)

όπου P m είναι η μέση πίεση όγκου στο δωμάτιο, Pa; C p m, T m - μέσες ογκομετρικές τιμές ισοβαρικής θερμοχωρητικότητας και θερμοκρασίας δωματίου. Q σελn- χαμηλότερη θερμότητα λειτουργίας καύσης GN, J/kg; Срв, Тв - ισοβαρική θερμοχωρητικότητα και θερμοκρασία εισερχόμενου αέρα, K; i g - ενθαλπία αεριοποίησης προϊόντων καύσης GN, J/kg. m είναι ένας συντελεστής που λαμβάνει υπόψη τη διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας T και της ισοβαρικής θερμοχωρητικότητας C rg των καυσαερίων από τη μέση θερμοκρασία όγκου Tm και τη μέση ισοβαρική θερμοχωρητικότητα του όγκου Crm,

m = Cr T g /C r m T m;

Yu - συντελεστής πληρότητας καύσης GN. Q w - ροή θερμότητας στον φράκτη, W.

Η μέση θερμοκρασία όγκου T m σχετίζεται με τη μέση πίεση όγκου P m και την πυκνότητα p m από την εξίσωση της κατάστασης του αέριου περιβάλλοντος στο δωμάτιο:

P m = c m R m T m . (6)

Η εξίσωση του ισοζυγίου υλικού μιας πυρκαγιάς, λαμβάνοντας υπόψη τη λειτουργία του συστήματος μηχανικού αερισμού τροφοδοσίας και εξαγωγής, καθώς και λαμβάνοντας υπόψη τη λειτουργία του ογκομετρικού συστήματος πυρόσβεσης με αδρανές αέριο, θα λάβει την ακόλουθη μορφή:

VdP m / dф = w + G B - G r + G pr - G out + G out, (7)

Το παραπάνω σύστημα εξισώσεων λύνεται αριθμητικά με χρήση προγράμματος υπολογιστή. Ένα παράδειγμα είναι το πρόγραμμα INTMODEL.

. Υπολογισμός της δυναμικής της γενικής φυσικής μεταφοράς με χρήση του προγράμματος υπολογιστή INTMODEL

Αποτελέσματα προσομοίωσης υπολογιστή

Το εκπαιδευτικό πρόγραμμα υπολογιστή INTMODEL υλοποιεί το μαθηματικό μοντέλο πυρκαγιάς που περιγράφηκε παραπάνω και έχει σχεδιαστεί για να υπολογίζει τη δυναμική της ανάπτυξης πυρκαγιάς υγρών και στερεών εύφλεκτων ουσιών και υλικών σε ένα δωμάτιο. Το πρόγραμμα σάς επιτρέπει να λάβετε υπόψη το άνοιγμα των ανοιγμάτων, τη λειτουργία των συστημάτων μηχανικού αερισμού και την ογκομετρική κατάσβεση πυρκαγιάς με αδρανές αέριο, και επίσης λαμβάνει υπόψη το ισοζύγιο οξυγόνου της φωτιάς, σας επιτρέπει να υπολογίσετε τη συγκέντρωση οξειδίων του άνθρακα CO και CO 2, το περιεχόμενο καπνού του δωματίου και το εύρος ορατότητας σε αυτό.

Πίνακας 1. Δυναμική ανάπτυξης παραμέτρων του αερίου περιβάλλοντος στο δωμάτιο και συντεταγμένες του PRD

Χρόνος, ελάχιστη Θερμοκρασία t m , 0 C Οπτική πυκνότητα καπνού μ m , Np/m Εύρος ορατότητας l m , m ,

wt.%,

wt.%, wt.%s m, kg/m 3 Ουδέτερο επίπεδο - PDP Y*, mG in, kg/sG g, kg/sDP, PaS po, m 2

Αλλαγή των μέσων ογκομετρικών παραμέτρων του περιβάλλοντος αερίου με την πάροδο του χρόνου

Ρύζι. 2. Μεταβολή της μέσης ογκομετρικής θερμοκρασίας του αερίου μέσου με την πάροδο του χρόνου

Περιγραφή γραφήματος:Η αύξηση της θερμοκρασίας στα πρώτα 22 λεπτά της πυρκαγιάς μπορεί να εξηγηθεί από την καύση στη λειτουργία PRN, η οποία οφείλεται στην επαρκή περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο δωμάτιο. Από το 23ο λεπτό η φωτιά περνάει σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης λόγω σημαντικής μείωσης της συγκέντρωσης οξυγόνου. Από 23 λεπτά έως 50 λεπτά, η ένταση της καύσης μειώνεται συνεχώς, παρά τη συνεχιζόμενη αύξηση της περιοχής καύσης. Ξεκινώντας από το 50ο λεπτό, η φωτιά περνά και πάλι στη λειτουργία PRN, η οποία σχετίζεται με αύξηση της συγκέντρωσης οξυγόνου ως αποτέλεσμα της καύσης του εύφλεκτου φορτίου.

Συμπεράσματα σύμφωνα με το πρόγραμμα:Στο γράφημα θερμοκρασίας μπορούμε να διακρίνουμε χονδρικά 3 στάδια ανάπτυξης πυρκαγιάς. Το πρώτο στάδιο είναι η αύξηση της θερμοκρασίας (έως 22 λεπτά περίπου), το δεύτερο είναι το σχεδόν στατικό στάδιο (από 23 λεπτά έως 50 λεπτά) και το τρίτο είναι το στάδιο αποσύνθεσης (από 50 λεπτά έως την πλήρη καύση του καύσιμου υλικού φορτίο).

Ρύζι. 3. Αλλαγή στην οπτική πυκνότητα του καπνού με την πάροδο του χρόνου

Περιγραφή γραφήματος:Στο αρχικό στάδιο της πυρκαγιάς, απελευθερώνεται καπνός ασήμαντο, η πληρότητα της καύσης είναι μέγιστη. Βασικά, ο καπνός αρχίζει να απελευθερώνεται μετά από 22 λεπτά από την έναρξη της πυρκαγιάς και το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο για τη μέση ογκομετρική τιμή της πυκνότητας καπνού θα ξεπεραστεί σε περίπου 34 λεπτά. Ξεκινώντας από τα 52 λεπτά, με τη μετάβαση στη λειτουργία εξασθένισης, ο καπνός μειώνεται.

Συμπεράσματα σύμφωνα με το πρόγραμμα:Η εκπομπή σημαντικών ποσοτήτων καπνού ξεκίνησε μόνο με τη μετάβαση της φωτιάς στη λειτουργία ελέγχου πυρκαγιάς. Ο κίνδυνος μειωμένης ορατότητας στον καπνό σε αυτό το δωμάτιο είναι μικρός - το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο θα ξεπεραστεί περίπου μόνο μετά από 34 λεπτά από την έναρξη της πυρκαγιάς, κάτι που μπορεί επίσης να εξηγηθεί από την παρουσία μεγάλων ανοιχτών ανοιγμάτων στο δωμάτιο (πόρτες) .

Ρύζι. 4. Αλλαγή στο εύρος ορατότητας σε εσωτερικούς χώρους με την πάροδο του χρόνου

Περιγραφή γραφήματος:Κατά τη διάρκεια 26 λεπτών ανάπτυξης πυρκαγιάς, το εύρος ορατότητας στην καύση παραμένει ικανοποιητικό. Με τη μετάβαση στη λειτουργία PRV, η ορατότητα σε ένα φλεγόμενο δωμάτιο επιδεινώνεται γρήγορα.

Συμπεράσματα σύμφωνα με το πρόγραμμα:Το εύρος ορατότητας σχετίζεται με την οπτική πυκνότητα του καπνού κατά την αναλογία. Δηλαδή, το εύρος ορατότητας είναι αντιστρόφως ανάλογο με την οπτική πυκνότητα του καπνού, οπότε όσο αυξάνεται ο καπνός, το εύρος ορατότητας μειώνεται και αντίστροφα.

Ρύζι. 5. Μεταβολή της μέσης συγκέντρωσης οξυγόνου σε όγκο με την πάροδο του χρόνου

Περιγραφή γραφήματος:Στα πρώτα 9 λεπτά ανάπτυξης πυρκαγιάς (αρχικό στάδιο), η μέση συγκέντρωση όγκου του οξυγόνου παραμένει σχεδόν αμετάβλητη, δηλ. Η κατανάλωση οξυγόνου από τη φλόγα είναι χαμηλή, γεγονός που μπορεί να εξηγηθεί από το μικρό μέγεθος του κέντρου καύσης αυτή τη στιγμή. Καθώς αυξάνεται η περιοχή καύσης, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο δωμάτιο μειώνεται. Από περίπου 25 λεπτά από την έναρξη της καύσης, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο σταθεροποιείται στο επίπεδο 10-12 wt.% και παραμένει σχεδόν αμετάβλητη μέχρι περίπου το 49ο λεπτό της φωτιάς. Έτσι, από το 25ο έως το 49ο λεπτό, εφαρμόζεται η λειτουργία PRV στην αίθουσα, δηλ. καύση σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου. Ξεκινώντας από το 50ο λεπτό, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο αυξάνεται, η οποία αντιστοιχεί στο στάδιο της αποσύνθεσης, στο οποίο ο εισερχόμενος αέρας γεμίζει ξανά το δωμάτιο σταδιακά.

Συμπεράσματα σύμφωνα με το πρόγραμμα:Το γράφημα συγκέντρωσης οξυγόνου, παρόμοιο με το γράφημα θερμοκρασίας, σας επιτρέπει να προσδιορίσετε στιγμές αλλαγής στους τρόπους και στα στάδια καύσης. Η στιγμή που η υπέρβαση του μέγιστου επιτρεπόμενου ορίου για το οξυγόνο δεν μπορεί να παρακολουθηθεί σε αυτό το γράφημα για να γίνει αυτό, θα χρειαστεί να υπολογίσετε εκ νέου το κλάσμα μάζας του οξυγόνου στη μερική του πυκνότητα χρησιμοποιώντας την τιμή της μέσης πυκνότητας όγκου του αερίου και τον τύπο. .

Ρύζι. 6. Μεταβολή της μέσης ογκομετρικής συγκέντρωσης CO κατά την ανάπτυξη πυρκαγιάς

Περιγραφή γραφήματος: βγάλτε μια περιγραφή και συμπεράσματα από τα γραφήματα παρόμοια με τα παραπάνω.