Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении
Курсовая работа, 03 Апреля 2013, автор: пользователь скрыл имя
Описание работы
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.
Содержание работы
Введение……………………………………………………………………...3
Исходные данные………………………………………………………..4
Описание интегральной модели развития пожара в помещении…….6
Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении…………..7
Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей…………………………………...15
Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение………………………………………………16
Расчет огнестойкости ограждающих строительных конструкций с учетом параметров реального пожара………………………………….18
Исследовательский раздел, результаты расчетов и итоги
исследования…………………………………………………………………20
Литература……………………………………………………………………24
Файлы: 1 файл
Курсовая работа.docx
— 298.36 Кб (Скачать файл)Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Академия
Государственной
Кафедра инженерной теплофизики
и гидравлики
Курсовой проект по дисциплине:
«Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении»
Вариант № 54
(З. к. №10101)
Выполнил: слушатель 4 «Б» курса Кузнецов О. С.
Проверил:
Москва
2012 г.
Содержание
Введение…………………………………………………………
- Исходные данные………………………………………………………..4
- Описание интегральной модели развития пожара в помещении…….6
- Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении…………..7
- Определение критической продолжительности пожара и времени блокирования эвакуационных путей…………………………………...15
- Прогнозирование обстановки на пожаре к моменту прибытия первых подразделений на тушение………………………………………………16
- Расчет огнестойкости ограждающих строительных конструкций с учетом параметров реального пожара………………………………….18
- Исследовательский раздел, результаты расчетов и итоги
исследования………………………………………………
Литература……………………………………………………
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
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 виды моделей пожара характеризуются разным уровнем сложности. Для проведения расчетов динамики опасных факторов пожара в помещении выбираем интегральную математическую модель развития пожара в помещении.
- Исходные данные.
Помещение расположено в одноэтажном здании. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича. План здания показан на рис.1.
Рисунок 1. План помещения.
«1» – дверные проёмы; «2» – открытый оконный проём; «3» – закрытые оконные проемы; «0» – место загорания.
Размеры помещения в плане:
Длина l1= 12 м;
Ширина l2= 9 м;
Высота h= 3,6 м.
В наружных стенах складского помещения имеется 3 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема yн=0,8 м. Расстояние от пола до верхнего края проема yв=2,6 м. Ширина каждого оконного проема b = 2,0 м. Суммарная ширина закрытых оконных проемов Sв(закр)= 4 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление в закрытых окнах разрушается при среднеобъёмной температуре газовой среды в помещении, равной 300 0С. Соответственно ширина оконного проёма открытого при пожаре составляет Sв(откр)= 2 м.
Складское помещение имеет два дверных проема, соединяющий его с окружающей средой. Их высота Yв= 1,9 м, ширина bдв. =0,8 м. Их суммарная ширина Sв= 1,6 м. Расстояние от пола до нижнего края проема Yн=0. При пожаре эти проемы открыты.
Геометрические характеристики объекта указаны на рис. 1.
Полы бетонные, с асфальтовым покрытием. Горючий материал представляет собой бумагу в рулонах. Размер площадки, занятой горючим материалом: длинна – 10 м, ширина – 5 м. Количество горючего материала составляет 1100 кг.
Горение начинается в центре прямоугольной площадки, которую занимает горючий материал.
Свойства горючего материала характеризуется следующими величинами:
Теплота
сгорания…………………………………………… Qн=
15,1 МДж/кг
Удельная скорость выгорания………………………………Y0= 0,008 кг/(м2 ×с)
Скорость распространения пламени по поверхности горючего
материала…………………………………………………….
Дымообразующая способность………………………………D = 41 Нп×м2/кг
Потребление кислорода………………………………………LO2= -1,158 кг/кг
Выделение диоксида углерода……………………………….LСО2= 0,6635 кг/кг
Выделение оксида углерода………………………………….LСО= 0,1077 кг/кг
Внешние атмосферные условия:
ветер отсутствует;
температура наружного воздуха Тв= 292 К;
давление (на уровне Y=h) Ра=760 мм.рт.ст.= 101300 Па.
Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром такие же, как у наружного воздуха.
- Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в помещении.
Для расчета динамики опасных факторов пожара используем интегральную математическую модель развития пожара в помещении.
Согласно исходным данным в базовой системе дифференциальных уравнений следует положить, что
Gпр= 0; Gвыт= 0; Gов= 0; Q0= 0,
где Gпр и Gвыт – расходы приточного и вытяжного вентиляторов; Gов– расход газового огнетушащего вещества; Q0 – тепловой поток, излучаемый системой отопления.
Для пожара при заданных условиях можно принять в уравнении энергии, что
т.е. внутренняя энергия среды в помещении при пожаре практически остается неизменной.
С учетом сказанного система основных уравнений ИММП имеет вид:
где V – объем помещения, м3; Gв и Gг – массовые расходы поступающего воздуха и истекающих газов при естественном газообмене; Ψ – скорость газификации горючей нагрузки; rm,Tm,Pm – соответственно среднеобъемные плотность, температура и давление; η – полнота сгорания продуктов газификации горючего материала; QН – низшая теплота сгорания горючего материала; Cpa и Ta – изобарная теплоемкость и температура наружного воздуха; Qw – тепловой поток поглощаемый конструкциями; XO2 – среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении; LO2 – стехиометрическое соотношение «кислород-горючее»; XO2В – массовая концентрация кислорода в воздухе; mm –среднеобъемная оптическая плотность дыма, Нп/м; c=Хm/L – приведенная среднеобъемная концентрация продукта горения.
Для
прогнозирования использована интегральная
математическая модель пожара. Для
численного решения системы
- Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении
Для прогнозирования динамики опасных факторов пожара использована интегральная модель пожара, которую реализует программа INTMODEL, разработанная на кафедре ИТ и Г Академии ГПС МЧС России. В этой программе для численного решения системы дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта-Фельберга 4-5 порядка точности с переменным шагом.
Результаты расчета динамики опасных факторов пожара в заданном помещении представлены в таблицах 3.1 – 3.4.
Таблица 3.1
Время, мин. |
Т-pа, 0С |
Конц.О2, масс.% |
Задымл., Нп/м |
Дал. вид, м |
Конц.СО, масс.% |
Кнц.СО2, масс.% |
Конц.ОВ, масс.% |
0.0 |
19 |
23.000 |
0.000 |
15.00 |
0.000 |
0.000 |
77.000 |
1.0 |
20 |
22.990 |
0.000 |
15.00 |
0.001 |
0.005 |
76.994 |
2.0 |
27 |
22.914 |
0.003 |
15.00 |
0.007 |
0.045 |
76.948 |
3.0 |
44 |
22.709 |
0.011 |
15.00 |
0.025 |
0.152 |
76.824 |
4.0 |
68 |
22.344 |
0.022 |
15.00 |
0.056 |
0.343 |
76.602 |
5.0 |
100 |
21.795 |
0.038 |
15.00 |
0.102 |
0.631 |
76.268 |
6.0 |
144 |
21.030 |
0.062 |
15.00 |
0.168 |
1.037 |
75.797 |
7.0 |
201 |
19.971 |
0.108 |
15.00 |
0.262 |
1.613 |
75.128 |
7.7 |
250 |
19.002 |
0.174 |
13.64 |
0.351 |
2.165 |
74.487 |
8.0 |
266 |
18.864 |
0.207 |
11.47 |
0.368 |
2.264 |
74.372 |
8.6 |
300 |
18.396 |
0.276 |
8.62 |
0.416 |
2.566 |
74.023 |
9.0 |
310 |
18.497 |
0.296 |
8.04 |
0.411 |
2.532 |
74.062 |
10.0 |
350 |
18.007 |
0.362 |
6.57 |
0.462 |
2.847 |
73.696 |
11.0 |
403 |
17.065 |
0.571 |
4.17 |
0.570 |
3.513 |
72.923 |
12.0 |
450 |
16.091 |
0.941 |
2.53 |
0.700 |
4.315 |
71.992 |
13.0 |
480 |
15.354 |
1.386 |
1.72 |
0.818 |
5.038 |
71.153 |
13.7 |
486 |
15.138 |
1.597 |
1.49 |
0.861 |
5.303 |
70.846 |
14.0 |
487 |
15.107 |
1.642 |
1.45 |
0.868 |
5.350 |
70.791 |
15.0 |
487 |
15.080 |
1.687 |
1.41 |
0.876 |
5.396 |
70.738 |
16.0 |
487 |
15.079 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.399 |
70.734 |
17.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
18.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
19.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
20.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
21.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
22.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
23.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
24.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
25.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
26.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
27.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
28.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
29.0 |
487 |
15.078 |
1.691 |
1.41 |
0.876 |
5.400 |
70.734 |
30.0 |
471 |
15.306 |
1.650 |
1.44 |
0.849 |
5.229 |
70.932 |
31.0 |
326 |
17.967 |
0.669 |
3.56 |
0.497 |
3.063 |
73.445 |
32.0 |
239 |
19.562 |
0.249 |
9.54 |
0.313 |
1.931 |
74.759 |
33.0 |
191 |
20.375 |
0.132 |
15.00 |
0.231 |
1.426 |
75.346 |
34.0 |
158 |
20.884 |
0.089 |
15.00 |
0.184 |
1.132 |
75.687 |
35.0 |
134 |
21.249 |
0.067 |
15.00 |
0.151 |
0.929 |
75.922 |
36.0 |
115 |
21.528 |
0.054 |
15.00 |
0.126 |
0.777 |
76.098 |
37.0 |
99 |
21.750 |
0.044 |
15.00 |
0.107 |
0.658 |
76.236 |
38.0 |
86 |
21.931 |
0.037 |
15.00 |
0.091 |
0.562 |
76.348 |
39.0 |
76 |
22.080 |
0.031 |
15.00 |
0.078 |
0.483 |
76.440 |
40.0 |
67 |
22.204 |
0.027 |
15.00 |
0.068 |
0.417 |
76.516 |
41.0 |
60 |
22.309 |
0.023 |
15.00 |
0.059 |
0.362 |
76.580 |
42.0 |
54 |
22.399 |
0.020 |
15.00 |
0.051 |
0.314 |
76.635 |
43.0 |
49 |
22.477 |
0.017 |
15.00 |
0.044 |
0.273 |
76.683 |
44.0 |
45 |
22.545 |
0.015 |
15.00 |
0.039 |
0.238 |
76.723 |
45.0 |
41 |
22.602 |
0.013 |
15.00 |
0.034 |
0.208 |
76.758 |
46.0 |
38 |
22.652 |
0.011 |
15.00 |
0.030 |
0.182 |
76.789 |
47.0 |
35 |
22.695 |
0.009 |
15.00 |
0.026 |
0.160 |
76.815 |
48.0 |
33 |
22.732 |
0.008 |
15.00 |
0.023 |
0.140 |
76.837 |
49.0 |
31 |
22.764 |
0.007 |
15.00 |
0.020 |
0.124 |
76.857 |
49.2 |
31 |
22.769 |
0.007 |
15.00 |
0.020 |
0.121 |
76.860 |
Таблица 3.2
Вpемя, мин |
Плотн. газа кг/м3 |
Избыт. давл., Па |
Высота ПРД, м |
Приток воздуха |
Истечение газа |
Скорость выгор., г/с | ||
м3/с |
кг/с |
м3/с |
кг/с | |||||
0.0 |
1.2095 |
0.00 |
1.36 |
0.003 |
0.004 |
0.003 |
0.004 |
0.0 |
1.0 |
1.2054 |
0.02 |
1.29 |
0.331 |
0.401 |
0.415 |
0.500 |
2.3 |
2.0 |
1.1765 |
0.17 |
1.27 |
0.921 |
1.114 |
1.217 |
1.432 |
9.1 |
3.0 |
1.1157 |
0.49 |
1.27 |
1.546 |
1.870 |
2.117 |
2.362 |
20.5 |
4.0 |
1.0370 |
0.90 |
1.27 |
2.084 |
2.521 |
2.993 |
3.104 |
37.3 |
5.0 |
0.9463 |
1.41 |
1.25 |
2.520 |
3.047 |
3.941 |
3.729 |
61.2 |
6.0 |
0.8475 |
2.00 |
1.24 |
2.877 |
3.480 |
4.992 |
4.231 |
95.5 |
7.0 |
0.7452 |
2.65 |
1.22 |
3.148 |
3.807 |
6.197 |
4.618 |
146.6 |
7.7 |
0.6752 |
3.14 |
1.20 |
3.287 |
3.975 |
7.129 |
4.814 |
197.1 |
8.0 |
0.6553 |
2.44 |
1.35 |
5.306 |
6.417 |
10.837 |
7.101 |
253.2 |
8.6 |
0.6162 |
2.68 |
1.34 |
5.384 |
6.512 |
11.736 |
7.232 |
300.8 |
9.0 |
0.6055 |
2.30 |
1.41 |
7.417 |
8.970 |
15.701 |
9.507 |
359.4 |
10.0 |
0.5671 |
2.55 |
1.40 |
7.424 |
8.979 |
17.118 |
9.708 |
433.4 |
11.0 |
0.5227 |
2.83 |
1.38 |
7.465 |
9.029 |
18.822 |
9.837 |
546.2 |
12.0 |
0.4888 |
3.05 |
1.37 |
7.486 |
9.054 |
20.246 |
9.896 |
670.5 |
13.0 |
0.4691 |
3.18 |
1.36 |
7.499 |
9.070 |
21.119 |
9.907 |
772.5 |
13.7 |
0.4653 |
3.20 |
1.36 |
7.513 |
9.086 |
21.265 |
9.898 |
798.0 |
14.0 |
0.4650 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.279 |
9.895 |
802.4 |
15.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.1 |
16.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
17.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
18.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
19.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
20.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
21.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
22.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
23.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
24.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
25.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
26.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
27.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
28.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
29.0 |
0.4648 |
3.20 |
1.36 |
7.516 |
9.090 |
21.288 |
9.895 |
805.3 |
30.0 |
0.4747 |
2.99 |
1.39 |
7.800 |
9.433 |
20.277 |
9.626 |
727.0 |
31.0 |
0.5896 |
2.19 |
1.44 |
7.894 |
9.547 |
15.497 |
9.138 |
358.1 |
32.0 |
0.6899 |
1.72 |
1.46 |
7.506 |
9.078 |
12.707 |
8.767 |
223.6 |
33.0 |
0.7615 |
1.42 |
1.48 |
7.133 |
8.627 |
11.007 |
8.382 |
161.7 |
34.0 |
0.8189 |
1.20 |
1.49 |
6.782 |
8.203 |
9.751 |
7.986 |
123.1 |
35.0 |
0.8680 |
1.02 |
1.50 |
6.437 |
7.785 |
8.738 |
7.585 |
95.8 |
36.0 |
0.9110 |
0.87 |
1.50 |
6.092 |
7.368 |
7.885 |
7.183 |
75.4 |
37.0 |
0.9490 |
0.74 |
1.51 |
5.750 |
6.954 |
7.148 |
6.784 |
59.8 |
38.0 |
0.9827 |
0.63 |
1.52 |
5.412 |
6.546 |
6.502 |
6.389 |
47.6 |
39.0 |
1.0125 |
0.54 |
1.52 |
5.081 |
6.145 |
5.928 |
6.002 |
38.0 |
40.0 |
1.0388 |
0.46 |
1.52 |
4.758 |
5.754 |
5.415 |
5.625 |
30.3 |
41.0 |
1.0621 |
0.40 |
1.53 |
4.437 |
5.367 |
4.961 |
5.269 |
24.2 |
42.0 |
1.0805 |
0.34 |
1.53 |
4.169 |
5.042 |
4.579 |
4.948 |
19.4 |
43.0 |
1.0972 |
0.30 |
1.53 |
3.903 |
4.721 |
4.225 |
4.636 |
15.5 |
44.0 |
1.1119 |
0.26 |
1.53 |
3.650 |
4.415 |
3.903 |
4.340 |
12.4 |
45.0 |
1.1247 |
0.22 |
1.53 |
3.411 |
4.126 |
3.609 |
4.059 |
9.9 |
46.0 |
1.1358 |
0.19 |
1.54 |
3.186 |
3.853 |
3.341 |
3.794 |
8.0 |
47.0 |
1.1455 |
0.17 |
1.54 |
2.974 |
3.596 |
3.095 |
3.545 |
6.4 |
48.0 |
1.1539 |
0.14 |
1.54 |
2.775 |
3.356 |
2.869 |
3.311 |
5.1 |
49.0 |
1.1612 |
0.12 |
1.54 |
2.588 |
3.130 |
2.662 |
3.091 |
4.1 |
49.2 |
1.1624 |
0.12 |
1.54 |
2.558 |
3.094 |
2.629 |
3.056 |
3.9 |