Курсовая работа (т): Прогнозирование опасных факторов пожара в канцелярии Федеральной почтовой службы

Прогнозирование опасных факторов пожара в канцелярии Федеральной почтовой службы

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

"МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.П. ОГАРЁВА"

Институт механики и энергетики

Кафедра безопасности жизнедеятельности

КУРСОВАЯ РАБОТА

Прогнозирование опасных факторов пожара в канцелярии Федеральной почтовой службы

Саранск 2015

Реферат

Курсовая работа содержит ___ листов, 9 рисунков, 3 таблицы, 6 источников.

ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА, АНАЛИЗ, ИНТЕГРАЛЬНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, НЕОБХОДИМОЕ ВРЕМЯ ЭВАКУАЦИИ.

Объектом курсовой работы является помещение канцелярии ФГБУ "ОТС ФПС по Республике Мордовия".

Цель курсовой работы - прогнозирование опасных факторов пожара в помещении канцелярии.

В процессе работы использовалась интегральная математическая модель начальной стадии пожара в помещении канцелярии, описывающая динамику опасных факторов пожара при воспламенении бумаги, мебели, отделочных материалов.

В результате работы прогнозированы опасные факторы пожара и рассчитано необходимое время эвакуации людей, усвоена методика прогнозирования ОФП с помощью компьютерной программы, реализующей интегральную математическую модель пожара; получены навыки пользования компьютерными программами при исследовании пожаров.

Содержание

Введение

1. Краткая характеристика объекта

2. Исходные данные

3. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в помещении

4. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

4.1 Изменение среднеобъемных параметров газовой среды во времени

4.2 Описание обстановки на пожаре в момент прибытия первого подразделения ГПС

5. Время достижения пороговых и критических значений ОФП

5.1 Необходимое время эвакуации из помещения по данным математического моделирования

5.2 Определение времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара

6. Расчет динамики ОФП для уровня рабочей зоны. Анализ обстановки на пожаре на момент прибытия первого подразделения ГПС

Заключение

Список используемых источников

Введение

Опасными факторами пожара (ОФП) считаются те, воздействие которых приводят к травме, отравлению или гибели людей, а также к материальному ущербу.

Расчет ОФП устанавливает динамику развитие пожара, до той стадии когда будет достигнуто предельно допустимое значение ОФП (значение ОФП, при котором его воздействие не представляет угрозы здоровью человека и угрозы ущерба имуществу). Расчет опасных факторов пожара необходимы для вычисления времени эвакуации и расчетов пожарного риска.

Научные методы прогнозирования ОФП основываются на математических моделях пожара. Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменение параметров состояния среды в помещении с течением времени, а также параметров состояния ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов (технологического) оборудования.

Объектом исследования является помещение канцелярии ФГБУ "ОТС ФПС по Республике Мордовия".

Предметом исследования являются закономерности процессов нарастания опасных факторов пожара в начальной его стадии в помещении канцелярии ФГБУ "ОТС ФПС по Республике Мордовия".

Целью работы является прогнозирование опасных факторов пожара в помещении канцелярии.

Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач:

дать характеристику объекта исследования;

обосновать выбор математической модели развития пожара в здании, описывающей динамику опасных факторов пожара;

рассчитать динамику опасных факторов пожара в помещении;

определить критическую продолжительность пожара и времени эвакуации людей из здания.

1. Краткая характеристика объекта

ФГБУ "ОТС ФПС по Республике Мордовия" расположено в северо-западной части г. Саранск по адресу: ул. Пушкина, 21 а.

Функциональным назначением организации является ремонт пожарной техники. Производственный процесс организован в одну смену (8.00 - 17.00).

Максимально возможное количество людей, находящихся одновременно на объекте, может составлять до 32 человек днём.

Здание 1984 года постройки, 2-хэтажное, II степени огнестойкости, размером в плане 25х67, высотой 6,5м. Стены, перегородки кирпичные, перекрытия и лестничный марш железобетонные, кровля мягкая. Из здания имеется 12 эвакуационных выходов, ведущих непосредственно наружу. Сообщение между этажами осуществляется по железобетонному лестничному маршу и металлической лестнице.

пожар опасный фактор эвакуационный

2. Исходные данные

Помещение канцелярии ФГБУ "ОТС ФПС по Республике Мордовия" расположено в двухэтажном здании. Здание построено из сборных железобетонных конструкций и кирпича.

Рисунок 1 - План помещения

* - место начала пожара

Размеры помещения:

длина l₁ = 5,5 м;

ширина l₂ = 4,1 м;

высота 2h = 3 м.

В наружных стенах помещения канцелярии имеется 2 одинаковых оконных проемов. Расстояние от пола до нижнего края каждого оконного проема Y_H = 0,8 м. Расстояние от пола до верхнего края проема Y_B = 2,6 м. Остекление оконных проемов выполнено из обычного стекла. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении, равной 300°С.

При пожаре эти проемы закрыты. Помещение канцелярии имеет один дверной проем, соединяющий его с приёмной. Ширина проема равна 0,8 м. Расстояние от пола до верхнего края дверного проема Y_в = 0,8, Y_н =0. При пожаре этот дверной проем открыт, т.е. температура вскрытия 20 ⁰C.

Горючий материал представляет собой бумагу, мебель, отделочные материалы. Доля площади, занятая горючей нагрузкой (ГН) = 70%.

Площадь пола, занятая ГН, находится по формуле:

=;

где  − площадь пола.

Количество горючего материала на 1 Р₀ = 10. Общая масса горючего материала  .

Горение начинается в центре прямоугольной площадки, которую занимает ГМ. Размеры этой площадки:

;

.

Свойства ГН характеризуются следующими величинами:

теплота сгорания Q = 13,4 ;

удельная скорость выгорания = 4,2 ;

скорость распространения пламени по поверхности ГМ  ;

дымообразующая способность D = 3,37 ;

потребление кислорода = 1,83 ;

выделение диоксида углерода  = 0,039 ;

выделение оксида углерода  = 0,36 .

Механическая вентиляция в помещениях отсутствует. Естественная вентиляция осуществляется через дверные и оконные проемы. Отопление центральное водяное.

Внешние атмосферные условия:

ветер отсутствует, температура наружного воздуха 20⁰C = 293 К;

давление (на уровне Y=h) Р_а = 760 мм. рт. ст., т.е. = 101,3 КПа.

Параметры состояния газовой среды внутри помещения перед пожаром: Т = 293 К; Р = 101,3 КПа; µ  = 0; Х  = 0,23; Х  = 0; Х  = 0;

р = Р/R Т= 101300/287∙293 = 1,23 .

Другие параметры:

критическая температура для остекления − 300 ^оС;

материал ограждающих конструкций - железобетон и кирпич;

температура воздуха в помещении - 20 ^оС;

автоматическая система пожаротушения − отсутствует;

противодымная механическая вентиляция − отсутствует.

3. Описание интегральной математической модели свободного развития пожара в помещении

Интегральная математическая модель пожара в помещении разработана на основе уравнений пожара, изложенных в работах [1, 2, 5]. Эти уравнения вытекают из основных законов физики: закона сохранения вещества и первого закона термодинамики для открытой системы и включают в себя:

Уравнение материального баланса газовой среды в помещении:

:(dс_m/dф) = G_B +м - G_r, (1)

где V - объем помещения, м³;

с_m - среднеобъемная плотность газовой среды кг/м³;

ф - время, с;

G_B и G_{r -} массовые расходы поступающего в помещение воздуха и уходящих из помещения газов, кг/с;

м - массовая скорость выгорания горючей нагрузки, кг/с;

Уравнение баланса кислорода :

Vd (p₁) /dф = x_1вG_{B -} x₁n₁G_{r -} мL₁Ю, (2)

где x₁ - среднеобъемная массовая концентрация кислорода в помещении;

х_1в - концентрация кислорода в уходящих газах;

n₁ - коэффициент, учитывающий отличие концентрации кислорода в

уходящих газах х_1г от среднеобъёмного значения x₁, n₁ = х_1г/x₁;

L₁ - скорость потребления кислорода при горении,

p₁ - парциальная плотность кислорода в помещении;

Уравнение баланса продуктов горения :

Vd (p₂) /dф = мL₂Ю - x₂n₂G_r, (3)

где X₂ - среднеобъемная концентрация i-гo продукта горения;

L₂ - скорость выделения i-гo продукта горения (СО, СО2);

n₂ - коэффициент, учитывающий отличие концентрации i-гo продукта в уходящих газах x_iг от среднеобъёмного значения x_i, n_i = x_iг/х_i;

р₂ - парциальная плотность продуктов горения в помещении.

Уравнение баланса оптического количества дыма в помещении :

Vd () /d =Dм - n₄ G_r/ р_{m -}  к_cS_w, (4)

где  - среднеобъемная оптическая плотность дыма;

D - дымообразующая способность ГМ;

n₄ - коэффициент, учитывающий отличие концентрации дыма в уходящих из помещения нагретых газах от среднеобъемной оптической концентрации дыма, n4= м_mг /м_m.

Уравнение баланса энергии U:

dU/dф = hQ^p_нм + i_гm + С_рвТ_вG_{в -} С_рТ_mm G_{r -} Q_w. (5)

где P_{m -} среднеобъемное давление в помещении, Па;

С_рm, Т_m - среднеобъемные значения изобарной теплоемкости и температуры в помещении;

Q^p_{н -} низшая рабочая теплота сгорания ГН, Дж/кг;

Q_w - тепловой поток в ограждение, Вт.

С_рв, Т_в - изобарная теплоемкость и температура поступающего воздуха, К;

i_г - энтальпия газификации продуктов горения ГН, Дж/кг;

m - коэффициент, учитывающий отличие температуры Т и изобарной теплоемкости С_рг уходящих газов от среднеобъемной температуры Т_m и среднеобъемной изобарной теплоемкости С_рm.

m = С_ргТ_г/С_рmТ_m.

Среднеобъемная температура Т_m связана со среднеобъёмным давлением Р_m и плотностью р_m уравнением состояния газовой среды в помещении:

P_m = с_mR_mT_m. (6)

Уравнение материального баланса пожара с учетом работы приточно-вытяжной системы механической вентиляции, а так же с учетом работы системы объемного тушения пожара инертным газом примет следующий вид:

VdP_m/ dф = m + G_{B -} G_r + G_{пр -} G_выт + G_{ов, (}7)

Вышеуказанная система уравнений решается численными методами с помощью компьютерной программы. Примером может служить программа INTMODEL.

4. Расчет динамики опасных факторов пожара в помещении

Учебная компьютерная программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель пожара и предназначена для расчета динамики

развития пожара жидких и твердых горючих веществ и материалов в помещении.

Программа позволяет учитывать вскрытие проемов, работу систем механической вентиляции и объемного тушения пожара инертным газом, а также учитывает кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию оксидов углерода СО и СО₂, задымленность помещения и дальность видимости в нем [3].