Таблица 1 - Динамика развития параметров газовой
среды и координаты ПРД от времени развития пожара в помещении
|
Вре- мя t, мин
|
Темпе- ратура tm, oC
|
Опт. плотн. дыма μm
|
ХmO2, масс %
|
Хmсо2, масс
%
|
ρm, кг/м3
|
Нейтр.
плоскость ПРД - Υ, м
|
Gв кг/с
|
Gг кг/с
|
∆P, Па
|
Sпол
м2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0
|
20
|
0
|
23
|
0
|
1, 205
|
1,49
|
2,38
|
2,38
|
0,13
|
22,5
|
|
1
|
21
|
0
|
22,993
|
0,001
|
1, 203
|
1,45
|
2,351
|
2,527
|
0,15
|
22,5
|
|
2
|
24
|
0
|
22,936
|
0,012
|
1,187
|
1,38
|
2,524
|
3,136
|
0,25
|
22,5
|
|
3
|
34
|
0
|
22,776
|
0,043
|
1,15
|
1,33
|
3,027
|
4,123
|
0,46
|
22,5
|
|
4
|
50
|
0,001
|
22,463
|
0,103
|
1,093
|
1,3
|
3,705
|
5,165
|
0,76
|
22,5
|
|
5
|
72
|
0,002
|
21,955
|
0, 201
|
1,024
|
1,29
|
4,379
|
6,085
|
1,13
|
22,5
|
|
6
|
101
|
0,003
|
21, 204
|
0,347
|
0,945
|
1,27
|
4,977
|
6,919
|
1,58
|
22,5
|
|
7
|
138
|
0,006
|
20,162
|
0,553
|
0,86
|
1,25
|
5,526
|
7,565
|
2,08
|
22,5
|
|
8
|
181
|
0,011
|
18,788
|
0,837
|
0,778
|
1,24
|
6,007
|
7,992
|
2,57
|
22,5
|
|
9
|
226
|
0,025
|
17,117
|
1,219
|
0,708
|
1,24
|
6,45
|
8,164
|
2,95
|
22,5
|
|
10
|
262
|
0,058
|
15,391
|
1,695
|
0,661
|
1,26
|
6,856
|
8,112
|
3,12
|
22,5
|
|
11
|
279
|
0,122
|
13,995
|
2,213
|
0,64
|
1,28
|
7,115
|
8,006
|
3,12
|
22,5
|
|
12
|
283
|
0, 204
|
13,071
|
2,698
|
0,636
|
1,28
|
7,188
|
7,968
|
3,11
|
22,5
|
|
13
|
282
|
0,288
|
12,488
|
3,118
|
0,636
|
1,28
|
7,164
|
7,985
|
3,13
|
22,5
|
|
14
|
282
|
0,361
|
12,094
|
3,471
|
0,637
|
1,27
|
7,123
|
8,017
|
3,15
|
22,5
|
|
15
|
282
|
0,425
|
11,801
|
3,771
|
0,637
|
1,27
|
7,088
|
8,046
|
3,18
|
22,5
|
|
16
|
282
|
0,479
|
11,567
|
4,031
|
0,636
|
1,27
|
7,062
|
8,071
|
3,2
|
22,5
|
|
17
|
283
|
0,527
|
11,37
|
4,259
|
0,636
|
1,26
|
7,04
|
8,093
|
3,22
|
|
18
|
283
|
0,57
|
11,2
|
4,463
|
0,635
|
1,26
|
7,02
|
8,113
|
3,24
|
22,5
|
|
19
|
284
|
0,609
|
11,05
|
4,648
|
0,634
|
1,26
|
7,003
|
8,131
|
3,26
|
22,5
|
|
20
|
284
|
0,645
|
10,915
|
4,817
|
0,634
|
1,26
|
6,986
|
8,148
|
3,28
|
22,5
|
|
21
|
282
|
0,361
|
12,094
|
3,471
|
0,637
|
1,27
|
7,123
|
8,017
|
3,15
|
22,5
|
|
22
|
282
|
0,425
|
11,801
|
3,771
|
0,637
|
1,27
|
7,088
|
8,046
|
3,18
|
22,5
|
|
23
|
282
|
0,479
|
11,567
|
4,031
|
0,636
|
1,27
|
7,062
|
8,071
|
3,2
|
22,5
|
|
21
|
283
|
0,527
|
11,37
|
4,259
|
0,636
|
1,26
|
7,04
|
8,093
|
3,22
|
22,5
|
|
25
|
283
|
0,57
|
11,2
|
4,463
|
0,635
|
1,26
|
7,02
|
8,113
|
3,24
|
22,5
|
|
26
|
284
|
0,609
|
11,05
|
4,648
|
0,634
|
1,26
|
7,003
|
8,131
|
3,26
|
22,5
|
|
27
|
282
|
0,361
|
12,094
|
3,471
|
0,637
|
1,27
|
7,123
|
8,017
|
3,15
|
22,5
|
|
28
|
282
|
0,425
|
11,801
|
3,771
|
0,637
|
1,27
|
7,088
|
8,046
|
3,18
|
22,5
|
|
29
|
282
|
0,479
|
11,567
|
4,031
|
0,636
|
1,27
|
7,062
|
8,071
|
3,2
|
22,5
|
|
30
|
283
|
0,527
|
11,37
|
4,259
|
0,636
|
1,26
|
7,04
|
8,093
|
3,22
|
22,5
|
|
31
|
283
|
0,57
|
11,2
|
4,463
|
0,635
|
1,26
|
7,02
|
8,113
|
3,24
|
22,5
|
|
32
|
282
|
0,361
|
12,094
|
3,471
|
0,637
|
1,27
|
7,123
|
8,017
|
3,15
|
22,5
|
|
33
|
282
|
0,425
|
11,801
|
3,771
|
0,637
|
1,27
|
7,088
|
8,046
|
3,18
|
22,5
|
|
34
|
192
|
0,361
|
12,094
|
3,471
|
0,637
|
1,27
|
7,123
|
8,017
|
3,15
|
22,5
|
|
35
|
170
|
0,425
|
11,801
|
3,771
|
0,637
|
1,27
|
7,088
|
8,046
|
3,18
|
22,5
|
|
36
|
163
|
0,479
|
11,567
|
4,031
|
0,636
|
1,27
|
7,062
|
8,071
|
3,2
|
22,5
|
|
37
|
154
|
0,527
|
11,37
|
4,259
|
0,636
|
1,26
|
7,04
|
8,093
|
3,22
|
22,5
|
|
38
|
143
|
0,57
|
11,2
|
4,463
|
0,635
|
1,26
|
7,02
|
8,113
|
3,24
|
22,5
|
|
39
|
139
|
0,361
|
12,094
|
3,471
|
0,637
|
1,27
|
7,123
|
8,017
|
3,15
|
22,5
|
|
40
|
131
|
0,425
|
11,801
|
3,771
|
0,637
|
1,27
|
7,088
|
8,046
|
3,18
|
22,5
|
|
41
|
128
|
0,479
|
11,567
|
4,031
|
0,636
|
1,27
|
7,062
|
8,071
|
3,2
|
22,5
|
|
42
|
120
|
0,527
|
11,37
|
4,259
|
0,636
|
1,26
|
7,04
|
8,093
|
3,22
|
22,5
|
|
43
|
115
|
0,57
|
11,2
|
4,463
|
0,635
|
1,26
|
7,02
|
8,113
|
3,24
|
22,5
|
|
44
|
109
|
0,57
|
11,2
|
4,463
|
0,635
|
1,26
|
7,02
|
8,113
|
3,24
|
22,5
|
|
45
|
98
|
0,009
|
11,05
|
4,648
|
0,634
|
1,26
|
7,003
|
8,131
|
3,26
|
22,5
|
|
46
|
82
|
0,008
|
10,915
|
4,817
|
0,634
|
1,26
|
6,986
|
8,148
|
3,28
|
22,5
|
|
47
|
73
|
0,006
|
22,463
|
0,103
|
1,093
|
1,3
|
3,705
|
5,165
|
0,76
|
22,5
|
|
48
|
65
|
0,003
|
21,955
|
0, 201
|
1,024
|
1,29
|
4,379
|
6,085
|
1,13
|
22,5
|
|
49
|
54
|
0,002
|
21, 204
|
0,347
|
0,945
|
1,27
|
4,977
|
6,919
|
22,5
|
|
50
|
10
|
0,001
|
20,162
|
0,553
|
0,86
|
1,25
|
5,526
|
7,565
|
2,08
|
22,5
|
4.1 Изменение
среднеобъемных параметров газовой среды во времени
По данным, полученным в таблице, составим
график изменения среднеобъемной температуры газовой среды во времени. График
показан на рисунке 2.
Рисунок 2 - Изменение среднеобъемной
температуры газовой среды во времени
Описание графика: Рост температуры в
первые 22 минуты пожара можно объяснить горением в режиме ПРН, что обусловлено
достаточным содержанием кислорода в помещении. С 23 минуты пожар переходит в
режим ПРВ в связи со значительным снижением концентрации кислорода. С 23 минуты
по 50 минуту интенсивность горения постоянно снижается, несмотря на
продолжающееся возрастание площади горения. Начиная с 50 минуты, пожар снова
переходит в режим ПРН, что связано с увеличением концентрации кислорода в
результате выгорания горючей нагрузки.
Выводы по графику: На графике температуры
можно условно выделить 3 стадии развития пожара. Первая стадия - нарастание
температуры (приблизительно до 22 мин.), вторая - квазистационарная стадия (с
23 мин. до 50 мин.), и третья - стадия затухания (с 50 мин. до полного
выгорания горючей нагрузки).
По данным, полученным в таблице 1,
составим график изменения оптической плотности дыма во времени. График показан
на рисунке 3.
Рисунок 3 - Изменение оптической плотности
дыма во времени
Описание графика: В начальной стадии
пожара выделение дыма незначительно, полнота сгорания максимальна. В основном
дым начинает выделяться после 22 минуты от начала возгорания, а превышение ПДЗ
по среднеобъемному значению плотности дыма произойдет примерно на 34 минуте.
Начиная с 52 минуты, с переходом в режим затухания, задымление уменьшается.
Выводы по графику: Выделение значительных
количеств дыма началось только с переходом пожара в режим ПРВ. Опасность
снижения видимости в дыму в данном помещении невелика - ПДЗ будет превышено
ориентировочно только после 34 минут от начала возгорания, что так же можно
объяснить наличием в помещении открытых проемов большого размера (дверь).
По данным, полученным в таблице 1,
составим график изменения дальности видимости в помещении во времени. График
показан на рисунке 4.
Рисунок 4 - Изменение дальности видимости
в помещении во времени
Описание графика: На протяжении 26 минут
развития пожара дальность видимости в горящем помещении остается
удовлетворительной. С переходом в режим ПРВ видимость в горящем помещении
быстро ухудшается.
Выводы по графику: Дальность видимости связана с оптической
плотностью дыма соотношением 
. То есть дальность видимости обратно пропорциональна оптической
плотности дыма, поэтому при увеличении задымления дальность видимости
уменьшается и наоборот.
По данным, полученным в таблице 1, составим график изменения
среднеобъемной концентрации кислорода во времени. График показан на рисунке 5.
Рисунок 5 - Изменение среднеобъемной концентрации кислорода во
времени
Описание графика: В первые 9 минут развития пожара (начальная
стадия) среднеобъемная концентрация кислорода почти не изменяется, т.е.
потребление кислорода пламенем низкое, что может быть объяснено малыми
размерами очага горения в это время. По мере увеличения площади горения
содержание кислорода в помещении снижается. Примерно с 25 минуты от начала
горения содержание кислорода стабилизируется на уровне 10-12 масс. % и остается
почти неизменным примерно до 49-й минуты пожара. Таким образом, с 25-й по 49-ю
минуту в помещении реализуется режим ПРВ, т.е. горение в условиях недостатка
кислорода. Начиная с 50-й минуты содержание кислорода увеличивается, что
соответствует стадии затухания, при которой поступающий воздух снова постепенно
заполняет помещение.
Выводы по графику: график концентрации кислорода, аналогично
графику температуры, позволяет выявить моменты смены режимов и стадий горения.
Момент превышения ПДЗ по кислороду на данном графике отследить нельзя, для
этого понадобится пересчитать массовую долю кислорода в его парциальную
плотность, используя значение среднеобъемной плотности газа и формулу
По данным, полученным в таблице 1, составим график изменения
среднеобъемной концентрации СО во времени развития пожара. График показан на
рисунке 6.
Рисунок 6 - Изменение среднеобъемной
концентрации СО во времени развития пожара
По данным, полученным в таблице 1,
составим график изменения среднеобъемной концентрации СО2 во
времени. График показан на рисунке 7
Рисунок 7 - Изменение среднеобъемной
концентрации СО2 во времени
По данным, полученным в таблице 1,
составим график изменения площади горения при пожаре во времени. График показан
на рисунке 8.
Рисунок 8 - Изменение площади горения при
пожаре во времени
4.2 Описание
обстановки на пожаре в момент прибытия первого подразделения ГПС
Согласно п.1 ст.76 ФЗ-123 "Технический регламент о
требованиях пожарной безопасности", время прибытия первого подразделения
пожарной охраны к месту вызова в городских поселениях и городских округах не
должно превышать 10 минут. Таким образом, описание обстановки на пожаре
проводится на 11 минуту от начала пожара.
В начальные моменты времени при свободном
развитии пожара параметры газовой среды в помещении достигают следующих
значений:
− достигается температура 97°С
(переходит пороговое значение 70°C);
− дальность видимости практически не
изменилась и составляет 64,62 м, т.е. еще не переходит пороговое значение в 20
м;
− парциальная плотность газов
составляет:
с
= 0, 208 кг/м3, что меньше
предельной парциальной плотности по кислороду;
с
= 0,09 кг/м3, что меньше
предельной парциальной плотности по углекислому газу;
с
= 0,4∙10-4 кг/м3,
что меньше предельной парциальной плотности по угарному газу;
ПРД будет находиться на уровне 0,91 м;
площадь горения составит 15,8 м2.
Таким образом, расчеты показали, что на 11 минуту свободного
развития пожара, следующие ОФП достигнут своего предельно допустимого значения:
среднеобъемная температура газовой среды (на 10 минуте).
5. Время
достижения пороговых и критических значений ОФП
Согласно ФЗ-123 "Технический регламент о требованиях
пожарной безопасности", необходимым временем эвакуации считается
минимальное
время достижения одним из опасных факторов пожара своего
критического значения.
5.1
Необходимое время эвакуации из помещения по данным математического
моделирования
Из данных математического моделирования и согласно Ф3 - 123,
время достижения пороговых значений запишем в таблицу 2.
Таблица 2 - Время достижения пороговых
значений
|
№ п/п
|
Пороговые
значения
|
Время
достижения, мин
|
|
1
|
2
|
3
|
|
1
|
Предельная
температура газовой среды t = 70°C
|
10
|
|
2
|
Критическая
дальность видимости 1кр = 20 м
|
33
|
|
3
|
Предельно
допустимая парциальная плотность кислорода с = 0,226 кг/м310
|
|
|
4
|
Предельно
допустимая парциальная плотность двуокиси углерода (с ) пред = (с ) пред = 0,11 кг/м3не
достигается
|
|
|
5
|
Предельно
допустимая парциальная плотность оксида углерода (с ) пред = (с ) пред = 1,16*10 -
3 кг/м3не достигается
|
|
|
6
|
Максимальная
среднеобъемная температура газовой среды Тm= 237 + 273 = 510 К
|
30
|
|
7
|
Критическая
температура для остекления t = 300°C
|
не достигается
|
|
8
|
Пороговая
температура для тепловых извещателей ИП-101-1А tпopor= 70°C
|
9
|
Минимальным временем для эвакуации из помещения канцелярии
является время достижения предельной температуры газовой среды, равное 10 мин.
5.2
Определение времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей
опасными факторами пожара
Рассчитаем необходимое время эвакуации для помещения с
размерами 5,5×4,1×3, пожарной нагрузкой в
котором является мука. Начальная температура в помещении 20°С.
Исходные данные:
Помещение
свободный объем
м3;
безразмерный параметр
;
температура t0 = 20 0С; горючая нагрузка; вид горючего материала -
бумага - ТГМ, n=3; теплота сгорания Q
= 17 
; удельная скорость выгорания 
= 0,008 
; скорость распространения пламени по поверхности ГМ 
; дымообразующая способность D = 1096 
; потребление кислорода 
= 0,968 
; выделение диоксида углерода 
= 0,812 ; выделение оксида углерода 
= 0,163 .
Полнота сгорания ГМ 
; другие параметры
коэффициент отражения б = 0,3;
начальная освещенность Е = 50 Лк;
удельная изобарная теплоемкость Ср = 1,003·10
- 3 МДж/кг·К;
предельная дальность видимости 
=20 м;
предельные значения концентрации токсичных газов:
XCO2= 0,11 кг/м3;
XCO = 1,16·10-3 кг/м3;
Расчет вспомогательных параметров
А = 1,05·
· 
= 1,05·0,0167· (0,005) 2 =
2,08·10-7 кг/с3
В = 353·Ср·V/ (1-
) ·
·Q = 353·1,003·10-3·6912/ (1-0.6) ·0,97·16,7
= 377,6 кг
В/А = 377,69/3,093·10-7 = 1,22·109
c3
Расчет времени наступления ПДЗ ОФП:
1) по повышенной температуре:
с.
2) по потере видимости:
под знаком логарифма получается отрицательное число, поэтому
данный фактор не представляет опасности.
3) по пониженному содержанию кислорода:
4) по углекислому газу СО2
под знаком логарифма получается отрицательное число, поэтому
данный фактор не представляет опасности.
5) по угарному газу СО
под знаком логарифма получается отрицательное число, поэтому
данный фактор не представляет опасности.
Критическая продолжительность пожара:
tкр= miní
ý = í300; 322; ý = 5 мин.
Критическая продолжительность пожара обусловлена временем
наступления предельно допустимого значения температуры в помещении.
Необходимое время эвакуации людей из помещения канцелярии:
tнв = 0,8∙tкр/60 = 0,8∙300/60 = 4 мин.
Наступление критических значений ОФП наступят позже, чем произойдет
эвакуация людей из здания при блокировании эвакуационного выхода, что
соответствует условию безопасности.
6. Расчет
динамики ОФП для уровня рабочей зоны. Анализ обстановки на пожаре на момент
прибытия первого подразделения ГПС
Уровень рабочей зоны согласно ГОСТ 12.1.004-91 "Пожарная
безопасность. Общие требования" принимается равным 1,7 метра.
Связь между локальными и среднеобъемными
значениями ОФП по высоте помещения имеет следующий вид [3]:
(ОФП
− ОФПо) = (ОФП
− ОФПо) ·Z,
где ОФП
− локальное (пороговое) значение ОФП;
ОФПо − начальное значение ОФП;
ОФП − среднеобъемное значение опасного
фактора;
Z − безразмерный параметр, вычисленный по формуле (см. п.4.2).
Таблица 3 - Динамика развития ОФП на уровне рабочей зоны
Время, мин Тm, оС 
, масс%
,
|
Нп/м , м , масс% , масс% , кг/м3 , м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
20,0
|
23,000
|
0,00000
|
15,3
|
0,00000
|
0,00000
|
1, 20517
|
1,353
|
|
2
|
20,4
|
22,997
|
0,00000
|
15,3
|
0,00000
|
0,00126
|
1, 20416
|
1,306
|
|
3
|
20,8
|
22,992
|
0,00000
|
15,3
|
0,00000
|
0,00379
|
1, 20147
|
1,273
|
|
4
|
22,1
|
22,979
|
0,00000
|
15,3
|
0,00000
|
0,00927
|
1, 19637
|
1,251
|
|
5
|
24,2
|
22,959
|
0,00000
|
15,3
|
0,00000
|
0,01896
|
1,18866
|
1,243
|
|
6
|
26,7
|
22,928
|
0,00000
|
15,3
|
0,00042
|
0,03286
|
1,17830
|
1,235
|
|
7
|
30,5
|
22,884
|
0,00000
|
15,3
|
0,00042
|
0,05350
|
1,16553
|
1,239
|
|
8
|
34,7
|
22,823
|
0,00000
|
15,3
|
0,00084
|
0,08089
|
1,15083
|
1,243
|
|
9
|
39,8
|
22,743
|
0,00000
|
15,3
|
0,00126
|
0,11754
|
1,13503
|
1,251
|
|
10
|
45,7
|
22,641
|
0,00000
|
15,3
|
0,00169
|
0,16430
|
1,11780
|
1,251
|
|
11
|
52,4
|
22,513
|
0,00042
|
15,3
|
0,00211
|
0,22328
|
1,09948
|
1,251
|
|
12
|
60,0
|
22,356
|
0,00042
|
15,3
|
0,00253
|
0,29574
|
1,08069
|
1,260
|
Площадь пожара составляет 15,75 м.
Температура на уровне рабочей зоны
составляет 52,4 0С, что не
достигает ПДЗ, равное 70 0С.
Дальность видимости в помещении не
изменилась и составляет
= 2,38/0,42 = 15,3 м.
Концентрация кислорода в норме: 22,513 масс%.
Парциальные плотности О2, СО и СО2 на уровне
рабочей зоны равны соответственно:
= 
= 1,09948·22,513/100 = 0,247 кг/м3;
= 
= 1,09948·0,00211/100 = 2,3∙10-5 кг/м3;
= 
= 1,09948·0,22328/100 = 0,00245 кг/м3.
Таким образом, расчеты показали, что парциальная плотность
кислорода находится выше ПДЗ, а токсичных газов - ниже.
Рисунок 9 - Схема газообмена в помещении
На 11 минуте горения газообмен протекает со следующими
показателями: приток холодного воздуха составляет 3,26 кг/с, а отток нагретых
газов из помещения - 8,021 кг/с.
В верхней части дверного проема идет отток задымленных нагретых
газов из помещения, плоскость равных давлений находится на уровне 1,132 м, что
ниже уровня рабочей зоны.
Заключение
В данной курсовой работе прогнозированы опасные факторы
пожара и необходимое время эвакуации людей из помещения канцелярии ФГБУ
"ОТС ФПС по Республике Мордовия"
В процессе рассчитана динамика ОФП. Так же
определена критическая продолжительность пожара и время эвакуации из помещения
канцелярии.
Время эвакуации: τбл = 4 мин.
Критическая продолжительность пожара: tкр = 5 минуты.
Для расчетов опасных факторов пожара взята
интегральная математическая модель развития пожара, т.к. она наиболее
оптимально подходит для такого типа зданий.
В результате выполнения курсовой работы
были закреплены и углублены знания в области математического моделирования
динамики ОФП, были получены на конкретных примерах сведения о степени
взаимообусловленности и взаимосвязанности всех физических процессов, присущих
пожару, были получены навыки пользования компьютерными программами при исследовании
пожаров.
Были выполнены следующие задачи:
дана характеристика объекта исследования;
обоснован выбор математической модели
развития пожара в здании, описывающей динамику опасных факторов пожара;
рассчитана динамика опасных факторов
пожара в помещении;
определена критическую продолжительность
пожара и времени эвакуации людей из здания.
Список
используемых источников
1.
Методические указания к выполнению курсовой работы по прогнозированию опасных
факторов пожара в помещении. Абросимов Ю.Г. и др. - М.: МИПБ МВД РФ, 1997.
.
Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и
строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к
приказу МЧС России от 30.06.2009 № 382
.
Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Учебное
пособие. - М., 2000.
.
ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
.
Конспект лекций по дисциплине: "Прогнозирование опасных факторов пожара в
помещении".
.
Кошмаров Ю.А. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. - М.: Стройиздат,
1988.