Динамика развития пожара

Динамика развития пожара

Динамика развития пожара

Развитие пожара зависит от многих факторов: физико-химических свойств горящего материала; пожарной нагрузки, под которой имеется в виду масса всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в горящем помещении; скорости выгорания пожарной нагрузки; газообмена очага пожара с окружающей средой и с внешней атмосферой и т.п.

В зависимости от средней скорости выгорания веществ и материалов развитие пожара может принимать ту или иную динамику. Общие же схемы развития пожара включают несколько основных фаз (экспериментальные данные для помещения размером 5x4x3 м, отношением площади оконного проема и площади пола 25%, пожарной нагрузкой 50 кг/м2 – древесные бруски):

I фаза (10 мин) – начальная стадия, включающая переход возгорания в пожар (1-3 мин) и II фаза – рост зоны горения (5-6 мин). Происходит преимущественно линейное распространение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обильным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара.

Среднеобъемная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения среднеобъемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение сначала увеличивается, а затем медленно снижается.

Если очаг пожара виден, необходимо по возможности принять меры к тушению пожара первичными средствами пожаротушения до прибытия пожарных подразделений.

Продолжительность фаз составляет 2-30% от общей продолжительности пожара.

III фаза (30-40 мин) – стадия объемного развития пожара.

Бурный процесс, температура внутри помещения поднимается до 250-300°С, начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, а дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 мин от начала пожара.

Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры – до 50°С/мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800-900°С. Максимальная скорость выгорания, – 10-12 мин.

Стабилизация пожара происходит на 20-25 минуте от начала пожара и продолжается 20-30 мин.

III фаза – затухающая стадия пожара. Догорание в виде медленного тления, после чего через некоторое время (иногда весьма продолжительное) пожар догорает и прекращается.

Температурное поле внутреннего пожара неравномерно в объеме помещения. Так по данным, при горении бензина на площади 2 м2в помещении объемом 100 м3 на 15 минуте в зоне горения температура составила 900°С, а в самой удаленной точке 200°С. При этом у потолка температура достигала 800°С и более, по центру высоты помещения – 500°С, у пола – 200°С.

Нагретые продукты горения преимущественно концентрируются в верхней части помещения, что особенно характерно для помещений с высокими потолками. Поэтому в условиях задымленного помещения наилучшая видимость и соответственно наименьшая концентрация отравляющих веществ у припольного пространства.

Исходя из анализа динамики развития пожара, необходимо сделать некоторые выводы:

1. Автоматические системы пожарной сигнализации и тушения пожара должны сработать в начале 1-й фазы развития пожара. В этой фазе пожар еще не достиг максимальной интенсивности развития.

При отсутствии автоматических систем сигнализации о пожаре время сообщения в пожарную охрану значительно увеличивается, в том числе и безуспешными попытками ликвидировать возгорание без вызова пожарной охраны первичными средствами пожаротушения.

2. Тушение пожара подразделениями пожарной охраны начинается, как правило, через 10-15 мин после извещения о пожаре, т.е. через 15-20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сигнализации о пожаре; 5-10 мин – следование на пожар; 3-5 мин – подготовка к тушению пожара). К этому моменту пожар принимает объемную форму развития и максимальную интенсивность.

Очевидно, что людей, находящихся в горящем помещении, пожар представляет опасность практически с 1 минуты возгорания – именно на 1 фазе начинается процесс активного задымления. Именно продукты горения по статистике являются причиной порядка 90% погибших, и так же 90% гибнут в первые 5-7 минут пожара. В таблице 1.2.1 приведены средние значения некоторых показателей реагирования:

Объект исследования Мин, среднее время
Сообщение Прибытие 1 расчета Подача 1 ствола Свободное горение
Все пожары 5,9 11,6 1,5
Город 7,9 1,7 13,6
Сельская местность 17,7 1,3

Таблица 1.2.1. Средние показатели оперативного реагирования в период 2006-2008гг.

Из таблицы видно, что пожарный расчет прибывает достаточно поздно для того, чтобы руководить эвакуацией людей. Следовательно, все вопросы эвакуации должны быть решены и проработаны исключительно заблаговременно. Люди должны быть в состоянии самостоятельно покинуть помещение, поэтому заранее утверждаются планы эвакуации и начальники по пожарной безопасности.

Но и этих мер зачастую недостаточно. Кроме того, не все люди могут быть ознакомлены с планом эвакуации – например, в крупных торгово-развлекательных центрах в центре города.

Ежедневно там бывают тысячи разных людей, в том числе иностранцев, а в выходные нагрузка возрастает в разы, и ознакомить даже какую-то часть людей с планом эвакуации не представляется возможным.

Глава 2. Огнестойкость. Определение огнестойкости.

Огнестойкость строительных конструкций – это способность СК выдерживать тепловое воздействие при пожаре, сохраняя свои эксплуатационные функции.

Предельное состояние по СК – это состояние СК, при воздействии высоких температур при пожаре, при котором СК утрачивают одну или несколько своих эксплуатационных функций. Время от начала пожара до наступления предельного состояния – предел огнестойкости.

Основные предельные состояния по огнестойкости:

1. Потеря несущей способности R;

2. потеря целостности вследствие образования сквозных трещин в строительных конструкциях E;

3. потеря теплоизолирующей способности при нагревании необогреваемой поверхности на температуру выше 140⁰ C или в каком-либо месте выше 180⁰С.

Степень огнестойкости Предел огнестойкости СК
Несущие конструкции Наружные не несущ. стены Перекрытия межэтажные СК лестничных клеток
Внутр. стены Марши
I R120 E30 REI60 REI120 R60
II R90 E15 REI45 REI90 R60
III R45 E15 REI45 REI60 R45
IV R15 E15 REI45 REI45 R15
V Не нормируется

Таблица 2.1.1. Степень огнестойкости зданий

I – здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона с применением листовых и плитных негорючих материалов;

II – в покрытиях зданий допускается применять незащищенные стальные конструкции;

III – здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона. Для перекрытий допускается использование деревянных конструкций с покрытием. К элементам покрытий не предъявляются требования по пределам огнестойкости.

IV – здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клеенной древесины и других горючих или трудногорючих материалов, защищенных от воздействия огня. К элементам покрытия не предъявляется требования к пределам огнестойкости.

Глава 3. Расчет пожара в квартире жилого строения

В данной главе будет смоделирована ситуация пожара в жилом доме в 2 случаях:

· пожар в квартире, расположенной над квартирой проживания;

· пожар в квартире, примыкающей к квартире проживания.

Необходимо рассмотреть обе ситуации с точки зрения располагаемого времени.

1 случай. Здание расположено в черте города, класс огнестойкости – I. Согласно данным, приведенным в таблице 1.2.

1, сообщение о случившемся пожаре поступит на пульт дежурного через 4 минуты после начала возгорания.

Первый пожарный расчет достигнет места назначения через 7,9 минут, подача первого ствола будет осуществлена через 1,7 минут. Время свободного горения составит 13, 6 минут.

Из таблицы 2.1.1 определяются пределы огнестойкости. Через 60 минут межэтажные перекрытия потеряют свою несущую способность, их целостность также будет нарушена. Лестничные марши также утратят несущую способность через 60 минут. Несущие конструкции продержатся 120 минут.

Таким образом, у человека есть 60 минут, прежде чем начнет опадать потолок и рушиться лестничные пролеты (лифт при пожаре использовать нельзя), если пожар не будет потушен ранее.

Даже при самом неблагоприятном стечении обстоятельств (ночь, сухая погода, человек не способен к самостоятельной эвакуации из-за физического состояния и т.п.) этого времени достаточно даже для выноса недееспособных людей. Здоровым, физически полноценным людям этого времени будет более чем достаточно.

Тем не менее, следует иметь в виду, что могут противодействовать неблагоприятные обстоятельства – пробки, состояние дорог и т.п. Также пожар нанесет большой ущерб материальным ценностям.

2 случай.Временные показатели действий пожарной команды – те же. Как и в 1 случае, лестничные марши утратят несущую способность через 60 минут, несущие – через120. Воздействию пожара подвергнутся уже не межэтажные, а внутренние стены – потеря их несущей способности произойдет через 120 минут.

Как и в первом случае времени на самостоятельную эвакуацию у жильцов – 60 минут, пока способны выдержать лестничные марши. При неспособности покинуть квартиру самостоятельно у людей в 2 раза больше времени – 120 минут, после чего начнут обрушаться несущие и внутренние стены.

В теории этот случай пожара безопаснее первого.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нельзя недооценивать опасность пожара. В отличие от наводнений или землетрясений, их совершенно нельзя предсказать, к ним можно только быть готовым. Однако, как показывает практика, люди с поражающей халатностью относятся к собственной безопасности, пренебрегая элементарными правилами и предписаниями.

Как показал расчет, при пожаре в близлежащих квартирах у людей будет достаточно времени чтобы покинуть дом, даже успев взять с собой деньги, документы и какие-то материальные ценности.

Но это лишь в теории, поэтому следует помнить о том, что пожар может повлечь за собой ужасающие последствия, а потому не совершать каких-то необдуманных поступках и всегда быть готовым.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.01.85 «Степень огнестойкости зданий и сооружений».

2. Розов А.Л. Пожаровзрывобезопасность. Конспект лекций

3. http://www.pogfront.ru/useful-articles/fire-phases.html – сайт ООО «Пожарный фронт»

Источник: https://studopedia.su/19_125519_dinamika-razvitiya-pozhara.html

Динамика развития пожаров на открытом пространстве

Динамика развития пожара

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 49Следующая ⇒

Открытые пожары и их отличительные

Особенности

К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтяных фонтанов; пожары складов древесины, хлопка, караванов торфа и других горючих веществ и материалов; пожары горючих жидкостей в резервуарах, сжиженных газов в газгольдерах; пожары на технологических установках, таких, как ректификационные колонны, сорбционные башни, этажерки и технологические установки на объектах нефтяной, химической, нефтехимической, газовой промышленности. К открытым пожарам относятся также лесные и степные пожары, пожары на торфополях, открытых складах каменного угля, сланца и других горючих материалов. В открытые пожары могут перейти и обычные внутренние пожары в зданиях и сооружениях V степени огнестойкости.

Особенностью всех этих пожаров являются условия тепло- и газообмена. На этих пожарах не происходит «накопления» тепла в газовом пространстве зоны горения. Горение происходит в более естественных условиях, не ограниченных строительными конструкциями.

Теплообмен осуществляется практически с неограниченным окружающим пространством.

Поэтому за температуру таких пожаров, как правило, принимают температуру пламени, так как она несколько выше температуры внутренних пожаров, где за температуру пожара принимают среднюю температуру газовой среды в помещении.

Газообмен на открытых пожарах также отличается от газообмена на внутренних пожарах. На открытых пожарах он не ограничен конструктивными элементами зданий и сооружений и, следовательно, более интенсивен.

Поэтому он в большей степени зависит от естественных внешних газовых потоков: интенсивности и направления ветра.

Интенсивность и направление ветра оказывают большое влияние на процесс горения на открытых пожарах и на зоны пожара.

Зона горения определяется, главным образом, распределением горючих веществ в пространстве, и формирующими ее конвективными газовыми потоками.

Зона теплового воздействия определяется преимущественно лучистым тепловым потоком, так как конвективные тепловые потоки уходят вверх в неограниченное пространство и почти не влияют на зону теплового воздействия на поверхности земли; поэтому они чаще всего не препятствуют ведению тактико-технических действий на пожаре.

Мощные восходящие конвективные газовые потоки у основания очага горения создают разрежение. Например, у основания газового фонтана горящего резервуара эти потоки создают столь интенсивный обдув свежим воздухом, что намного снижают тепловое воздействие.

Соответственно изменяется и характер зоны задымления.

За исключением горения торфа на больших площадях и леса в безветренную влажную (сырую) погоду, зона задымления, как правило, не создает затруднений по борьбе с открытыми пожарами, как на внутренних пожарах.

Эти особенности открытых пожаров в значительной степени определяют и специфику методов борьбы с ними, особенности применяемых приемов и способов и характер тактико-технических действий подразделений пожарной охраны.

При открытом пожаре скорость его распространения (возгорание смежных с горящим зданием объектов) зависит от условий теплообмена излучением т. е. площади, теплофизических свойств излучающей и облучаемой поверхностей, а также их взаимного расположения в пространстве.

В процессе развития открытого пожара лучистый тепловой поток от факела пламени падает на окружающие строения или горючие материалы.

Необходимое и достаточное условие возгорания какой-либо поверхности горючего материала выражается соотношением ( – падающий поток на поверхность облучаемого материала, Вт/м2; – критический тепловой поток, вызывающий возгорание поверхности данного вида горючего материала, Вт/м2).

Согласно законам лучистого теплообмена, возгорание может произойти, если коэффициент облученности и расстояние между излучающей и тепловоспринимающей поверхностями будут такими, при которых падающий тепловой поток станет не менее критического.

Излучение факела ослабляется атмосферой в зависимости от степени ее прозрачности (тумана, дождя, дымки и т. п.) и скорости ветра.

При открытом пожаре огонь может распространиться на окружающие строения под действием теплового излучении пламени.

Высота пламени при открытых пожарах изменяется пропорционально скорости выгорания материалов и характерному линейному размеру (диаметру, протяженности или ширине) площади пожара.

При пожарах прямоугольной формы характерный линейный размер ранен корню квадратному из площади пожара, а при круговой или близкой к ней форме – диаметру окружности. С увеличением этих параметров высота пламени и площадь излучающей его поверхности растут.

С увеличением площади основания пламени над ее центральной частью, где происходит тепловая газификация топлива при недостатке кислорода, высота пламени будет максимальной.

На практике пользуются формулой для определения геометрических размеров факела пламени пожара:

Lф = 16,4 (Vм* dф)2/3 где:

средняя величина длины факела пожара, м

массовая скорость выгорания материала, кг/м²с

характерный линейный размер основания факела пламени пожара, м.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Date: 2016-08-30; view: 211; Нарушение авторских прав

Источник: https://mydocx.ru/12-84569.html

2. Динамика развития пожара

Динамика развития пожара

Времяотначала зажигания горючего материаладо его воспламененияназывается временемвоспламенения,которое зависит от многих факторов:мощности источника зажигания (пламяспички, тлеющей сигареты или газовойгорелки), времени существования источниказажигания (спичка сгорает за 45 сек.),толщины прогреваемого слоя, составаматериала (природный, синтетический) идр.

Времявоспламененияможет колебаться отмгновенного воспламенения,донескольких недель и месяцев(что характерно для процессов тления ипоследующего самовозгорания).

Смомента воспламенениягорючего веществаначинаетсяпожар!

Первые10 минут (в среднем), огонь распространяетсялинейновдоль горючего материала.В это время дым заполняет помещение,пламени почти не видно; температуравнутри помещения возрастает до 250 -300°С, при этом воспламеняются большинствосгораемых материалов.

Вследующие 10 минут, пожар переходит вфазу объемногоразвития,которая характеризуется быстрымраспространением пламени по всемупомещению(в различных направлениях, в зависимостиот горючести предметов в помещении).

Ещечерез 10 минут, пожар переходит в фазуинтенсивногогорения:наступает разрушение остекления, чтоувеличивает приток свежего воздуха,температура внутри помещения повышаетсядо 900°С, наступает максимальная скоростьвыгорания.

На20-25 минуте,от начала,происходит стабилизацияпожара.Этафаза продолжается 20-30 минут.После чего, если огонь не имеет путейраспространения в другие помещения,пожаридет на убыль.

Исходя из этого,осредненного, описания развития пожара,следуют очевидные рекомендации:

1. При первых признаках пожара (запах дыма, отблески пламени и т.П.) позвонить по телефону 01 в пожарную охрану и сообщить о пожаре

Пожарныечасти дислоцируются на территорииохраняемого района таким образом, чтобыв первые 10 минут можно было прибыть повызову в самую дальнюю его точку, т.е.прибыть на пожар в начальный этап егоразвития и с меньшими затратами и ущербомликвидировать пожар.

2.Полкидая помещение, необходимо закрыть все окнаи двери,чтобы максимально ограничить поступлениесвежего воздуха в помещение.

Недостатокв помещении кислорода воздуха длягорения, приводит к самозатуханиюогня.

Кроме того, закрытие всех окон и дверейбалконов, затруднит(предотвратит) распространение огняс нижележащих илисоседнихэтажей

3. При пожаре необходимо быстро выйти на улицу (в безопасное место), так как, даже при незначительных возгораниях, задымление путей эвакуации происходит в считанные минуты

Выходуможет препятствовать также высокаятемпература на лестничной клетке (втечение 5 минут она может достичь 200°С(опасной для человека является температура,начиная с 60°С).

4.Если пути эвакуации отрезаны дымом иогнем, необходимо предпринять всевозможные меры, чтобы вас видели ислышали (выйти на балкон илиоткрыть окно и голосом взывать о помощи).

Общие рекомендации:

  • первое и главное – не поддаваться панике и правильно оценить ситуацию;
  • попытаться определить, где произошел пожар, и выбрать правильный маршрут эвакуации;
  • на время выхода из зоны пожара, следует защитить органы дыхания (вполне поможет мокрая тряпка, через которую можно дышать).

2.ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ- ПЕРЕНОСНЫЕУГЛЕКИСЛОТНЫЕ ОГНЕТУШИТЕЛИ(ОУ-1, ОУ-2, ОУ-3, ОУ-5), предназначенные длязащиты промышленных и гражданскихобъектов, в качестве первичного средстватушения пожаров:

  • жидких горючих веществ  (класс пожара В);
  • газообразных горючих веществ (класс пожара С);
  • электрооборудования, находящегося под напряжением до 1000 В  (класс пожара Е). 

Рабочееогнетушащее вещество – двуокисьуглерода(СО2).

ОУне предназначены для тушения загоранийщелочных и щелочноземельных металлови других материалов, горение которыхможет происходить без доступа воздуха.

Особенноэффективно применение ОУ, когда длятушения пожара необходимы «чистые»огнетушащие составы, не повреждающиезащищаемое оборудование (ЭВМ,радиоэлектронную аппаратуру, музейныеэкспонаты, ит.д.).

Действие ОУ, основано на вытеснении заряда СО2,находящегосявбаллоне в жидком состоянии под давлениемдо 60 атмосфер,собственным избыточным давлением.

Приоткрытии запорного устройства жидкоеСО2по сифонной трубке поступает к раструбу,где превращается сначала в газ, который,из-за сильного расширения, охлаждаетсядо − 70 ºС и превращается в снегообразное (твердое) вещество.

Огнетушащеедействие снегообразной углекислотысостоит:

  • в охлаждении зоны горения;
  • в разбавлении горючей парогазовоздушной среды, инертным (негорючим) веществом до концентраций, при которой происходит прекращение реакции горения.

ПОРЯДОК ЗАДЕЙСТВОВАНИЯ ПЕРЕНОСНОГО УГЛЕКИСЛОТНОГО ОГНЕТУШИТЕЛЯ ОУ-3 (ОУ-5):

  1. снять огнетушитель с кронштейна;

  2. выдернуть чеку;

  3. направить раструб на пламя;

  4. нажать на рычаг.

Примечания:

  • не подводить раструб к зоне пламени и электроустановкам ближе 1 метра.
  • не прикасаться оголенными частями тела к раструбу огнетушителя, во избежание отморожений.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Количество огнетушащего вещества, кг3,0
Огнетушащая способность (площадь, кв.м.)0,85
Рабочее давление, атм. 60
Время выхода огнетушащего вещества, с4
Габариты (В х Д), мм630 х 114
Масса, кг12,5
Диапазон рабочих температур, °С– 40 … + 50

ФЗ№ 69 «О ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

Принят ГосударственнойДумой 18 ноября 1994 года

НастоящийФедеральный закон определяет общиеправовые, экономические и социальныеосновы обеспечения пожарной безопасностив Российской Федерации, регулирует вэтой области отношения между органамигосударственной власти, органамиместного самоуправления, предприятиями,учреждениями, организациями, крестьянскими(фермерскими) хозяйствами, инымиюридическими лицами независимо от ихорганизационно-правовых форм и формсобственности (далее – предприятия), атакже между общественными объединениями,должностными лицами, гражданамиРоссийской Федерации, иностраннымигражданами, лицами без гражданства(далее – граждане).

Источник: https://studfile.net/preview/3488220/page:9/

:

Источник: https://poznayka.org/s57292t1.html

Общие закономерности развития внутренних пожаров

Динамика развития пожара

Под динамикой пожара понимается изменение основных параметров пожара во времени и пространстве. Поэтому необходимо изучить законы изменения параметров пожара во времени и пространстве.

О характере пожара можно судить по совокупности большого числа его параметров: по площади пожара, по температуре пожара, скорости его распространения, интенсивности тепловыделения, интенсивности газообмена, скорости выгорания пожарной нагрузки, интенсивности задымления и плотности дыма и т.д.

Обычно при исследовании сложных процессов и явлений выделяют первичные, определяющие параметры, и вторичные, т.е. производные от них. При исследовании пожаров это сделать почти невозможно.

Во-первых, потому что практически невозможно определить, что в этой сложной совокупности процессов и явлений следует считать первичным, а что вторичным, производным (тепловыделение определяет газообмен, или, наоборот, тепловыделение есть функция газообмена в зоне горения и т.д.).

Во-вторых, потому что многие параметры пожара становятся первичными или производными в зависимости от цели исследования, от позиции исследователя.

В-третьих, не всегда первичные, наиболее важные по своей физической сущности процессы, являются определяющими с точки зрения исследователя пожара.

Так, например, с точки зрения физической сущности процесса горения на пожаре интенсивность газообмена является одним из основных параметров. Но с точки зрения динамики пожара его можно почти не рассматривать.

Можно рассматривать лишь его следствие – интенсификацию процесса горения, рост скорости распространения пожара и скорости выгорания пожарной нагрузки, а уже как следствие этот – скорость роста температуры пожара и т.д.

Поэтому в качестве основных параметров, изменяемых во времени, для изучения динамики пожара примем: площадь пожара, температуру пожара и интенсивность задымления на пожаре.

Эти параметры пожара наиболее доступны измерению, анализу, расчету. Они служат исходными параметрами для определения вида применяемой техники и расчета сил и средств, прогнозирования автоматических систем пожаротушения и т.п.

Качественно анализ некоторых параметров пожара и их изменение во времени частично мы уже рассмотрели.

Проследим изменение параметров пожара во времени и в пространстве с момента загорания до выхода их на стационарный режим, в случае свободного развития пожара (без тушения).

Рассмотрим наиболее общий случай развития пожара в здании с горением равномерно распределенных по поверхности поле твердых горючих материалов, внутри помещения обычного типа* с начальной температурой среды 20°С.

*Под помещением обычного типа понимается помещение малых размеров, с высотой потолка 3 < Н 1/12 относятся к помещениям с высокотемпературным режимом пожаров, т.е. в этих помещениях процесс горения развивается
так же, как в условиях открытого пожара или близких к ним.

Изменение температуры пожаров во времени, характерное для
помещения с низкотемпературным режимом, соответствует
кривой 4 (рис.) , а с высокотемпературным режимом —
кривой 6, которая является стандартной температурной кривой.

Из рис. следует, что различие температур пожара в помещениях с низкотемпературным и высокотемпературным режимами в среднем составляет 200-250°С.

При этом необходимо
иметь в виду, что такая же картина может сохраниться, когда 
горючие материалы с высокой теплотворной способностью горят
 и помещениях с низкотемпературным режимом, а горючие материалы с низкой теплотворной способностью горят в помещениях с высокотемпературным режимом.

Внутренний пожар – это более сложный случай процесса
 горения по сравнению с открытым пожаром, так как объем,
где происходит горение, ограничен и не все тепло теряется 
безвозвратно. Поэтому для удобства анализа тепловой баланс
 внутреннего пожара записывают в несколько иной форме по
сравнению с уравнением 

Без учета начального теплосодержания горючих материалов и воздуха, на данный момент 
времени он может быть представлен следующим уравнением:

Все величины, входящие в это уравнение, переменны во
времени. Они зависят от вида горючего материала, его количества, площади пожара и многих других параметров.

Например,
 

изменяется в пределах 10-80% всего выделяющегося тепла и зависит от условий газообмена
и продолжительности горения. Как показывает практика, Q изл 
составляет 3-4%.

Qкон – 6-8% Qп; QГМ – 1,5-3% Qп ,т.е. примерно 85-90% всего выделяющегося тепла на внутреннем пожаре идет на нагрев продуктов горения.

Величины Q’ПГ и Qизл не приводят к повышению температуры в зоне пожара, так как в обоих случаях тепло уходит за
пределы помещения.

Qг.м – тепло, идущее на нагрев горючего материала как
горящего, так и подготавливаемого к горению, оно способствует интенсификации и распространению пожара. Количественно 
эта величина в общем балансе тепла мала (не превышает 3%
от Qп ), но качественно этот тепловой поток – один из самых опасных. Так, сведение Qг.м к нулю практически приводит к локализации и тушению пожара.

Qкон – также очень опасный тепловой поток, так как повышение температуры несущих элементов конструкции приводит
к резкому снижению их механической прочности, потере устойчивости и обрушению.

Q”ПГ – это тепло, которое, выделившись в зоне горения, 
распределяется по всему помещению и определяет температуру пожара.

Тепло на пожаре выделяется непосредственно в зоне горения и распространяется из нее конвекцией, лучеиспусканием и 
теплопроводностью.

Тепло, передаваемое теплопроводностью,
сравнительно невелико и, как правило, в расчетах не учитывается.

Тепло, передаваемое из зоны горения конвекцией при горении жидких горючих в условиях внутреннего пожара, составляет 55-60%, а при горении твердых горючих материалов, 
например, штабелей древесины, 60-70% от общего количества тепла, выделяющегося на пожаре.

Остальные 30-40% тепла 
передаются из зоны горения излучением. Соотношение этих величин зависит не только от вида горючего, но и от стадии 
развития пожара, температуры окружающих предметов, оптической плотности среды, условий газообмена.

Поскольку конвективные потоки направлены из зоны горения преимущественно вверх, то суммарные тепловые потоки по различным направлениям будут неравноценны.

Знание величины и направления суммарных тепловых потоков позволит определить не только соответствующие зоны пожара, но и доминирующее направление и 
интенсивность распространения пожара.

Из уравнения теплового баланса получим выражение 
для приближенного расчета температуры пожара, исходя из следующих соображений: температура пожара обусловлена разностью.

величину тепловых потерь 

для различных видов пожаров на разных стадиях их развития выразим как долю тепловых 
потерь от Qп, т.е. 

Тогда уравнение теплового баланса примет вид:

Тепло, расходуемое на нагрев продуктов горения и воздуха,
находящегося в помещении, можно определить из уравнения:

Окончательно 

Откуда 

В этом выражении неизвестными величинами являются Ср
и m .

Если задаться значением Ср – среднеобъемной удельной 
теплоемкостью смеси газов, то можно определить температуру 
методом последовательных приближений. Кроме того, расчетные значения температуры являются средними по площади и 
по сечению помещения, что соответствует равномерному полю 
температур по всему объему.

Однако на пожарах распределение температуры неравномерно по объему и нестационарно во времени.

Максимальная температура пожара, которая обычно выше 
среднеобъемной, бывает в зоне горения. По мере удаления от нее температура газов снижается за счет разбавления продуктов горения воздухом и потерь тепла в окружающее пространство.

На рис. показано температурное поле пожара в помещении объемом 100 м3 на 15-й минуте горения бензина 
на площади 2 м2. Наивысшая температура в зоне горения 
900°С, в самой удаленной точке 200°С.

Большое влияние на распределение температуры оказывает интенсивность газообмена и направленность конвективных газовых потоков.

Например, в помещениях с большой интенсивностью газообмена и высокотемпературным режимом, несмотря на интенсивное тепловыделение и высокую температуру в
верхней части помещения, в нижней его части возможно пребывание людей благодаря интенсивному притоку холодного воздуха и интенсивному оттоку горячих продуктов горения.

Причем неравномерность параметров газовой среды по вертикали
 проявляется тем резче, чем больше высота помещения. Очевидно, что и средняя температура такого пожара может быть
 сравнительно невелика.

В помещениях с малой интенсивностью газообмена и низкотемпературным режимом горение происходит с большим недостатком воздуха.

Однако температура в помещении при таком
 горении почти одинакова по объему и может быть очень высокой за счет слабого оттока продуктов горения.

Эти обстоятельства необходимо учитывать при тушении пожара для обеспечения безопасной и эффективной работы личного состава.

Очевидно, что при наличии расчетных методов, учитывающих неравномерность распределения температуры в объеме
 помещения, эта задача существенно облегчалась бы.

Существует методика, позволяющая рассчитать изменение среднеобъемной и локальной температуры пожара во времени в условиях
внутреннего пожара.

Хотя она не в полной мере отражает те 
явления, которые происходят на реальных пожарах, но тем не
менее представляет определенный прогресс в исследовании 
теплового режима внутренних пожаров.

Основное упрощение,
 позволившее составить критериальное уравнение теплового баланса внутреннего пожара и решить его, заключается в том, 
что нестационарный процесс тепловыделения и теплообмена, 
происходящий на реальном пожаре, представлен как квазистационарный (предполагается, что в небольшие промежутки времени площадь пожара, массовая скорость выгорания и условия 
газообмена остаются постоянными). Тогда уравнение теплового 
баланса внутреннего пожара 

в развернутом виде запишется так: 

Анализируя это уравнение с учетом принятых
 допущений после обработки методом размерностей его можно
 представить в критериальной форме: 

где  –  безразмерная температура среды в любой момент времени в точке с координатами х и у;

– критерий Больцмана, характеризующий долю тепла, которую отдают продукты горения
ограждающим поверхностям в лучистом теплообмене;

– критерий Нуссельта, характеризующий соотношение между теплом, передаваемым конвекцией, и теплопроводностью в идентичных условиях; r/r0 – безразмерное время; х/х0 – безразмерная координата; y/y0 – безразмерная координата.

Анализ величин, входящих в критерий Во и Nu, показывает,
что в условиях пожара среднеобъемная температура может 
быть представлена функцией Tср =t(q; a; r),  где – плотность теплового потока, воспринимаемого поверхностями ограждающих конструкций, Вт/м2;

а – коэффициент избытка воздуха;

r – время.

Источник: https://fireman.club/presentations/obshhie-zakonomernosti-razvitiya-vnutrennih-pozharov/

Настройка параметров моделирования динамики развития пожара

Динамика развития пожара

время на чтение: , дата документа: 18.10.2017

Время и количество потоков моделирования

Чтобы задать время и количество потоков для моделирования динамики развития пожара, сделайте следующее:

  1. Откройте пункт меню Моделирование пожара | Параметры.
  2. Выберите вкладку Общие.
  3. Выберите необходимый сценарий.
  4. Укажите желаемое время.

Версия FDS.

Вы можете выбрать версию FDS, которую Fenix+/Fenix+ 2 будет использовать для выполнения моделирования динамики развития пожара: FDS5 (5.5.3) или FDS6 (6.5.3). По умолчанию используется 6-я версия FDS.

Работа над FDS ведется уже почти 25 лет и впервые она была представлена пользователям в 2000 году. В настоящий момент уже доступна версия FDS 6.7.1. Программа Fenix+ поддерживает моделирование с помощью FDS версии 5.5.3, с момента выхода которой прошло уже почти 9 лет.

78-я версия программы Fenix+ – последняя версия программы, в которой будет подержка FDS версии 5.5.3.

Замечание 1.

Файлы, генерируемые Fenix+/Fenix+ 2, отличаются для FDS5 и FDS6. Кроме того, моделирование с помощью FDS6, как правило, занимает больше времени и требует большее количество оперативной памяти.

Включение и отключение многопоточного режима расчета

Назначение многопоточного режима моделирования – сократить время моделирования динамики развития пожара.

Чтобы задействовать многопоточный режим для моделирования динамики развития пожара, необходимо:

  1. Указать количество процессов более 1.
  2. Если моделирование будет проводиться с помощью FDS5, указать (если не указан) путь к файлу fds5_mpi.exe и при необходимости внести его в список разрешений брандмауэра Windows и установленной антивирусной программы (см. раздел Настройки FDS).
  3. Указать путь к файлу mpiexec.exe и при необходимости внести его в список разрешений брандмауэра Windows и установленной антивирусной программы (см. раздел Настройки FDS).

Разработчиками FDS начиная с версии 6.1.2 официально поддерживаются только 64-х разрядные операционные системы. Для Fenix+ собрана 32-х разрядная версия FDS 6.5.3, с помощью которой происходит моделирование динамики развития пожара на 32-х разрядных системах.

Моделирование с помощью FDS 6 на 32-х разрядных системах имеет ряд ограничений:

  1. возможно моделирование только в однопоточном режиме
  2. максимальный объем оперативной памяти, который может быть задействован процессом для моделирования около 1Гб.

78-я версия программы Fenix+ – последняя версия программы, в которой будет поддержка 32-х разрядных версий операционных систем.

Замечание 2.

Далеко не всегда увеличение количества используемых потоков для моделирования динамики развития пожара приводит к соответствующему уменьшению времени моделирования (увеличение количества потоков в 2 раза не уменьшит время моделирования в 2 раза). Это связано с тем, что появляются дополнительные накладные расходы на согласование результатов работы между потоками.

Начальные условия

Чтобы задать начальные условия развития пожара, сделайте следующее:

  1. Откройте пункт меню Моделирование пожара | Параметры.
  2. Выберите вкладку Начальные условия.
  3. Выберите необходимый сценарий.
  4. Укажите желаемые значения параметров.

Температура – температура окружающей среды;

Фоновое давление – давление;  

Относительная влажность – влажность среды;

Градиент температуры – изменение температуры с изменением высоты;

Температура в помещениях – начальная температура воздуха внутри объема помещений. Объемом помещения считается область пространства, ограниченная контурами помещения и высотой равной высоте этажа, на котором расположено это помещение.

Это означает, что если внутри здания какая-то область не будет отмечена как помещение, то начальное значение температуры в ней будет равно температуре окружающей среды (значению, указанному в поле Температура).

По умолчанию температура в помещениях равна температуре окружающей среды.

Подавление пламени в газообразной фазе – моделируется процесс затухания пламени с понижением концентрации кислорода в помещении (по умолчанию данный параметр не используется).

Замечание 3.

По умолчанию приложение Fenix+ / Fenix+ 2 использует значение параметра Температура в помещениях для всех помещений за исключением тех, в свойствах которых указано другое (отличное) значение. Данное условие выполняется только в том случае, если в свойствах таких помещений установлен флажок для параметра Учитывать температуру. Подробнее см. раздел Помещение.

Поведение дверей и окон

По умолчанию все двери (кроме помеченных как Противопожарные и/или С доводчиком) передаются в FDS как открытые проемы. Противопожарные двери и двери с доводчиками передаются в FDS как препятствия. Окна также передаются в FDS как препятствия.

Следовательно, ОФП с самого начала возникновения пожара распространяются через двери беспрепятственно. Через противопожарные двери и двери с доводчиком ОФП не распространяются.

Однако, в некоторых случаях это приводит к существенным отличиям результатов моделирования от реальной динамики распространения ОФП.

Для обеспечения большего реализма моделирования можно определить поведение окон и дверей в зависимости от динамики распространения ОФП и эвакуации людей.

Чтобы определить поведение дверей и окон, сделайте следующее:

  1. Откройте пункт меню Моделирование пожара | Параметры.
  2. Выберите вкладку Двери и окна.
  3. Выберите необходимый сценарий.
  4. Укажите желаемые значения параметров.

Двери

Параметры, представленные на этой вкладке, распространяются только на двери, помеченные как Противопожарные.

Параметр Оборудованы устройством автоматического закрывания определяет, должны ли двери открываться в момент, когда через них проходят люди, и, соответственно, закрываться через определённое время. Время закрывания по умолчанию равно 25 сек. Для более точного задания времени закрывания следует руководствоваться характеристиками устройства закрывания.

При помощи этого параметра можно определить время закрывания сразу для всех противопожарных дверей. Если для отдельной двери требуется задать другое время закрывание (отличное от времени закрывания остальных дверей), то в свойствах двери необходимо установить флажок для параметра С доводчиком и задать нужное время закрывания (см. раздел Дверь).

Замечание 4.

Если противопожарная дверь дополнительно помечена как С доводчиком, то в качестве времени закрывания этой двери используется значение, которое задано в свойствах двери, а время закрывания указанное в параметрах моделирования пожара игнорируется.

Замечание 5.

Так как для открытия / закрытия дверей необходимо знать моменты времени, когда через них проходят люди, то перед моделированием динамики развития пожара необходимо провести моделирование эвакуации людей.

Замечание 6.

Если моделирование динамики развития пожара будет выполнено до моделирования эвакуации, то противопожарные двери и двери с доводчиком будут все время закрыты.

Окна

Параметр Закрыты определяет, как передаются окна в FDS: открытым проемом или препятствием.

Параметр Разрушение при достижении критической температуры определяет, должны ли окна разрушаться при достижении температуры критического значения в области расположения окна.

Температура разрушения по умолчанию равна 250 °С.

Замечание 7.

Температура измеряется в точке, расположенной посередине окна в самой верхней точке.

Очаг пожара

В соответствии с изменениями в методике от 02.12.2015 г. в ред. Приказа МЧС России № 632:

“При наличии в помещении очага пожара установки автоматического пожаротушения, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, при проведении расчетов значение скорости выгорания принимается уменьшенным в 2 раза”.

Если вы желаете воспользоваться этим положением, то вам необходимо установить флажок для параметра Уменьшать скорость выгорания в 2 раза.

В этом случае, если в свойствах сценария указано, что автоматические установки пожаротушения (АУПТ) выполнены по нормам, то при моделировании динамики развития пожара скорость выгорания будет уменьшена в два раза.

Если хотя бы одно из условий не выполнено (параметр не используется или АУПТ не соответствует нормам или отсутствует), то скорость выгорания уменьшаться не будет.

Пункт 2.1.2 пособия по применению “Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности” (2-е издание, исправленное и дополненное, Москва, 2014) говорит следующее:

“Максимальную площадь горения для помещений классов функциональной пожарной опасности Ф1-Ф4 следует принимать равной двум площадям помещения очага, для помещений класса Ф5.

2 с высотой хранения менее 5,5 м – равной четырем площадям помещения очага, для помещений класса Ф5.

2 с высотой хранения более 5,5 м – равной фактической поверхности горючих материалов (но не менее 10 площадей помещения)”.

Чтобы обеспечить выполнение этого требования, располагать очаг пожара только на поверхности пожарной нагрузки недостаточно. Максимальная площадь, которую возможно обеспечить таким способом равна площади помещения.

Параметр Распространение пламени на боковые поверхности позволяет увеличить максимальную площадь горения без увеличения площади, которая занимает пожарная нагрузка.

Распространение пламени на боковые поверхности будет происходить в соответствии с линейной скоростью распространения пламени для материала и геометрических размеров пожарной нагрузки, на которой расположен очаг пожара.

Следует учитывать, что распространение пламени будет происходить только на те боковые поверхности пожарной нагрузки, которые совпадают с границами очага пожара и находятся на расстоянии хотя бы одного размера ячейки области расчета от других тел. То есть, если пожарная нагрузка расположена одной стороной вплотную к другим объектам (например, к стене), то на соответствующую поверхность огонь распространяться не будет.

В сценарии, который представлен на изображении ниже, пламя не будет распространяться на заднюю боковую поверхность.

В разделе отчета Результаты проведения расчетов по оценке пожарного риска в таблице с описанием сценариев указываются два значения:

  1. Максимальная возможная площадь горения – максимальная площадь горения, которая возможна для данного сценария. Эта площадь определяется площадью очага пожара и площадью боковых поверхностей, на которые может распространиться пламя.
  2. Максимальная фактическая площадь горения – максимальная площадь горения, которая фактически наблюдается в сценарии за время развития пожара.

Области расчета

Все области расчёта (см. раздел Область расчета), размещенные в сценарии, во входном файле для FDS представляют одну или несколько групп MESH. FDS предъявляет достаточно много требований к группам MESH и к их взаимному расположению.

По умолчанию программа обрабатывает области расчета таким образом, чтобы выполнить все требования FDS (то есть, установлен флажок для параметра Автоматически корректировать области расчета).

Обработка областей расчета заключается в следующем:

  1. Сначала все области расчета пытаются объединиться в более крупные с учетом размера ячеек области расчета. При этом:
  • Устраняются пересечения областей (это может приводить к некорректным результатам в области пересечения);
  • Увеличиваются области расчета в направлениях, где количество ячеек меньше 3 (этот случай очень редкий и на практике может возникнуть только из-за ошибки при размещении области расчета).
  1. Eсли количество потоков, которое пользователь хочет использовать для моделирования, меньше количества получившихся групп MESH, то те из них, в которых больше всего ячеек, разбиваются пополам в направлении с наибольшим количеством ячеек. Разбиение прерывается, если:
  • Граница получающихся групп MESH попадает на одну из групп VENT (то есть, на очаг пожара или клапан дымоудаления), или
  • Количество MESH равно количеству потоков, или
  • Больше нет MESH, которые можно разбить.

В результате этих преобразований группы MESH могут быть немного больше чем оригинальные области расчета.

Если используется параметр Передавать области расчета неизменными, то первый этап обработки областей расчета (объединение в более крупные) не происходит. При необходимости выполняется только второй этап (разбиение областей).

В этом случае получившиеся группы MESH будут полностью соответствовать по расположению оригинальным областям расчета. При этом высота областей расчета будет приниматься равной высоте этажа.

Замечание 8.

Если вы не уверены в корректном расположении областей расчета, то использовать параметр Передавать области расчета неизменными не рекомендуется. В случае несогласованного расположения областей расчета моделирование динамики развития пожара завершится ошибкой.

Размеры ячеек областей расчета

Возможные значения размеров ячеек областей расчета, которые можно задать для каждой области расчета, определяются зависимостью и параметрами, показанными на изображении выше.

На изображении представлены параметры, предлагаемые программой по умолчанию. Их использование приводит к получению следующего набора возможных размеров ячеек: 0.5, 0.25, 0.125, 0,0625 и 0,03125 м.

Каждое значение получается делением единицы (BaseSize) на степень двух (Factor). Степень, в которую возводится два – любое целое число в интервале от 1 (MinRate) до 5 (MaxRate).

То есть, количество допустимых значений определяются MinRate и MaxRate.

Например, если при моделировании необходимо использовать размер ячейки равный 0.3 м, то достаточно задать только значение параметра BaseSize равным 0.6 м. При этом будут доступны размеры ячеек из следующего набора: 0.6, 0.3, 0.15, 0.075 и 0.0375 м.

Замечание 9.

Задать параметры, определяющие возможный набор ячеек областей расчета, можно только тогда, когда в сценарии ещё отсутствуют области расчета.

Источник: https://mst.su/docs/fenixplus/userguide/modelirovanie_ofp/nastrojka_parametrov_modelirovaniya_ofp.html

Book for ucheba
Добавить комментарий