Пути и средства достижения поставленных целей.

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Прогнозирование опасных факторов пожара

Тема: Прогнозирование опасных факторов пожара в. φ =23 %. Вариант №60.

Программа исследовательского раздела: Исследовать развитие пожара в помещении при наличии системы газового пожаротушения: запас огнетушащего вещества (инертного газа) 80000 кг, расход 100 кг/мин. Время включения системы - на 3 минуте развития пожара.

Выполнил: курсант факультета «ПБ»

41 курса, 412 уч. Группы

рядовой внутренней службы

Н. Н. Имамов

Научный руководитель: преподаватель кафедры

государственного надзора

(в составе УНК « Государственного

пожарного надзора»)

старший лейтенант внутренней службы

Р.А. Соловьев

Дата защиты: " __" 2011 г.

Оценка _____________________

____________________________

(подпись научного руководителя)

Иваново 2011

Содержание

Введение

Основная часть

1. Прогнозирование опасных факторов пожара при его свободном развитии

1.1. Исходные данные

1.2. Описание интегральной математической модели

1.3. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар

2. Исследовательская часть

2.1. Исходные данные

2.2. Результаты прогнозирования ОФП и итоги исследования

2.3. Описание оперативной обстановки на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар

2.4. Графическая часть

Приложения

Список литературы

Введение

Научно обоснованное прогнозирование динамики опасных факторов пожара (ОФП) в помещении позволяет оценить обстановку на пожаре, послужить основой экономически оптимального и эффективного уровня обеспечения пожарной безопасности людей, объектов.

Методы математического моделирования пожара не только позволяют предсказать «будущее» развития пожара, но и восстановить картину уже происшедшего пожара, т.е. увидеть «прошлое», - провести экспертизу пожара при его расследовании.

Цель курсовой работы заключается в исследовании развития пожара в помещении, как при его свободном развитии, так и при определённом воздействии на пожар, т.е. изменении различных условий его развития.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

Определить:

- динамику опасных факторов пожара, изменения площади горения, координат плоскости равных давлений за весь период его развития (до τ = 120 мин, если горение не прекратилось раньше);

- время и значение максимальной температуры в помещении;

- время вскрытия оконных проёмов;

- критическую продолжительность пожара по достижению каждым из ОФП своих критических значений;

- необходимое время эвакуации из помещения;

- время достижения пороговых значений для оборудования, конструкций;

- оперативную обстановку на момент прибытия подразделений пожарной охраны на пожар (τ = 12мин) и подачи первых стволов на тушение τ = 20 мин.);

Для исследовательской части определить:

- влияние вытяжной вентиляции на основные параметры развития ОФП, в сравнении со свободным развитием.

Пути и средства достижения поставленных целей.

Для проведения научно обоснованного прогноза, используется интегральная математическая модель пожара, для заданных условий однозначности (характеристик помещения, горючей нагрузки и т.д.) путём решения системы дифференциальных уравнений.

Получить аналитическое решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений интегральной модели пожара в общем случае невозможно.

Достижение поставленных целей в прогнозировании ОФП в помещении возможно лишь путём численного решения системы дифференциальных уравнений пожара. Для изучения динамики ОФП служит компьютерный эксперимент, т.е. получение численного решения при помощи современных ЭВМ.

Для численной реализации математической модели используется программа INTMODEL, разработанная на кафедре «Инженерной теплофизики и гидравлики» Академии ГПС МЧС России.

Основная часть

Исходные данные.

Здание одноэтажное. Стены здания кирпичные, толщиной 650 мм, покрытие железобетонное, толщиной 100 мм. Полы асфальтобетонные. Вентиляция механическая приточно-вытяжная. Отопление центральное водяное. При возникновении пожара отключается автоматически. Противодымная защита помещения присутствует. Вентиляция противодымная включается после 10 мин пожара.

Здание имеет следующие размеры:

- длину a = 98 м;

- ширину b = 91 м;

- высоту 2h = 16 м.

В наружных стенах здания по его длине расположены оконные проёмы по 15 с двух сторон. Размерами 4, 0х4, 0 м. Окна расположены на высоте от пола до нижних краёв проёмов 7, 0 м. Следовательно, координаты расположения нижних и верхних краёв оконных проёмов будут y_н=7, 0 и y_в=10, 0 м соответственно. Суммарная ширина оконных проёмов 120 м.

Оконные проёмы остеклены листовым оконным стеклом. Остекление разрушается при среднеобъемной температуре газовой среды в помещении – T _ок. = 300 ^°С.

Дверь эвакуационного выхода из помещения во время пожара открыта для эвакуации. Ширина дверей – 1, 3 м, высота – 2, 1 м, т.е. и м. Суммарная ширина дверных проёмов м.

Горючий материал – мебель и линолеум. Доля площади, занятая горючим материалом = 23 %.

Площадь пола занятая горючим материалом составляет

м², (1.1)

где - площадь пола помещения, м².

Общее количество материала пожарной нагрузки помещения , кг (масса материала) при кг/м² находится по формуле

кг, (1.2)

где - масса горючего материала на одном квадратном метре площади пола, занятой горючим материалом ( ), кг/м².

Твёрдый горючий материал занимает площадку прямоугольной формы. Размеры сторон прямоугольника и определены из выражений

, м; (1.3)

, м. (1.4)

Место возникновения пожара (очага пожара) принимаем в центре площади, занятой горючим материалом.

Внешние атмосферные условия:

- ветер отсутствует;

- температура К, °С;

- давление (на уровне y =h ) мм рт. ст., Па.

Свойства горючей нагрузки помещения:

- низшая теплота сгорания = 14000 кДж/кг;

- линейная скорость распространения пламени по ТГМ = 0, 015 м/с;

- удельная скорость выгорания на открытом воздухе = 0, 01370 кг/(м² с);

- дымообразующая способность D = 47, 7 Нп·м²/кг;

- потребление кислорода (О₂) L ₁ = -1, 3690 кг/кг;

- выделение газа:

- диоксида углерода (СО₂) кг/кг;

- оксида углерода (СО) кг/кг.

Параметры состояния газовой среды в помещении перед пожаром приняты равными параметрам наружного воздуха.

Исследовательская работа.

Исходные условия.

Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений (ГОСТ 12.1.004) для обеспечения безопасной эвакуации людей, если в момент развития пожара 7 мин. Включается АУПТ с производительность 1500 кг/мин, с запасом огнетушащего вещества 65000 кг.

С учетом анализа исходных данных и допущения (1.12) и пренебрегая величиной т.к. , решается система уравнений следующего вида с начальными условиями окончания свободного развития пожара:

, (2.1)

; (2.2)

; (2.3)

; (2.4)

; (2.5)

. (2.6)

, (2.7)

Заключение,

Анализ результатов расчётов показывает, что при = 23% и при работе АУПТ и включением её на 9 минуте начала пожара;

· критическая продолжительность пожара по условию достижения предельно допустимых значений ОФП для безопасной эвакуации людей изменяется;

· происходит разрушение остекления окон;

· пожарные извещатели не срабатывают до наступления критической продолжительности пожара по условию достижения предельно допустимых значений ОФП для безопасной эвакуации людей;

На рисунках 1 – 8 приведены графики зависимостей , , , , , , , свободного развития пожара и при работе системы удаления дыма из помещения,

Анализируя результаты расчётов и сравнивая графики зависимостей параметров пожара можно сделать следующие выводы об обстановке на пожаре в сходственные моменты времени:

- обстановка на пожаре в момент времени мин:

- площадь пожара не изменяется;

- уменьшается среднеобъемная температура на пожаре с 251 до 196º С;

- дальность видимости в дыме уменьшается;

- уменьшается концентрация кислорода;

- содержание оксида углерода увеличивается;

- увеличивается содержание диоксида углерода;

- ПРД увеличивается с 1, 38 до 1, 4;

- обстановка на пожаре и в момент времени мин;

- среднеобъемная температура понижается с 61 до 24 ⁰С;

- дальность видимости в дыме резко увеличивается;

- уменьшается концентрация кислорода;

- содержание оксида и диоксида углерода уменьшается;

Исходя, из этого можно сделать следующий вывод, что внедрение АУПТ дает малое количество преимуществ, увеличение видимости в дыму, значительное уменьшение температуры внутри исследуемого помещения, уменьшение концентрации кислорода и уменьшение концентрации диоксида углерода, Но исходя из всего выше перечисленного и принимая во внимание, то, что наступление критических значений пожара наступает до включения АУПТ и она ни как не влияет на увеличение временных интервалов наступления критических значений пожара, Подойдя к этой проблеме с экономической точки зрения и обеспечения сохранности материальных ценностей и жизни людей, установка и применение АУПТ при включении ее на 9-ой минуте развития пожара не целесообразна и не практична,

Приложения:

Приложение 1 Опасные факторы пожара по ГОСТ 12, 1, 004-91,

Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются:

- пламя и искры;

- повышенная температура окружающей среды;

- токсичные продукты горения и термического разложения;

- дым;

- пониженная концентрация кислорода,

К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:

- осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок,
конструкций;

- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;

- электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;

- опасные факторы взрыва по ГОСТ 12, 1, 010, происшедшего вследствие пожара;

- огнетушащие вещества,

Приложение 2 Предельно допустимые значения ОФП в помещении

Предельно допустимые значения ОФП газовой среды в помещении:

- температура газовой среды в помещении t_т = 70 °С;

- оптическая плотность дыма = 2, 23/1_пр, Нп/м (1_пр = 20 м при отсутствии
специальных требований);

- парциальная плотность диоксида углерода р_со2 =0, 11кг/м;

- парциальная плотность оксида углерода р_со = 1, 16-10" ³ кг/м³;

- парциальная плотность хлористого водорода р _HCL ⁼23 -10" кг/м;

- концентрация кислорода р_о2 =0, 226 кг/м;

Критические (пороговые) значения ОФП оборудования, конструкций:

- температура остекления -300-350°С;

- температура металлических конструкций, арматуры железобетонных
конструкций - 500 °С;

- температура для ЭВМ -160 °С;

- номинальная температура срабатывания оросителя (Ороситель СSО-
О, О5ДВВд 10, 2-0, 32/Р68, 04 - «РПТК») - 68 °С;

- оптическая плотность дыма извещателя ИП 212-5 - 0, 119 Нп/м;

- температура теплового извещателя ИП 103-1-F - 129-145 °С,

Список литерутуры:

1. Абросимов Ю, Г,, Андреев В, В,, Зотов Ю, А,, Кошмаров Ю, А,, Пузач С, В,,
Рамазанов Р, Н, Методические указания к выполнению курсовой работы по
прогнозированию опасных факторов пожара в помещении / М,: МИПБ МВД
России, 1997, -62 с,

2. ГОСТ 12, 1, 004-91, Пожарная безопасность, Общие требования, 1992,

3. Драйдзел Д, Введение в динамику пожаров, Пер, с англ, - М,:
Стройиздат, 1990, -421 с,

4. Кошмаров Ю, А, Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении:
Учебное пособие, - М,: Академия ГПС МВД России, 2000, - 118с,

5. Кошмаров Ю, А,, Башкирцев М, П, Термогазодинамика и теплопередача в
пожарном деле, - М,: ВИПТШ МВД СССР, 1977, - 444 с,

6. Кошмаров Ю, А,, Зотов Ю, С,, Андреев В, В,, Пузач С, В, Прогнозирование
ОФП / Лабораторный практикум, М,: МИПБ МВД России, 1997, - 82 с,

7. Кошмаров Ю, А,, Рубцов В, В, Процессы нарастания ОФП в
производственных помещениях и расчёт критической продолжительности
пожара, М,: МИПБ МВД России, 1998, - 90 с,

8. Термогазодинамика пожаров в помещении, Под ред, Ю, А, Кошмарова, -
М,: Стройиздат, 1988, - 448 с,