IV. Математическая двухзонная модель пожара в здании

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7

При решении задач с использованием двухзонной модели пожар в здании характеризуется усредненными по массе и объему значениями параметров задымленной зоны:

Т - температура среды в задымленной зоне, К;

µ - оптическая плотность дыма, Нп/м;

x_i - массовая концентрация i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг/кг:

х_к - массовая концентрация кислорода, кг/кг;

Z - высота нижней границы слоя дыма, м.

В свою очередь перечисленные параметры выражаются через основные интегральные параметры задымленной зоны с помощью следующих формул:

(П6.26)

(П6.27)

(П6.28)

(П6.29)

где m, m_i - общая масса дыма и соответственно i-го токсичного продукта горения в задымленной зоне, кг;

m_к - масса кислорода в задымленной зоне, кг;

Q_з - энтальпия продуктов горения в задымленной зоне, кДж;

S - оптическое количество дыма, Нп ∙ м²;

ρ - плотность дыма при температуре Т, кг/м³;

V_Д - объем задымленной зоны, м³;

H, А - высота и площадь помещения, м;

с_p - удельная теплоемкость дыма, кДж/(К ∙ кг).

Динамика основных интегральных параметров задымленной зоны определяется интегрированием системы следующих балансовых уравнений:

общей массы компонентов задымленной зоны с учетом дыма, вносимого в зону конвективной колонкой, и дыма, удаляемого через проемы в соседние помещения:

(П6.30)

где t - текущее время, с;

G_к, G_п - массовый расход дыма соответственно через конвективную колонку и открытые проемы в помещении, кг/с;

энтальпия компонентов задымленной зоны с учетом тепла, вносимого в зону конвективной колонкой, теплоотдачи в конструкции и уноса дыма в проемы:

_{0483S10-03882}

(П6.31)

где Q_к, Q_п, Q_кон - тепловая мощность, соответственно вносимая в задымленную зону конвективной колонкой, удаляемая с дымом через открытые проемы и теряемая в конструкции, кВт;

массы кислорода с учетом потерь на окисление продуктов пиролиза горючих веществ:

0483S10-03882

(П6.32)

η - полнота сгорания горючего материала, кг/кг;

ψ - скорость выгорания горючего материала, кг/с;

L_ox - потребление кислорода при сгорании единицы массы горючего материала, кг/кг;

оптического количества дыма с учетом дымообразующей способности горящего материала:

0483S10-03882

(П6.33)

где D_m - дымообразующая способность горючего материала, Нп /(м²∙ кг).»;

(Измененная редакция. Изм. от 12.12.2011 г.)

массы i-го токсичного продукта горения:

_{0483S10-03882}

(П6.34)

где L_i - массовый выход i-го токсичного продукта горения, кг/кг.

Масса компонентов дыма G_к, вносимых в задымленную зону конвективной колонкой, оценивается с учетом количества воздуха, вовлекаемого в конвективную колонку по всей ее высоте до нижней границы слоя дыма. В инженерных расчетах расход компонентов дыма через осесимметричную конвективную колонку на высоте нижнего уровня задымленной зоны Z (в зависимости от того, какая область конвективной колонки или факела погружена в задымленную зону) задается полуэмпирической формулой:

_{0483S10-03882}

(П6.35)

где Q - мощность очага пожара, кВт.

Динамика параметров очага пожара определяется развитием площади горения с учетом сложного состава горючих материалов, их расположения, места возникновения очага пожара и полноты сгорания:

Q = η ∙ ψ _уд∙ Q_н∙ F(t).

(П6.36)

(Измененная редакция. Изм. от 12.12.2011 г.)

Потери тепла в ограждающие конструкции рассчитываются с учетом температуры горячей струи T_с, скорости и излучательной способности струи, омывающей конструкции, и прогрева самой i-й конструкции Т_i(у) по толщине у. Для этого численно интегрируется нестационарное уравнение Фурье:

_{0483S10-03882}

(П6.37)

с граничными и начальными условиями:

_{0483S10-03882}

(П6.38)

_{0483S10-03882}

(П6.39)

T_i(0, y) = T₀, 0 ≤ y ≤ δ, (П6.40)

где α _к, α _п - соответственно конвективный и лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² ∙ К);

δ - толщина ограждающей конструкции, м;

С(Т) - теплоемкость материала конструкции при температуре Т(у), Дж/(кг² ∙ К);

λ (Т) - теплопроводность материала конструкции при температуре Т(у), Вт/(м ∙ К);

T_w, Т₀ - температура соответственно обогреваемой части конструкции и среды у необогреваемой поверхности, К;

ρ - плотность материала конструкции, кг/м.

Тепловые и массовые потоки через проем в каждый момент времени рассчитываются с учетом текущего перепада давления по высоте проема, состава и температуры газовой среды по обе стороны проема (схема расчета на рис. П6.1). Так, массовый расход дыма из помещения очага пожара в соседнее помещение рассчитывается следующим образом:

_{0483S10-03882}

(П6.41)

где В - ширина проема, м;

ξ - аэродинамический коэффициент проема;

P(h) - P₂(h) - разница давлений в помещениях на высоте h;

ρ - плотность дыма в задымленной зоне соседнего помещения при температуре дыма Т.

Пределы интегрирования Y_max и Y_min выбираются в пределах створа проема, слоя дыма в помещении очага пожара и там, где избыточное давление Δ Р = [P(h) - Р(h)₂] > 0, как это указано на рис. П6.1.

Необходимая для оценки перепада давления по створу проема зависимость давления от высоты в i-м помещении (с учетом задымленной зоны этого помещения) оценивается как

0483S10-03882

(П6.42)

где P_i₀ - текущее давление в i-м помещении на нулевой отметке (или приведенное к нулевой отметке, если уровень пола помещения выше нулевой отметки);

ρ ₀ - плотность воздуха при начальной температуре T₀;

Z_i - текущая высота незадымленной зоны в i-м помещении.

(Измененная редакция. Изм. от 12.12.2011 г.)

Рассчитанные параметры тепломассообмена в проеме используются как граничные условия для соседнего помещения.

0483S10-03882

Рис. П6.1. Массопотоки через проем

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67