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 YH = 0,8 м. Расстояние от пола до верхнего края
проема YB = 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 Yв = 0,8, Yн =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) Ра = 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:
:(dсm/dф) = GB +м - Gr, (1)
где V - объем помещения, м3;
сm - среднеобъемная
плотность газовой среды кг/м3;
ф - время, с;
GB и Gr - 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 = x1вGB - x1n1Gr - мL1Ю, (2)
где x1 - среднеобъемная массовая
концентрация кислорода в помещении;
х1в - концентрация кислорода в уходящих
газах;
n1 - коэффициент, учитывающий отличие
концентрации кислорода в
уходящих газах х1г от среднеобъёмного значения x1,
n1 = х1г/x1;
L1 - скорость потребления кислорода при
горении,
p1 - парциальная плотность кислорода в
помещении;
Уравнение баланса продуктов горения 
:
Vd (p2) /dф = мL2Ю - x2n2Gr, (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 xiг
от среднеобъёмного значения xi, ni = xiг/хi;
р2 - парциальная плотность
продуктов горения в помещении.
Уравнение баланса оптического количества дыма в помещении 
:
Vd (
) /d =Dм - n4 Gr/ рm - кcSw, (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= мmг
/мm.
Уравнение баланса энергии U:
dU/dф = hQpнм + iгm + СрвТвGв - СрТmm Gr - Qw. (5)
где Pm - среднеобъемное давление в
помещении, Па;
Срm, Тm - среднеобъемные
значения изобарной теплоемкости и температуры в помещении;
Qpн - низшая рабочая теплота
сгорания ГН, Дж/кг;
Qw - тепловой поток в
ограждение, Вт.
Срв, Тв - изобарная теплоемкость
и температура поступающего воздуха, К;
iг - энтальпия газификации
продуктов горения ГН, Дж/кг;
m - коэффициент, учитывающий отличие температуры Т
и изобарной теплоемкости Срг уходящих газов от среднеобъемной
температуры Тm и среднеобъемной изобарной теплоемкости Срm.
m = СргТг/СрmТm.
Среднеобъемная температура Тm связана со
среднеобъёмным давлением Рm и плотностью рm уравнением состояния
газовой среды в помещении:
Pm = сmRmTm. (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:
VdPm/ dф = m + GB - Gr + Gпр - Gвыт + Gов, (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].
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.