«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Кафедра «Безопасность жизнедеятельности» «ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА» Методические ...»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафедра «Безопасность
жизнедеятельности»
«ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА»
Методические указания по выполнению практических
и контрольных работ для студентов всех форм обучения
специальность 280104 «Пожарная безопасность»
направление 280100 «Безопасность жизнедеятельности»
Кемерово 2011
Составители:
Д.А. Бесперстов, Ю.И. Иванов, Ю.П. Михайлов Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности»
Протокол № ____ от ____ января 2011 г.
Рекомендовано к печати методической комиссией механического факультета Протокол № ____ от ____ февраля 2011 г.
Методические указания по выполнению практических и контрольных работ по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» содержат обзорный теоретический материал по расчету температурного режима внутреннего пожара, координат плоскостей давлений, расхода газа и воздуха, необходимого времени эвакуации людей, по определению температур и массовых расходов в сечениях конвективной колонки. В методических указаниях рассмотрены также основные методы математического моделирования динамики опасных факторов пожара в помещении, изменение их с учетом особенностей газообмена. Приведены типовые задачи по расчету опасных факторов пожара, даны методики и рекомендации по их решению, задания по выполнению контрольных работ и необходимые справочные данные.
СОДЕРЖАНИЕ стр.
Введение……………………………………………………... 4
1. Общие сведения о методах прогнозирования опасных факторов пожара…………………………………………………... 5
2. Методика решения задач………………………………… 6
2.1. Определение среднеобъемной температуры внутреннего пожара на заданный момент времени и температурных режимов пожара в помещениях……………………………………….. 6 2.1.1. Расчет температурного режима внутреннего пожара (способ 1)…………………………………………………………... 6 2.1.2. Расчет температурного режима внутреннего пожара (способ 2)…………………………………………………………... 8 Пример 1. Рассчитать среднеобъемную температуру по- 11 жара……………………………………………………………… Пример 2. Определить температурный режим пожара в помещении промышленного здания с учетом начальной стадии<
Прогнозирование опасных факторов пожара является одной из базовых дисциплин в профессиональной подготовке выпускника, так как основы её знаний непосредственно связаны с его дальнейшей практической деятельностью, а именно, например, при разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей на пожаре, совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения, при разработке оперативных планов пожаротушения и для других целей. Предметом изучения дисциплины являются физические и химические процессы изменения параметров состояния газовой среды в помещении при пожаре, необходимые для практической и научной работы выпускника высшего учебного заведения. Основные задачи курса - это приобретение теоретических знаний по основам моделирования опасных факторов пожара, закономерностям изменения их во времени с учетом обстановки на внутреннем пожаре и выработке практических навыков по расчету и экспериментальному определению основных опасных факторов пожара.
Горение это основной процесс на внутреннем пожаре, является неконтролируемым и до настоящего времени еще недостаточно изученным. Поэтому изучение принципов и методов математического описания (моделирования) взаимосвязанных термогазодинамических процессов, характеризующих в целом пожар в закрытом объеме помещения, а также проведению исследований реально произошедших пожаров позволяет с большей достоверностью определить значения опасных факторов пожара.
Глубокие знания методов прогнозирования опасных факторов пожара необходимы для решения задач по обеспечению пожарной безопасности хозяйственных объектов, безопасной эвакуации людей при пожаре и успешной борьбы с пожарами. Большой вклад в моделирование процессов, происходящих на внутреннем пожаре, внесли ученые Ю.А. Кошмаров, А.В. Матюшин, С.И. Зернов, В.М. Астапенко, В.Н. Тимошенко, А.М. Рыжов, В.Л. Страхов и С.В. Пузач. Работы этих ученых по моделированию опасных факторов пожара признаны в мировой науке.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА
По степени детализации описания термогазодинамических процессов, протекающих на внутреннем пожаре, можно выделить три типа математических моделей: интегральные, зонные (зональные) и полевые.Интегральный (однозонный) метод является наиболее простым среди существующих методов моделирования пожаров. Суть интегрального метода заключается в том, что состояние газовой среды оценивается через осредненные по всему объему помещения термодинамические параметры. Соответственно температура ограждающих конструкций и другие подобные параметры оцениваются как осредненные по поверхности [1].
Однако если газовая среда характеризуется значительной неоднородностью, то информативность интегрального метода может оказаться недостаточной для решения практических задач. Подобная ситуация обычно возникает на начальной стадии пожара и при локальных пожарах, когда в помещении наблюдаются струйные течения с явно выраженными границами и, кроме того, существует достаточно четкая стратификация (расслоение) среды.
Таким образом, область применения интегрального метода, в которой предсказанные моделью параметры пожара можно интерпретировать как реальные, практически ограничивается объемными пожарами, когда из-за интенсивного перемешивания газовой среды локальные значения параметров в любой точке близки к среднеобъемным. За пределами возможностей интегрального метода оказывается моделирование пожаров, не достигших стадии объемного горения, и особенно моделирование процессов, определяющих пожарную опасность при локальном пожаре. Наконец, в ряде случаев даже при объемном пожаре распределением локальных значений параметров пренебрегать нельзя.
Более детально развитие пожара можно описать с помощью зонных (зональных) моделей, основанных на предположении о формировании в помещении двух слоев: верхнего слоя продуктов горения (задымленная зона) и нижнего слоя невозмущенного воздуха (свободная зона). Таким образом, состояние газовой среды в зональных моделях оценивается через осредненные термодинамические параметры не одной, а нескольких зон, причем межзонные границы обычно считаются подвижными.
Однако при создании зонных моделей необходимо делать большое количество упрощений и допущений, основанных на априорных предположениях о структуре потока. Такая методика не применима в тех случаях, когда отсутствует полученная из пожарных экспериментов информация об этой структуре и, следовательно, нет основы для зонного моделирования. Кроме того, часто требуется более подробная информация о пожаре, чем осредненные по слою (зоне) значения параметров [2].
Полевые модели, обозначаемые в зарубежной литературе аббревиатурой CFD (computational fluid dynamics), являются более мощным и универсальным инструментом, чем зональные; они основываются на совершенно ином принципе. Вместо одной или нескольких больших зон в полевых моделях выделяется большое количество (обычно тысячи или десятки тысяч) маленьких контрольных объемов, никак не связанных с предполагаемой структурой потока. Для каждого из этих объемов с помощью численных методов решается система уравнений в частных производных, выражающих принципы локального сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов. Таким образом, динамика развития процессов определяется не априорными предположениями, а исключительно результатами расчета.
2. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
2.1. Определение среднеобъемной температуры внутреннего пожара на заданный момент времени и температурных режимов пожара в помещениях
Определить среднеобъемную температуру внутреннего пожара на заданный момент времени, если известны размеры помещения и проемов, характер пожарной нагрузки и место возникновения пожара.
Последовательность решения задачи
1. Произвести расчет изменения площади пожара на заданный момент времени с построением схемы развития пожара. При этом используются следующие допущения:
- пожарная нагрузка по площади пола помещения распределена равномерно;
- фронт пожара распространяется во все стороны с одинаковой скоростью;
- в первые 10 минут свободного развития пожара линейная скорость распространения пламени принимается равной половине табличного значения;
- проемы в ограждающих конструкциях располагаются симметрично;
- при достижении фронтом пожара середины оконного проема, считается, что проем вскрывается. Для дверного проема начинается воздействие пламени и отсчитывается предел огнестойкости;
- при достижении фронтом пламени ограждающих конструкций форма пожара изменяется, т.е. уточняется. Из круговой (полукруговой, сектор) переходит в прямоугольную двустороннюю или одностороннюю;
- При переходе фронта пожара в смежные помещения через проемы линейная скорость распространения пламени остается равной табличному значению.
2. Определить среднеобъемную температуру на заданный момент времени. Для этого необходимо:
- рассчитать площадь проемов, работающих на газообмен, Fпр, м2;
- рассчитать площадь приточной части проемов F1 по формуле:
F 1 / 3 F, м2;
1 пр
- вычислить отношение площади приточной части проемов (F1) к площади пожара (Fп) в данный момент времени F1/Fn (результат представить в виде натуральной дроби)
- вычислить значение отношения площади пожара к площади пола помещения, Fn/Fпола (результат представить в виде натуральной дроби);
- по номограмме (приложение 2) в зависимости от F1/Fn, Fn/Fпола и теоретического количества воздуха необходимого для сгорания 1 кг горючего ( V В, приложение 3) определить значение коэффициента избытка воздуха ;
Fn 0,16 м.т. - удельная скорость выгорания, кгм-2с-1 (приложегде ние 1);
По номограмме (приложение 2) определяют значение среднеобъемной температуры tm в зависимости от коэффициента избытка воздуха и плотности теплового потока в ограждающие конструкции q.
2.1.2. Расчет температурного режима внутреннего пожара (Способ 2).
В формулах, используемых для решения задачи приняты следующие условные обозначения V— объем помещения, м3;
S— площадь пола помещения, м2;
Ah h i — приведенная высота проемов помещения, м;
A П— проемность помещения, м0,5;
Рi — общее количество пожарной нагрузки i-го компонента твердых горючих и трудногорючих материалов, кг;
q — количество пожарной нагрузки, отнесенное к площади пола, кг·м-2;
qкр.к — удельное критическое количество пожарной нагрузки, кг·м-2;
qк — количество пожарной нагрузки, отнесенное к площади тепловоспринимающих поверхностей помещения, кг·м-2;
пср — средняя скорость выгорания древесины, кг·м-2мин-1;
пi — средняя скорость выгорания i-го компонента твердого горючего или трудногорючего материала, кг·м-2мин-1;
Q р д — низшая теплота сгорания древесины, Дж·кг-1;
H Qр i — низшая теплота сгорания i-го компонента материала H пожарной нагрузки, Дж·кг-1;
ф — степень черноты факела;
Т0 — температура окружающего воздуха, К;
Тw — температура поверхности конструкции, К;
t — текущее время развития пожара, мин;
tн.с.п — минимальная продолжительность начальной стадии пожара, мин;
у t п — предельная продолжительность локального пожара при горении ЛВЖ и ГЖ, мин.
Последовательность решения задачи:
- вычисляют объем помещения, V;
- рассчитывают проемность помещений П, м0,5, объемом V 10 м3
где S— площадь пола помещения, равная V0,667;
- сравнивают значения qк и qкр.к. Если qк qкр.к, то в помещении будет пожар, регулируемый нагрузкой (ПРН); если qк qкр.к, то в помещении будет пожар, регулируемый вентиляцией (ПРВ);
- определяют максимальную среднеобъемную температуру Тmах
а) для ПРН
где Т0 — начальная среднеобъемная температура, С;
t — текущее время, мин.
Пример 1. Рассчитать среднеобъемную температуру пожара Рассчитать среднеобъемную температуру пожара на момент полного охвата помещения пламенем, если пожарную нагрузку в помещении составляют мебель и бытовые изделия.
Помещение размерами 20х10х3,1 м, нахо- дится в здании 1 степени огнестойкости. Размеры оконных проёмов 1,5х1,5 м, дверных 0,9х2,1 м, предел огнестойкости дверей 0,1 ч. Пожар произошел в центре помещения.
Решение.
1. По таблице Приложения 1 определяем необходимые параметры пожарной нагрузки:
- низшая теплота сгорания Qн 13800 кДж·кг-1;
p
- линейная скорость распространения пламени 1=0,0108 м·с-1 = = 0,65 м·мин-1;
- удельная скорость выгорания м.т.=0,01450 кгм-2с-1;
при этом вскрываются оконные проемы 1 и 3, происходит изменение формы пожара с круговой на прямоугольную двустороннюю, и площадь пожара составит:
F13 10 10 100м 2
3. Рассчитываем время охвата пламенем всего помещения и начало воздействия его на дверной проем 2, при этом путь составляет 10 м:
13 10 / 0,65 13 15,4 28,5 мин Площадь пожара на 28,5 минуте составила 200 м2;
Рассчитываем время вскрытия дверного проема №2 с учетом его предела огнестойкости:
28,5 0,1 60 34,5мин.
При этом площадь пожара осталась не изменой.
4. Рассчитываем среднеобъемную температуру пожара.
Предварительно определяем:
По номограмме (приложение 2) в зависимости от коэффициента избытка воздуха и теплового потока в ограждающие конструкции определяем среднеобъемную температуру внутреннего пожара на 34,5 минуте, которая равна 2400С.
Данные для расчета:
Площадь пола S = 2340 м2, объем помещения V= 14040 м3, площадь проемов А = 167 м2, высота проемов h = 2,89 м. Общее количество пожарной нагрузки, приведенное к древесине, составляет 4,68 · 104 кг, что соответствует пожарной нагрузке q = 20 кгм-2.
Проемность помещения:
Изменение среднеобъемной температуры при пожаре с учетом начальной стадии пожара в помещении объемом V = 14040 м3, проемностью П= 0,12 м0,5, с пожарной нагрузкой, приведенной к древесине в количестве 20 кгм-2, представлено на рис.
2.2.1. Расчет координаты плоскости равных давлений.
Определить координату плоскости равных давлений (ПРД), если в центре помещения с дверным проемом произошел пожар.
Последовательность решения задачи
1. Определяем значение удельной газовой постоянной R,
Дж·кг-1·К-1:
а) если не известен количественный состав газовой среды (продуктов горения) – значение R принимается для азота;
б) если известен количественный состав газовой среды (продуктов горения) – значение R рассчитывается по формуле:
R 8314 / см, где СМ - относительная молекулярная масса смеси (кажущаяся), кг·кмоль-1;
n
b - ширина проема, м 0у - координатная ось с началом отсчета на поверхности пола;
2h - высота помещения, м;
у - координата, отсчитываемая от плоскости пола, м;
dy - расстояние между двумя параллельными близко расположенными горизонтальными плоскостями, м;
ун - координата нижнего края проема, м;
yв - координата верхнего края проема, м;
m - среднеобъемная плотность среды внутри помещения, кгм-3;
ра - наружное давление в окружающей атмосфере на высоте, равной половине высоты помещения, Нм-2;
рт - среднеобъемное давление, Нм-2 рвн - давление внутри помещения, Нм2;
m - среднеобъемная плотность газовой среды в помещении, кгм-3 y* - координата ПРД
2.3. Решение задач по расчету необходимого времени эвакуации
Расчет необходимого времени эвакуации tнб производится для наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении.
Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара (tкр.с) по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне):
<
где В — размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг;
to — начальная температура воздуха в помещении, °С;
n — показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени;
А — размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара, кг·с-1;
Z — безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения;
Q — низшая теплота сгорания материала, МДж·кг-1;
Ср — удельная изобарная теплоемкость газа МДж·кг-1 (Ср=0,001068 МДж·кг-1);
— коэффициент теплопотерь ( =0,25);
— коэффициент полноты горения ( =0,51);
Vсв — свободный объем помещения, м3 (Vсв=0,8V);
V — объем помещения, м3;
— коэффициент отражения предметов на путях эвакуации;
Е — начальная освещенность, лк;
lпр — предельная дальность видимости в дыму, м;
Dm — дымообразующая способность горящего материала, Нп м2·кг-1;
L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг ·кг-1;
Х — предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг·м-3 (ХСО2 =0,11 кг·м-3; ХСО = 1,16·10-3 кг·м-3;
ХHCL=23·10-6 кг ·м-3);
LО2 — удельный расход кислорода, кг· кг-1.
Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.
где hпл — высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м;
— разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке.
Поэтому, например, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h следует находить, ориентируясь на наиболее высоко расположенные ряды кресел.
Параметры А и n вычисляют так:
- для случая горения жидкости с установившейся скоростью A = F · F, n = 1, где F — удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг·м-2·с-1;
- для кругового распространения пожара A = 1,05 · F · v2, n = 3, где v — линейная скорость распространения пламени, м·с-1.
Пример. Определение необходимого времени эвакуации людей Определить необходимое время эвакуации людей из помещения производственного назначения, цех деревообработки. Длина помещения 10 метров, ширина 5 метров, высота 6 метров. Начальная температура в помещении 250С. Причина пожара – пролив легковоспламеняющейся жидкости по центру помещения. Круговое распространение пожара.
Сначала рассчитывают критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимых значений в зоне пребывания людей.
Предварительно рассчитается размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала А, размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения В, безразмерный параметр
Z, учитывающий неравномерность распределения опасных факторов пожара по высоте помещения:
A 1.05 f Vлин = 1,05·0,0145·0,0222 = 7,4·10-6
QpH – низшая теплота сгорания, Дж·кг-1; уд - удельная скорость выгорания, кг·м-2·с-1; g -ускорение свободного падения, м·с-2; То и 0 - температура и плотность холодного (окружающего) воздуха; G
- расход газов через сечение струи, отстоящее от поверхности горения на расстояние у,кг·с -1; ср - изобарная теплоемкость газа, Q Дж·кг-1·К-1; W1 - доля, приходящаяся на поступающую в Q пож ограждение теплоту от выделившейся в очаге горения; у - координата сечения колонки, отсчитываемая от поверхности горения, м;
у0 - расстояние от фиктивного источника тепла до поверхности горения, м. Основные показатели приведены в Приложении 1.
С помощью вышеприведенных формул можно рассчитать расход газа из I зоны, поступающего во II зону, и его температуру.
Для этого нужно положить координату у в вышеприведенных формулах равной координате нижней границы припотолочного слоя ук (см. лекции).
Расстояние от фиктивного источника тепла до поверхности горения вычисляется по формуле:
y 0 1,5 FГ где FГ - площадь пожара, м2.
Пример. Определение температуры и массового расхода в сечении конвективной колонки Определить температуру и массовый расход в сечении конвективной колонки, если в помещении с размерами указанными в таблице, пожар распространился на площади. Координата сечения колонки на 0,5 метра ниже высоты помещения.
=1; ср=103 Дж·кг-1·К-1; p0=300/T0 кгКм3; =0,6
1. Необходимо письменно решить задачи по расчету температурного режима внутреннего пожара, координат плоскостей давлений, расхода газа и воздуха, необходимого времени эвакуации людей, по определению температур и массовых расходов в сечениях конвективной колонки оформив их в соответствии с Методическими указаниями. Порядок присвоения задания изложен в условиях задач по темам.
2. Необходимо письменно ответить на вопросы по темам, исходя из того, что номер варианта равен последнему номеру зачетной книжки.
Решения и ответы должны быть оформлены на бумажном носителе, выполнены на персональном компьютере.
Шрифт: Times New Roman. Размер шрифта: 12.
Задачи:
1. Определить среднеобъемную температуру при пожаре в помещении на момент полного охвата помещения, а также среднеобъемную температуру при пожаре с учетом начальной стадии. В помещении имеется дверной проем, расположенный по центру меньшей стены. Место возникновения пожара - центр помещения, пожарная нагрузка расположена равномерно по помещению.
Определить время наступления предельных значений ОФП по температуре и дыму, если дверной проем закрыт. Пожарная нагрузка Vi=100 кг. Температура окружающего воздуха Т0=293К.
2. Определить (для каждой температуры пожара) координату плоскости равных давлений, а также расходы поступающего воздуха и удаляемой газовой среды, если в центре помещения с дверным проемом произошел пожар. Данные для расчета: Атмосферное давление нормальное. Температура наружного воздуха (начальная) 20 0С, температура пожара: а) равна температуре во время заполнения всего помещения; б) равна максимальной среднеобъемной температуре (но не выше 10000С). В помещении имеется дверной проем, расположенный по центру меньшей стены.
3. Определить необходимое время эвакуации людей из помещения. Причина пожара – пролив легковоспламеняющейся жидкости по центру помещения. Круговое распространение пожара.
4. Определить температуру и массовый расход в сечении конвективной колонки, если в помещении пожар распространился на площади. Координата сечения колонки на 0,5 метра ниже высоты помещения.
Порядок присвоения задания для задач и ответов на вопросы:
Номер варианта задачи выбирается по последней цифре зачетной книжки. Наименование пожарной нагрузки согласно номеру п/п «Параметры пожарной нагрузки для жилых и нежилых помещений зданий и сооружений» (Приложение 1) по предпоследней цифре номера зачетной книжки. Номер варианта при ответе на вопросы выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.
Письменные вопросы по те- ме: Исходные понятия и общие сведения о методах прогнозирования ОФП в помещениях Вариант 1
1. Первичные опасные факторы пожара.
2. Понятие и физические величины пламени.
3. Методы прогнозирования динамики ОФП и их особенности.
Вариант 2
1. Понятие дыма и его характеристики.
2. Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
Вариант 3
1. Цели прогнозирования ОФП.
2. Вторичные опасные факторы пожара.
3. Повышенная температура как ОФП.
Вариант 4
1. Параметры состояния газовой среды в помещении.
2. Пониженная концентрация кислорода как ОФП.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
Вариант 5
1. Первичные опасные факторы пожара.
2. Понятие и физические величины пламени.
3. Методы прогнозирования динамики ОФП и их особенности.
Вариант 6
1. Понятие дыма и его характеристики.
2. Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
Вариант 7
1. Цели прогнозирования ОФП.
2. Вторичные опасные факторы пожара.
3. Повышенная температура как ОФП.
Вариант 8
1. Параметры состояния газо- вой среды в помещении.
2. Пониженная концентрация кислорода как ОФП.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
Вариант 9
1. Первичные опасные факторы пожара.
2. Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
3. Повышенная температура как ОФП.
Вариант 0
1. Параметры состояния газовой среды в помещении.
2. Понятие и физические величины пламени.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
Письменные вопросы по теме: Основные понятия и уравнения интегральной математической модели пожара в помещении Вариант 1
1. Опасные факторы пожара.
2.Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
3. Среднемассовая температура, определение, формула.
4. Понятие и физические величины пламени.
5. Сущность и проявление вторичных ОФП.
Вариант 2
1. Понятие дыма и его характеристики.
2.Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
4. Токсичные продукты горения, как ОФП.
5. Современные научные методы прогнозирования ОФП.
Вариант 3
1. Сущность интегральной математической модели пожара в помещении.
2. Среднеобъемная плотность (концентрация) дыма, определение, формула.
3. Среднемассовая температу- ра, определение, формула.
4. Раскройте сущность динамики ОФП.
5. Взаимосвязь среднеобъемной и среднемассовой температур.
Вариант 4
1. Среднеобъемная плотность газовой среды, определение, формула.
2. Оптическое количество дыма, определение, формула.
3. Термодинамические величины, описывающие газовую среду в помещении.
4. Понятие и физические величины пламени.
5. Предельно допустимые значения ОФП, физический смысл.
Вариант 5
1. Основные допущения интегральной математической модели пожара в помещении.
2. Среднеобъемная температура, определение, формула.
3. Среднеобъемная оптическая плотность дыма, определение, формула.
4. Пониженная концентрация кислорода, как опасный фактор пожара.
5. Сущность и проявление вторичных ОФП.
Вариант 6
1. Опасные факторы пожара.
2. Среднеобъемная температура, определение, формула.
3. Понятие и физические величины пламени.
4. Среднеобъемная (удельная) внутренняя энергия, определение, формула.
5. Дымообразующая способность горючего материала, определение, формула.
Вариант 7
1. Сущность и проявление вторичных ОФП.
2. Понятие и физические величины пламени.
3. Среднемассовая температура, определение, формула.
4.Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
5. Опасные факторы пожара.
Вариант 8
1. Понятие дыма и его характеристики.
2. Среднеобъемная плотность (концентрация) дыма, определение, формула.
3. Термодинамические величины, описывающие газовую среду в помещении.
4. Пониженная концентрация кислорода, как опасный фактор пожара.
5. Дымообразующая способность горючего материала, определение, формула.
Вариант 9
1. Сущность интегральной математической модели пожара в помещении.
2. Оптическое количество дыма, определение, формула.
3. Среднеобъемная оптическая плотность дыма, определение, формула.
4. Среднеобъемная (удельная) внутренняя энергия, определение, формула.
5. Сущность и проявление вторичных ОФП.
Вариант 0
1. Основные допущения интегральной математической модели пожара в помещении.
2.Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
3. Раскройте сущность динамики ОФП.
4. Раскройте сущность динамики ОФП.
5. Предельно допустимые значения ОФП, физический смысл.
Письменные вопросы по теме: Газообмен в помещении и теплофизические функции, необходимые для описания замкнутого пожара Вариант 1
1. Формулировка закона распределения наружных давлений по высоте (аналитическая запись).
2. Раскрыть особенности режимов работы проемов.
3. Уравнение материального баланса на внутреннем пожаре.
Вариант 2
1. Формулировка закона рас- пределения внутренних давлений по высоте помещения (аналитическая запись).
2. Плоскость равных давлений (ПРД), определение.
3. Опасные факторы пожара.
Вариант 3
1. Раскрыть особенности режимов работы проемов.
2. Уравнение энергии внутреннего пожара.
3. Динамика ОФП.
Вариант 4
1. Формула для определения скорости газа, физический смысл, величины с нее входящие.
2. Уравнение энергии внутреннего пожара.
3. Понятие дыма и его характеристики.
Вариант 5
1. Формула для определения расхода газа через прямоугольный проем физический смысл, величины в нее входящие.
2. Понятие и физические величины пламени.
3. Уравнение продуктов горения на внутреннем пожаре.
Вариант 6
1. Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
2. Уравнение баланса кислорода на внутреннем пожаре.
3. Перепад давлений.
Вариант 7
1. Формулировка закона распределения внутренних давлений по высоте помещения (аналитическая запись).
2. Уравнение энергии внутреннего пожара.
3. Понятие дыма и его характеристики.
Вариант 8
1. Формула для определения скорости газа, физический смысл, величины с нее входящие.
2. Понятие и физические величины пламени.
3. Перепад давлений.
Вариант 9
1. Токсичные продукты горения, понятия и физические величины.
2. Раскрыть особенности режимов работы проемов.
3. Опасные факторы пожара.
Вариант 0
1. Раскрыть особенности режимов работы проемов.
2. Уравнение энергии внутреннего пожара.
3. Уравнение продуктов горения на внутреннем пожаре.
Письменные вопросы по теме: Математическая постановка задачи и динамики опасных факторов начальной стадии пожара Вариант 1
1. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения концентрации токсичных продуктов горения в помещении.
3. Помещения с малой проемностью.
4. Критическая продолжительность пожара, определение, применение для обеспечения пожарной безопасности.
5. Среднеобъемная температура газовой среды как ОФП.
Вариант 2
1. Критическая продолжительность пожара, по условию достижения предельно допустимых значений концентраций токсичных газов (продуктов горения) в помещении.
2. Проемность, определение и величины ее описывающие.
3. Начальные условия при постановки задачи о динамики ОФП начальной стадии.
4. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения среднеобъемной температуры в помещении при пожаре в начальной стадии.
5. Токсичные продукты горения как ОФП.
Вариант 3
1. Критическая продолжитель- ность пожара по условию достижения температуры в помещении предельно допустимого значения
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении в начальной стадии пожара.
3. Критическая продолжительность пожара по условию достижения оптической плотности дыма в помещении предельно допустимых значений.
4. Определение массы выгоревшего материала в зависимости от формы развития пожара и от вида пожарной нагрузки.
5. Пламя и искры как ОФП.
Вариант 4
1. Коэффициент теплопотерь, определение, способы применения
2. Критическая продолжительность пожара по условию достижения температуры в помещении предельно допустимого значения.
3. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения критической плотности дыма в помещении.
4. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
5. Дым как ОФП.
Вариант 5
1. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
2. Проемность, определение и величины ее описывающие.
3. Критическая продолжительность пожара по условию достижения оптической плотности дыма в помещении предельно допустимых значений.
4. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
5. Среднеобъемная температура газовой среды как ОФП.
Вариант 6
1. Коэффициент теплопотерь, определение, способы применения.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении в начальной стадии пожара.
3. Начальные условия при постановки задачи о динамике ОФП в начальной стадии.
4. Критическая продолжительность пожара, определение, применение для обеспечения пожарной безопасности.
5. Дым как ОФП.
Вариант 7
1. Критическая продолжительность пожара по условию достижения концентрации токсичных газов (продуктов горения) в помещении предельно допустимых значений.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении начальной стадии пожара.
3. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения критической плотности дыма в помещении.
4. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
5. Дым как ОФП.
Вариант 8
1. Коэффициент теплопотерь, определение, способы применения.
2. Проемность, определение и величины ее описывающие.
3. Начальные условия при постановки задачи о динамики ОФП начальной стадии пожара.
4. Критическая продолжительность пожара, определение, применение для обеспечения пожарной безопасности.
5. Токсичные продукты горения как ОФП.
Вариант 9
1. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении начальной стадии пожара.
3. Помещения с малой проемностью.
4. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения среднеобъемной температуры в помещении при пожаре в начальной стадии пожара.
5. Пламя и искры как ОФП.
Вариант 0
1. Критическая продолжительность пожара по условию достижения концентрации токсичных газов (продуктов горения) в помещении предельно допустимых значений.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения концентрации токсичных продуктов горения в помещении.
3. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения критической плотности дыма в помещении.
4. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения среднеобъемной температуры в помещении при пожаре в начальной стадии пожара.
5. Среднеобъемная температура газовой среды как ОФП.
Письменные вопросы по теме: Прогнозирование опасных факторов пожара при тушении с использованием интегрального метода.
Вариант 1
1. Допущения и начальные условия для интегральной математической модели начальной стадии пожара.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения среднеобъемной температуры в помещении при пожаре в начальной стадии пожара.
3. Критическая продолжительность пожара, по условию достижения температурой в помещении предельно допустимого значения.
4. Модификация базовой математической модели для учета влияния объемного газового тушения.
Вариант 2
1. Начальные условия при постановки задачи о динамики ОФП начальной стадии пожара.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении в начальной стадии пожара.
3. Критическая продолжительность пожара по условию достижения предельно допустимого значения концентрации кислорода в помещении.
4. Дополнительное уравнение баланса, учитывающее влияние объемного тушения газом.
Вариант 3
1. Проемность, определение и величины ее описывающие.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения парциальной плотности токсичных продуктов горения в помещении.
3. Критическая продолжительность пожара по условию достижения предельно допустимых значений концентрации токсичных газов (продуктов горения) в помещении.
4. Влияние концентрации огнетушащего вещества на скорость выгорания.
Вариант 4
1. Помещения с малой проемностью.
2. Критическая продолжительность пожара, по условиям достижения оптической плотности дыма в помещении предельно допустимых значений.
3. Критическая продолжительность пожара по условиям достижения температурой в помещении предельно допустимого значения.
4. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения концентрации токсичных продуктов горения в помещении.
Вариант 5
1. Определение массы выгоревшего материала в зависимости от формы развития пожара и от вида пожарной нагрузки.
2. Коэффициент теплопотерь, определение, способы применения.
3. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения критической плотности дыма в помещении.
4. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении в начальной стадии пожара.
Вариант 6
1. Значения вводимых параметров А, В и n.
2. Критическая продолжительность пожара, определение, применение для обеспечения пожарной безопасности.
3. Сущность дифференциального метода прогнозирования ОФП, его информативность и область практического использования.
4. Проемность, определение и величины ее описывающие.
Вариант 7
1. Начальные условия при постановке задачи о динамики ОФП начальной стадии.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс изменения парциальной плотности токсичных продуктов горения в помещении.
3. Критическая продолжительность пожара по условию достижения предельно допустимого значения температуры в помещении.
4. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении начальной стадии пожара.
Вариант 8
1. Определение массы выгоревшего материала в зависимости от формы развития пожара и от вида пожарной нагрузки.
2. Критическая продолжительность пожара, определение, применение для обеспечения пожарной безопасности.
3. Критическая продолжительность пожара, по условию достижения предельно допустимого значения температуры в помещении.
4. Дополнительное уравнение баланса, учитывающее влияние объемного тушения газом.
Вариант 9
1. Значения вводимых параметров А, В и n.
2. Коэффициент теплопотерь, определение, способы применения.
3. Критическая продолжительность пожара по условию достижения предельно допустимого значения температуры в помещении.
4. Модификация базовой математической модели для учета влияния объемного газового тушения.
Вариант 0
1. Определение массы выгоревшего материала в зависимости от формы развития пожара и от вида пожарной нагрузки.
2. Дифференциальное уравнение, описывающее процесс снижения парциальной плотности кислорода в помещении в начальной стадии пожара.
3. Сущность дифференциального метода прогнозирования ОФП, его информативность и область практического использования.
4. Модификация базовой математической модели для учета влияния объемного газового тушения.
Письменные вопросы по теме: Зонная математическая модель пожара в помещении. Численная реализация зонной модели.
Вариант 1 Область практического применения зонных моделей пожаров.
Вариант 2 Взаимосвязь между зонами пожара и изменение их размеров в течение времени.
Вариант 3 Определение потоков массы из конвективной колонки в припотолочный слой на основе теории свободной турбулентной конвективной струи.
Вариант 4 Определение потоков энергии из конвективной колонки в припотолочный слой на основе теории свободной турбулентной конвективной струи.
Вариант 5 Математическая постановка задачи о динамике опасных факторов пожара в припотолочной зоне.
Вариант 6 Модификация базовой интегральной модели для определения ОФП по зонам Вариант 7 Область практического применения зонных моделей пожаров.
Вариант 8 Взаимосвязь между зонами пожара и изменение их размеров в течение времени.
Вариант 9 Определение потоков массы из конвективной колонки в припотолочный слой на основе теории свободной турбулентной конвективной струи.
Вариант 0 Определение потоков энергии из конвективной колонки в припотолочный слой на основе теории свободной турбулентной конвективной струи.
Письменные вопросы по теме: Дифференциальные (полевые) математические модели пожара в помещении. Численная реализация полевой модели.
Вариант 1 Общие положения о «полевых» моделях.
Вариант 2 Модель Астаховой И.Ф. Изотермические граничные условия.
Вариант 3 Допущения модели Астаховой И.Ф.
Вариант 4 Методы решения задач о динамики ОФП.
Вариант 5 Отличительные особенности «полевых» моделей пожара от известных.
Вариант 6 Диффузионная модель с изобарными граничными условиями.
Вариант 7 Допущения диффузионной модели.
Вариант 8 Отличительные особенности двух «полевых» моделей друг от друга.
Вариант 9 Допущения модели Астаховой И.Ф.
Номограмма для определения среднеобъёмной температуры внутреннего пожара:
- коэффициент избытка воздуха; q - тепловой поток, Вт·м-2; tm-t0 среднеобъемная температура внутреннего пожара, 0С.
900 0,29 1,402 0,34 1,290 1000 0,265 1,423 0,32 1,306 Литература
1. Моделирование пожаров и взрывов / под ред. Н.Н. Брушлинского и А.Я. Корольченко - М.: "Пожнаука", 2000. - 492 с.
2. Федеральный закон № 123-ФЗ. от 22 июля 2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». - Новосибирск: Сиб.унив.изд-во, 2008. – 144 с.
3. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118с.
4. Пузач С.В., Зернов С.И., Богатищев А.И., Карпов С.Ю. Расчет фактических пределов огнестойкости строительных конструкций с учетом реальных параметров пожара, действий систем пожаротушения, механической вентиляции и дымоудаления (математическая модель и методика расчета). - Саранск: Мордовское книжное издательство, 2004. - 80с.
5. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. - 336 с
6. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. - М., Стройиздат, 1988. - 418 с.
7. Кошмаров Ю.А., Рубцов В.В. Процессы нарастания опасных факторов пожара в производственных помещениях и расчет критической продолжительности пожара. - М.: МИПБ МВД России, 1999. - 89 с.
8. Кошмаров Ю.А., Зотов Ю.С. и др. Лабораторный практикум по курсу "Прогнозирование опасных факторов пожара в помещениях". - М., МИПБ МВД РФ, 1997.- 68 с.
9. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987. - 444 с.
10. Драйздел Д. Введение в динамику пожара.- М.: Стройиздат, 1990. - 420 с.
11. Зотов Ю.С. Расчет динамики задымления помещений // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО МВД
«