Методика расчета задачи 1

Убыль массы штабеля за время горения равна:

Δ m = ηρ Vkn (1)

где: η – массовая доля выгоревшего материала штабеля; V -объём одного бруса, м³; k - количество брусьев в одном ряду, n – количество рядов в штабеле

В штабеле имеются скрытые и открытые для горения поверхности (рис. 1).

Площадь поверхности штабеля складывается из площади поверхности граней брусьев, находящихся в нижнем ряду и соприкасающихся с поверхностью земли, а также участков граней, в пределах которых брусья, соприкасаются друг с другом. Общая площадь скрытой поверхности S _скр равна:

где k - количество брусьев в одном ряду, n – количество рядов в штабеле

Рис. 1

Открытая поверхность (поверхность горения S _пг) рассчитывается как разность суммарной площади поверхности всех брусьев S _å и скрытой поверхности брусьев в штабеле

S _пг = S_откр = S_å - S_cкр, (1)

где суммарная площадь брусьев в штабеле равна сумме площадей всех граней одного бруса, умноженная на количество всех брусьев в штабеле k · n:

S _å = (2 а ² + 4 аl) kn (2)

Удельная массовая скорость выгорания, , кг/(с·м²), кг/(мин·м²)] − масса выгоревшей пожарной нагрузки в единицу времени на единицу площади поверхности горения

. (3)

Площадь пожара S _П составляет:

S _П = l²

Коэффициент поверхности горения, K _пг − отношение площади поверхности горения S _пг к площади пожара S _п

. (4)

Теоретический расход воздуха (кг/с) – расход воздуха, необходимый для полного сгорания материала:

= , (5)

где – теоретический объём воздуха необходимый для горения, м³/кг; ρ _в – плотность воздуха, кг/м³.

(6)

где - молярный объем, равный 22,4 л; м – число моль горючего вещества по реакции горения; - молярная масса горючего вещества, г/ моль.

Плотность воздуха и продуктов горения в зависимости от температуры можно также рассчитать по следующим формулам:

, кг/м³; (7)

, кг/м³. (8)

где p и Т _ос – давление (Па) и температура (K) окружающей среды; М_{i пг}– молярная масса i –го продукта горения; ν_{i пг} – коэффициенты в уравнении реакции горения для i –тых продуктов горения.

N_i – мольная доля i – го продукта горения:

где ν_i – стехиометрический коэффициент;

Ф актический расход воздуха (кг/с) – масса воздуха, поступающего в помещение при пожаре в единицу времени. При газообмене через один проем или несколько проемов, расположенных на одном уровне:

(9)

где F _пр − площадь проема; Н − высота проема; μ − коэффициент сопротивления проёма (μ = 0,6 – 0,7); g – ускорение свободного падения, м/с²; r _в – плотность воздуха, кг/м³; r _г – плотность продуктов горения, кг/м³.

Положение нейтральной зоны по высоте проема (h ₀) относительно его нижней отметки может быть рассчитано из следующего выражения:

, (10)

где ρ _в, ρ _г − плотность воздуха и дымовых газов, соответственно.

При горении штабеля древесины режим пожара можно определить по параметру Ф:

(11)

где ρ _в – плотность воздуха, кг/м³, g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²; F _пр – площадь проема, м²; Н – высота проема, м; F _пг – площадь поверхности горения, м².

Если Ф £ 0,235 – пожар относится к регулируемым вентиляцией, при Ф ³ 0,29 – к регулируемым нагрузкой. При 0,235< Ф < 0,290 – комбинированный режим пожара, когда в помещении имеются одновременно участки, где приток воздуха обеспечивает режим ПРН (обычно вблизи проемов), и участки, где режим ПРВ.