double arrow

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ПОЖАРНОЙ НАГРУЗКИ, КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТИ ГОРЕНИЯ И СКОРОСТИ ВЫГОРАНИЯ

Общие положения

Пожарная нагрузка (массовая) – масса горючих материалов, приведенная к единице площади помещения, кг/м2:

 

                                ,                                                 (1)

 

где Мi – масса i-го горючего материала,

   S – площадь помещения, м2.

 

Пожарная нагрузка (тепловая) – количество теплоты, выделяемое горючим материалом при его полном сгорании (до СО2, Н2О, SО2) с единицы площади пола помещения, МДж/м2:

                                    

                               ,                                                    (2)

 

где Qпi – количество теплоты, выделяемое i-м горючим материалом, Дж.

Так как Qп = МQн, где Qн – низшая теплота горения (кДж/кг), из формул (1) и (2) следует:

 

                 ,                                       (3)

 

Поверхность горения – поверхность горючих материалов, с которой может происходить выделение продуктов разложения (испарения) при горении материалов (Sп.г., м2).

   

Площадь пожара – проекция зоны горения на горизонтальную (реже вертикальную) плоскость (Sп, м2).

 

Коэффициент поверхности горения элемента пожарной нагрузки (стол, стул, диван и пр.) – отношение поверхности горения к ее проекции на горизонтальную поверхность (площадь пожара), м22:

 

                                    ,                                                       (4)

 

где Sп.гi – площадь поверхности горения i-го изделия, м2,

Sпi – площадь пожара элемента пожарной нагрузки, м2.

 

    Коэффициент поверхности горения пожарной нагрузки – отношение суммарной поверхности горения пожарной нагрузки к площади пола помещения, м22:

 

                                   ,                                                   (5)

 

где S – площадь пола помещения, м2.

 

Из формул (4) и (5) следует:

 

                                  .                                              (6)

 

Массовая скорость выгорания пожарной нагрузки – масса горючего, выгорающего в единицу времени, кг/с:

 

                                   .                                                        (7)

 

Приведенная массовая скорость выгорания – масса горючего, выгорающая в единицу времени с единицы площади пожара, кг/(м2*с):

 

                                  .                                                   (8)

 

Удельная скорость выгорания (истинная) – масса горючего, выгорающая в единицу времени с единицы поверхности, кг/(м2*с):

 

                                 .                                                   (9)

 

Из формул (8) и (9) следуют выражения:

 

                                  ;                                                         (10)

 

                                 .                                                         (11)

 

Из формул (8) – (10) следует выражение:

 

                                 .                                                     (12)

 

Линейная скорость распространения пламени по поверхности пожарной нагрузки – расстояние ΔL, пройденное фронтом пламени в единицу времени:

 

                                 .                                                               (13)

 

Скорость распространения пламени зависит от типа помещения, степени огнестойкости, пожарной нагрузки (табл. 28, прил. 3 [1]) и времени развития пожара. В пожарно-технических расчетах принято, что в первые 10 минут развития пожара скорость составляет половину стационарного значения, а после 10 минут равна стационарному (табличному) значению. Следовательно, расчет расстояния, пройденного фронтом пламени:

 

                 при τ ≤ 10 мин., L = 0,5 υ*τ;                                               (14)

 

                 при τ > 10 мин., L = 0,5 υл(τ – 5).                                       (15)

 

 

Пример 1.

  Рассчитать величину пожарной нагрузки (кг/м2 , МДж/м2) столярной мастерской размером 9*12 м. Пожарная нагрузка состоит из деревянного дощатого пола (толщина досок 0,04 м), покрытого линолеумом (толщина 0,002м), двух столярных верстаков массой 54 кг каждый и шкафа для инструментов массой 85 кг.

 

Решение.

Согласно формуле (1) для определения величины пожарной нагрузки рассчитываем суммарную массу горючего материала и площади помещения. Масса горючего материала состоит из пола (Мпол.), линолеума (Млин.),

верстаков (Мвер.) и шкафа (Мшк.):

 

                 ΣМi = Мпол. + Млин. + Мвер. + Мшк.;

 

                 Мпол. = Vпол.ρдр. = Sпол.σдр. ρдр.;

 

                 Млин. = Vлин.ρлин. = Sлин.σлин.ρлин.,

 

где V – объем досок пола, линолеума, м3; σдр. и σлин. – соответственно толщина досок и линолеума, м; ρрд. и ρлин. – соответственно плотность древесины и линолеума, кг/м3.

Принимаем ρдр. = 450 кг/м3, а ρлин = 1250 кг/м3, тогда:

 

                  Мпол. = 9*12*4*10-2*450 = 1944 кг;

 

                  Млин. = 9*12*2*10-3*1250 = 270 кг;

 

                  ΣМi = 1944 + 270 + 2*54 + 85 = 2407 кг.

 

Площадь помещения

 

                  S = 9 * 12 = 108 м2.

 

Пожарная нагрузка согласно уравнению (1) составляет

 

                 Рп.н. = 2407/108 = 22,2 кг/м2.

 

Для расчета величины тепловой нагрузки в МДж/м2 по формулам (2) и (3) необходимо определить низшую теплоту сгорания горючего материала.

Примем для дощатого пола влажность 20%. Qн = 14400 кДж/кг, для материала верстака и шкафа (древесина влажностью 10%) Qн = 16500 кДж/кг, для линолеума – 33520 кДж/кг (данные приняты по табл. 8, прил. 3 [1]).

 

Вычисляем количество тепла, выделяемого при сгорании материалов:

 

                                        Q = ΣМi Qнi,

 

где Мi – масса i-го элемента горючего материала; Qнi – низшая теплота i-го элемента горючего материала.

 

Q = 1944*14400 + 270*33520 + (2*54 + 85)*16500 = 40228500 кДж

    = 40228,5 МДж.

 

Пожарную нагрузку определяем по формуле (3):

 

                            qп.н. = 40228,5 / 108 = 372,486 МДж/м2.

 

 

Пример 2.

  Рассчитать коэффициент поверхности горения штабеля, состоящего из N брусков размерами а*а*b (а – сторона торца, b – длина бруска), равномерно уложенных в n рядов.

 

Решение.

Согласно формуле (4) определяем площадь пожара и поверхность горения.

Поверхность горения (Sп.г.) рассчитываем как разницу между общей (Sо) и скрытой (Sс) поверхностями брусьев:

 

                                 Sп.г. = Sо – Sс.

 

Общая поверхность брусьев

 

                                 Sо = (2a2 + 4ab)N.

 

Скрытая поверхность состоит из поверхности брусьев первого ряда, уложенных на грунт (Sп) и перекрытых поверхностей (Sр) в (n-1) ряду, причем верхний ряд брусьев открыт. Количество брусьев в одном ряду – N/n; количество перекрытий в одном ряду – (N/n2).

Скрытая поверхность брусьев первого ряда

 

                                 Sк = ab(N/n).

 

Определяем скрытую поверхность брусьев за счет их перекрытия:

 

                                Sр = 2a2 (n – 1).

 

Поверхность горения штабеля составляет

 

     Sп.г. = Sо – Sп – Sр = (2a2 + 4ab)N – ab() - 2a2 ()2(n – 1);

 

 

     Кп = .

 

Подставляем в формулы необходимые значения и производим вычисления.

 

Пример 3.

  Рассчитать массовую, приведенную и удельную скорости выгорания штабеля, состоящего из 50 брусков размером 30*30*250 см, равномерно уложенных в 10 рядов, если за 35 минут пожара потеря массы составила 15 % исходной.

 

Решение.

1.Определяем потерю массы штабеля (ΔМ), площадь пожара (Sп), поверхность горения (S). Для расчетов используем формулы (7) – (9).

2.Исходную массу штабеля (М0) определяем по формуле

 

                             М0 = a2bNρдр,

 

где ρдр – плотность древесины, 450 кг/м3.

 

                            М0 = 0,32 * 2,5 * 50 * 450 = 5063 кг;

 

                           ΔМ = 0,15 * 5063 = 759,4 кг.

 

3.Массовую скорость выгорания вычисляем по формуле (7):

 

                            =  = 0,362 кг/с.

 

4. Вычисляем приведенную массовую скорость выгорания по формуле

 

                            =  = 0,0579 кг/(м2 с).

 

  5. Определяем коэффициент поверхности горения:

 

    Кп = =

 

   = = 18,4.

 

    6. Вычисляем удельную скорость по формуле (9):

 

                  =  = 3,15 *10-3 кг/(м2 с).

 

 

Пример 4.

Рассчитать коэффициент поверхности горения пожарной нагрузки столярной мастерской размером 10*15 м, с дощатым полом, покрытым линолеумом, в которой находятся три верстака, стеллаж для инструментов, три жестких стула и шкаф.

 

Решение.

Из табл. 29, прил.3 [3], принимаем размеры изделий и коэффициент поверхности горения. Данные сводим в таблицу.

 

Изделие Количество Кн изделия Размер изделия, м Поверхность горения Sп.г., м2
Пол        1       1 10 * 15 150
Верстак        3       4 1,5*0,8*1,0 14,4
Стеллаж        1       16,6 1,86*0,45*2,0 13,9
Стул        3       4,5 0,4*0,4*0,82 2,2
Шкаф        1       8,1 1,2*0,45*1,25 4,4

 

 

    По формуле (5) вычисляем коэффициент поверхности горения:

 

    = = 1,23.

 

 

Пример 5.

Рассчитать расстояние, на которое переместится фронт пламени на 8-ой и 16-ой минутах развития пожара, если табличное значение линейной скорости распространения пламени составляет 1 м/мин.

 

Решение.

Согласно формулам (14) и (15) расстояние составляет

 

на 8-й минуте L = 0,5 *1 * 0,8 = 0,4 м;

 

на 16-й минуте L = 1* (16 – 5) = 11 м.

 

 

Пример 6.

Определить линейную скорость распространения пожара, если через 25 мин после его возникновения фронт пламени переместится на 16 м.

 

Решение.

Так как время горения составляет более 10 мин, согласно выражению (15) линейная скорость будет равна

 

                              =  = 0,8 м/мин.

  

 

 

Содержание отчета

  

Отчет должен отвечать требованиям общих методических указаний по выполнению работ, содержать обоснованные выводы по результатам расчетов.

В отчете приведите результаты расчетов и ответы на контрольные вопросы.

 

    

 

  

 

               

 

 

 

 

 

 

                                    

 

 

                                      


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: