2) строим график изменения температуры пожара во времени (рис. 5).Рисунок 5. Изменение температуры пожара во времени.
4. Расчет интенсивности подачи и расходаогнетушащих веществ. Вода и водные растворы являются огнетушащими веществами преимущественно охлаждающего действия. С помощью воды прекращения горения достигают, охлаждая как зону горения, так и горящий материал. Кроме того, водяной пар оказывает дополнительное разбавляющее действие. В результате температура пламени достигает температуры потухания.
Разбавляющий эффект воды заключается в том, что при полном ее испарении из 1 литра образуется 1720 л пара, который является огнетушащим веществом. В качестве огнетушащего вещества на тушение пожара в рассмотренном выше помещении используем воду. Общая площадь помещения 280 м². Время свободного горения (до начала тушения) примем равным 15 мин. [ 4]. Температуру поверхности примем равной температуре в помещении, которая, согласно табл.
2 и рис. 5, на 15 минуте составляет 590 °C. Охлаждающий эффект воды составляет 2600 кДж/кг. Проведем расчет оптимальной интенсивности подачи и удельного расхода воды при тушении поверхности горящей нагрузки типа древесины, если массовая удельная скорость выгорания = 0,0014 кг/(м2· с), внешний падающий тепловой поток 40,76 кВт/м2 (см. табл. 2), время свободного горения 15 мин.
Удельную теплоту пиролиза L примем равной 2800 кДж/кг, низшую теплоту сгорания — 16 500 кДж/кг. Теоретический охлаждающий эффект воды 2600 кДж/кг. Для прекращения горения древесины требуется понизить температуру ее поверхности с Тпов до температуры начала активного пиролиза Тпир. Оптимальная интенсивность подачи рассчитывается по следующей формуле (л/(м2· с)):Iопт=, (4.1)где Qзап — теплосодержание прогретого слоя, кДж/м2 ;Qохл — охлаждающий эффект огнетушащего вещества, кДж/кг;q-тепловой поток, кВт/м2;τ0 — времени охлаждения всего прогретого слоя, с (при охлаждении древесины водой τ0 = 20 с.).Значение Qзап находим по выражению: Qзап = [qвн — · (L — Lэкз) — qконв]· τгор, (4.2)где qвн-тепловой поток, кВт/м2;- массовая удельная скорость выгорания, кг/(м2· с);L — удельная теплота пиролиза, кДж/кг.Значение Lэкз находим по формуле: Lэкз = 0,06· Qн, (4.3)где Qн — низшая теплота сгорания, кДж/кг.Lэкз = 0,06· 16 500 = 990 кДж/кг.Значение qконв находим по формуле: qконв = · Ср·(Тпов — Тпир), (4.4)где Ср-теплоемкость воды, кДж/(кг· К);Тпов — температура поверхности, К;Тпир — температура пиролиза, К (для древесины Тпир≈ 473 К).qконв = 0,0138 · 3,7·((590+273) — 473) = 19,91 кВт/м2.Находим Qзап по формуле (4.2):Qзап = [40,76 -0,0014· (2800 — 990) — 19,91]· 15·60 = 16 481 кДж/м2.Отсюда находим оптимальную интенсивность подачи по формуле (4.1):Iопт = = 0,070 л/(м2· с).Время тушения находим по формуле:τт = + τ0, (4.5)τт = + 20 = 136 с или 2 мин.
16 с. Удельный расход воды (в расчете на площадь горения) при оптимальной интенсивности подачи определяем по формуле: qуд = I· τт, (4.6)qуд = 0,07· 136 = 9,52 л/м25. Выводы по проведенным расчетам
Знание закономерностей изменения параметров пожара необходимо для обеспечения безопасности людей, разработки мер по предотвращению распространения пожаров, для проектирования систем автоматического обнаружения и тушения, планирования сил и средств, необходимых для ликвидации пожаров. Зависимость изменения площади пожара во времени носит нелинейный скачкообразный характер (рис. 4): имеются временные интервалы быстрого и медленного увеличения площади пожара. Замедление роста площади пожара с 22 по 36 мин. и с 46 по 64 мин.
связано с огнестойкостью дверных проемов. С ростом площади пожара увеличивается объем зоны горения и площадь излучения, появляются конвективные потоки. Все это приводит к повышению среднеобъемной температуры и, как следствие, температуры всех предметов и материалов, находящихся в помещении. На кривой «температура пожара − время пожара» (рис.
5) можно выделить 3 временные области, различающиеся скоростью нарастания температуры: − медленный рост температуры до 100 °C на начальной стадии (0−7 мин.), обусловленный ограниченностью площади пожара и низкой теплопроводностью воздуха (конвективные потоки практически отсутствуют); − скачкообразное повышение температуры от 100 до 600 °C в интервале времени 7−15 мин., связанное с усилением конвективных потоков и возрастанием концентрации кислорода за счет разрушения остекления; − дальнейшее медленное повышение температуры до 820 °C, происходящее в условиях относительной стабилизации процесса горения. Если помещение имеет большой свободный объем (обычно более1000 м) или большие открытые проемы, процесс распространения пожара протекает путем постепенного охвата пламенем предметов одного за другим. В помещениях меньшего объема (в данном примере расчета Sп 900 м2) при достижении среднеобъемной температуры 300÷350 °С иналичии воздуха содержание газообразных продуктов пиролиза достигает нижнего концентрационного предела воспламенения. В этом случае скорость распространения пламени достигает максимального значения, поскольку процесс происходит уже не по поверхности, а по объему газовой среды. Скорость распространения пламени в газовой среде составляет от нескольких метров до сотен метров в секунду в зависимости от состава газа. Внешне это воспринимается как объемная вспышка, т. е. одновременное воспламенение всех горючих материалов, которые находятся в помещении. В результате свободный объем помещения превращается в зону горения (объемный пожар). Это сопровождается разрушением остекления проемов на 15 мин.
пожара (рис. 5) вследствие резкого нарастания давления, и в помещение начинает поступать свежий воздух [6]. После того как все горючие материалы уже охвачены пламенем, рост площади пожара в данном помещении прекращается, и начинается более интенсивное повышение среднеобъемной температуры (рис. 5). На этом заканчивается первая, так называемая начальная стадия пожара. В течение второй стадии при наличии достаточного притока воздуха увеличивается скорость выгорания горючих веществ, теплота пожара, растет температура газовой среды. В этой стадии пожара прекращается изменение параметров теплои газообмена, температура достигает максимального значения, и начинается третья стадия пожара − стационарная.
При свободном развитии пожара горючие материалы выгорают, и пожар переходит в стадию затухания. Список использованной литературы:
1. Гайнуллина Е. В., Марков В. Ф., Маскаева Л. Н. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. Определение основных параметров развития и тушения внутреннего пожара. Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы. Специальность 280 705
Пожарная безопасность/ Под ред. А. А. Урицкой. — Екатеринбург: Уральский институт ГПС МЧС России, 2014. 54 с. 2. Абдурагимов И. М., Говоров В. Ю., Макаров В. Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров.
— М: ВИНИТИ, 1980. — 256 с. 3. Бобков С. А. Бабурин А.В., Комраков П. В. Примеры и задачи по курсу «Физико-химические основы развития и тушения пожара»: учеб. пособие. -
М.: Академия ГПС МЧС России. — 2006. 4. Драйздейл Д.
Введение
в динамику пожаров / Пер. с анг. -
М.: Стройиздат, 1990. — 424 с. 5. Марков В. Ф., Маскаева Л. Н., Пазникова С. Н. Физико-химические основы развития и тушения пожаров: учебник. — Екатеринбург: Изд-во
УрО РАН, 2013. — 304 с. 6. Марков В. Ф., Маскаева Л. Н., Гайнуллина Е. В., Беззапонная О. В. Сборник задач по курсу «Физико-химические основы развития и тушения пожаров»: учеб. пособие. — Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2011. — 171 с.
