В.5 Угловой коэффициент облученности

(1) Общий угловой коэффициент облученности конструкции для теплопередачи излучением от проемов определяется по формуле

, (B.28)

где F_f — угловой коэффициент облученности поверхности конструкции i к проему (см. приложение G);

d_i — размер поперечного сечения поверхности конструкции i;

С_i — коэффициент защиты (экранирования) поверхности конструкции i; С_i = 0 — для защищенной поверхности элемента; С_i = 1 — для незащищенной поверхности элемента.

(2) Угловой коэффициент облученности F_f,i невидимой из проема поверхности конструкции принимается равным нулю.

(3) Общий угловой коэффициент облученности конструкции для теплопередачи излучением от пламени F_z определяется по формуле

, (B.29)

где F_z,i — угловой коэффициент облученности конструкции i для теплопередачи излучением от пламени (см. приложение G).

(4) Угловой коэффициент облученности F_z,i отдельных сторон конструкции для теплопередачи излучением от пламени может основываться на эквивалентных прямоугольных размерах пламени. Размеры
и положение эквивалентных прямоугольников, отображающих фронтальный и боковые виды пламени, определяются согласно приложению G. Для других целей размеры пламени определяются по В.4.

Приложение С

(справочное)

Локальные пожары

(1) Тепловые воздействия локальных пожаров допускается оценивать с использованием данного приложения. При этом должно учитываться отношение высоты пламени к высоте помещения.

(2) Тепловой поток от локального пожара к конструкциям определяется по формуле (3.1), угловой коэффициент облученности определяется согласно приложению G.

(3) Длина пламени L_f, м, локального пожара (рисунок С.1) определяется по формуле

L_f = –1,02D + 0,0148Q^2/5. (С.1)

(4) Если пламя не достигает потолка (L_f < H; рисунок С.1) или пожар происходит на открытом пространстве, температура Q_(z), °C, вдоль вертикальной оси пламени определяется по формуле

Q_(z) = 20 + 0,25Q_c^2/3 × (z – z₀)^–5/3 £ 900, (С.2)

где D — диаметр пламени, м (рисунок С.1);

Q — мощность теплового потока пожара, Вт, согласно Е.4;

Q_c — конвективная доля мощности теплового потока, Вт, по умолчанию Q_c = 0,8Q;

z — высота вдоль оси пламени, м (рисунок С.1);

H — расстояние между очагом пожара и потолком, м (рисунок С.1).

 

Ось пламени

 

Рисунок С.1 — Локальный пожар (L_f < H)

 

(5) Виртуальная начальная координата z₀, м, определяется по формуле

z₀ = –1,02D + 0,00524Q^2/5. (С.3)

(6) Если пламя достигает потолка (L_f ³ H; рисунок С.2), удельный тепловой поток , Вт×м^–2, на обогреваемую поверхность на уровне потолка составляет:

= 100000, если y £ 0,3;

= 136300 – 121000y,если 0,3 < y < 1; (C.4)

= 15000y^–3,7, если y ³ 1,

 

где y — безразмерный коэффициент, определяемый по формуле

,

здесь r — горизонтальное расстояние, между вертикальной осью пламени и местом на потолке, для которого рассчитывается тепловой поток, м (рисунок С.2);

H — высота помещения, м (рисунок С.2).

 

 

Рисунок С.2 — Локальный пожар

(7) Горизонтальная длина пламени L_h, м, (рисунок С.2) определяется по формуле

L_h = (2,9H × (Q_H*)^0,33) – H. (С.5)

(8) Безразмерная мощность теплового потока Q_H* определяется по формуле

Q_H* = Q/(1,11 × 10⁶ × H^2,5). (C.6)

(9) Вертикальное положение виртуального очага пожара z´, м, определяется по формуле

z´ = 2,4D ×(Q_D*^2/5 – Q_D*^2/3), если Q_D* < 1; (C.7)

z´ = 2,4D × (1 – Q_D*^2/5), если Q_D* ³ 1;

Q_D* = Q/(1,11·10⁶ × D^2,5). (C.8)

(10) Результирующий тепловой поток на обогреваемую поверхность на уровне потолка
определяется по формуле

= – a_c · (Q_m – 20) – Fe_me_fs × [(Q_m + 273)⁴ – (293)⁴], (C.9)

где используемые коэффициенты определяются по формулам (3.2), (3.3) и (С.4).

(11) Правила, указанные в (3) – (10), справедливы при выполнении следующих условий:

— диаметр пожара D £ 10 м;

— мощность теплового потока пожара Q £ 50 МВт.

(12) При наличии нескольких распределенных локальных пожаров формулу (С.4) допускается использовать для получения различных отдельных удельных тепловых потоков ( , …) на обогреваемую поверхность на уровне потолка. Общий удельный тепловой поток, Вт × м^–2, определяется по формуле

= + … £ 100000. (С.10)

Приложение D

(справочное)

Общие модели пожаров

D.1 Однозонные модели

(1) Однозонная модель используется для объемных пожаров. В помещении принимается равномерное распределение температуры, плотности, внутренней энергии и давления среды (газов).

(2) При расчете температуры учитываются:

— анализ уравнений баланса массы и энергии;

— массовый обмен через проемы и массовая скорость выгорания;

— энергетический обмен между пожаром, внутренней средой (газами), стенами и проемами.

(3) Закон идеального газа применяется в следующем виде:

P_int = r_gRT_g, Па. (D.1)

(4) Уравнение баланса массы выражается зависимостью

, (D.2)

где dm/dt — изменение массы газов в помещении при пожаре, кг × с^–1;

— расход потоков, выходящих через проемы;

— расход потоков, входящих через проемы;

— массовая скорость выгорания пожарной нагрузки.

(5) Изменением массы газов и массовой скоростью выгорания пожарной нагрузки можно пренебречь. Тогда формула (D.2) примет вид:

= . (D.3)

Данный массовый поток может быть рассчитан, основываясь на постоянном давлении вслед­ствие разницы плотности, обусловленной разницей температур в помещении пожара и окружающей среды соответственно.

(6) Энергетический баланс при пожаре в помещении выражается зависимостью

, Вт, (D.4)

где E_g — внутренняя энергия газов, Дж;

Q — мощность теплового потока пожара, Вт;

;

;

— мощность теплового потока, передаваемого посредством излучения и конвекции на поверхности помещения;

— мощность теплового потока, исходящего через проемы излучением;

с — удельная теплоемкость, Дж×кг ^–1К^–1;

— результирующий удельный тепловой поток, определяемый по формуле (3.1);

— расход потока, кг × с^–1;

Т — температура, К.

D.2 Двухзонные модели

(1) Основным предположением двухзонной модели является наличие под потолком слоя, который аккумулирует продукты сгорания и обладает горизонтальной граничной поверхностью. Определены следующие зоны: верхний слой, нижний слой, пожар и его пламя, окружающая среда и стены.

(2) Для верхнего слоя принимаются усредненные характеристики среды (газов).

(3) Между указанными зонами рассчитывается обмен массы, энергии и химических веществ.

(4) Для пожарной секции (отсека) с равномерно распределенной пожарной нагрузкой двухзонная модель преобразуется в однозонную в одном из следующих случаев:

— температура газов в верхнем слое больше чем 500 °С;

— толщина верхнего слоя достигает 80 % высоты помещения.