Определение критической продолжительности пожара для выбранной схемы его развития

Расчет t_{кр j} производится в следующей последовательности. Сначала находится значение комплекса В

где Q - низшая теплота сгорания материала, охваченного племенем (при рассматриваемой схеме), MДж·кг^-1; V - свободный объем помещения, м³.

Затем рассчитывается параметр по формуле

.

Далее определяется критическая продолжительность пожара для данной j-й схемы развития по каждому из опасных факторов:

а) повышенной температуре

,

где t₀ - начальная температура в помещении, °С;

б) потере видимости

,

где α - коэффициент отражения (альбедо) предметов на путях эвакуации; Е - начальная освещенность путей эвакуации, лк; D - дымообразующая способность горящего материала, Нп·м²·кг^-1;

в) пониженному содержанию кислорода

,

где L_О2 - расход кислорода на сгорание 1 кг горящего материала, кг·кг^-1

г) каждому из газообразных токсичных продуктов горения

,

где х - предельно допустимое содержание данного газа в атмосфере помещения, кг·м^-3 (х_СО2 = 0,11 кг·м^-3; х_СО = 1,16·10^-3 кг·м^-3; х_HCl = 23·10^-6 кг·м^-3 /3/.

Определяется критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы

,

где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.

При отсутствии специальных требований значения α и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк.

 

Определение наиболее опасной схемы развития пожара в помещении

После расчета критической продолжительности пожара для каждой из выбранных схем его развития находится количество выгоревшего к моменту t_{кр j} материала .

Каждое значение в рассматриваемой j-й схеме сравнивается с показателем M_j. Расчетные схемы, при которых m_j>М_j, как уже отмечалось, исключаются из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная, т.е. та, для которой критическая продолжительность минимальна t_кр = min{t_крj}.

Полученное значение t_кр является критической продолжительностью пожара для данной рабочей зоны в рассматриваемом помещении.

 

Определение необходимого времени эвакуации

Необходимое время эвакуации людей из данной рабочей зоны рассматриваемого помещения рассчитывается по формуле:

,

где к_б - коэффициент безопасности, к_б = 0,8.

Исходные данные для расчетов могут быть взяты из табл. 1-4 приложения или из справочной литературы.

 

Примеры расчета

 

Пример 1. Определить необходимое время эвакуации людей из зрительного зала кинотеатра. Длина зала равна 25 м, ширина - 20 м. Высота зала со стороны сцены - 12 м, с противоположной стороны - 9 м. Длина горизонтального участка попа у сцены на нулевой отметке равна 7 м. Балкон зрительного зала расположен на высоте 7 м от нулевой отметки. Занавес массой 50 кг выполнен из ткани со следующими характеристиками: Q = 13,8 МДж·кг^-1; D = 50 Нп·м²·кг^-1; L_O2, = 1,03 кг·кг^-1; L_СО2 = 0,203 кг·кг^-1; L_СО = 0,0022 кг·кг^-1; ψ = 0,0115 кг·м²·c^-1; V_B = 0,3 м·с^-1; V_Г = 0,013 м·с^-1. Обивка кресел - пенополиуретан, обтянутый дерматином. Начальная температура в зале равна 25 °С, начальная освещенность - 40 лк, объем предметов и оборудования - 200 м³.

1. Определяем геометрические характеристики помещения.

Геометрический объем равен

м³.

Приведенная высота Н определяется, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения

м³

Помещение содержит две рабочие зоны: партер и балкон. В соответствии с указаниями, приведенными в разделе (2.1.1), находим высоту каждой рабочей зоны

для партера h = 3 + 1,7 - 0,5 - 3 = 3,2 м;

для балкона h = 7 + 1,7 - 0,5 - 3 = 7,2 м.

Свободный объем помещения V = 5460 - 200 = 5260 м³.

2. Выбираем расчетные схемы пожара. Принципиально возможны два варианта возникновения и распространения пожара в данном помещении: по занавесу и по рядам кресел. Однако загорание дерматиновой обивки кресла от малокалорийного источника трудноосуществимо и может быть легко ликвидировано силами находящихся в зале людей.

Следовательно, вторая схема практически нереальна и отпадает.

По формуле (4) находим

А = 0,667-0,0115-0,013-0,3 = 2,99·10^-5 кг·с^-3; n = 3.

3. Определяем t_кр при α = 0,3, В = 351 кг.

Параметр z находим для двух рабочих зон:

для балкона

для партера .

Последующие расчеты t_кр проводим для каждой из рабочих зон.

Для балкона:

(отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не берется);

(оксид углерода также не опасен).

Следовательно, для балкона = 65 с.

Аналогичный расчет производим и для партера:

Значение z для партера меньше, чем для балкона. Следовательно, выделение токсичных продуктов горения не будет опасным для человека и в этой рабочей зоне. Тогда для партера t_кр = {151,102,160} = 102 с.

4. Проверяем, опасна ли выбранная расчетная схема

для балкона m = 2,99·10^-5 (65)³ = 8,2 кг<50 кг;

для партера m = 2,99·10^-5·(102)³ = 31,7 кг<50 кг.

Следовательно, схема опасна для обеих рабочих зон.

5. Определяем необходимое время эвакуации людей

из партера t_нб = 0,8·102 = 82 c = 1,4 мин;

с балкона t_нб = 0,8·65 = 52 c = 0,9 мин.

Пример 2. Определить необходимое время эвакуации людей из помещения подготовительного цеха льнокомбината, имеющего размеры 54×212×6 м. Горючий материал (лен) в количестве 1500 кг равномерно разложен на площади 230×18 м, еще 250 кг находятся на ленте транспортера шириной 2 м. Рабочая зона людей расположена на отметке 8 м. Начальные значения температуры и освещенности в помещении соответственно 20 °С и 60 лк.

1. Определяем геометрические характеристики помещения:

Н = 6 м; h = 1,8 + 1,7 + 0,5·0 = 3,5 м;

V = 0,8·(54 212 6) = 54950 м³.

2. Выбираем расчетные схемы развития пожара. Поскольку возможно загорание как складируемого, так и транспортируемого льна, таких схем будет две. Для первой из них по формуле (2) находим

A₁ = 1,05·0,0213·(0,05)² = 5,59·10^-5 кг·с^-2; n = 3,

значения ψ и V взяты из приложения.

Соответственно, для второй схемы по формуле (3)

А₂ = 0,0213·0,05·2 = 2,13·10^-3 кг·с^-2; n = 2.

3. Проводим расчет t_кр1 и t_кр2 согласно рекомендациям, содержащимся в разделе 2.1.3. Принимаем α = 0,3. Остальные исходные данные берем из условия задачи, а также из приложения, учитывая, что при горении льна наиболее опасными токсичными продуктами горения являются оксид и диоксид углерода.

Определяем t_кр1, В = 3227 кг; .

Тогда

(отрицательное число под знаком логарифма означает, что повышение содержания СО в данном случае не опасно и может не приниматься во внимание);

(диоксид углерода также не принимается в расчет).

Таким образом t_кр = {191,363,175} = 175 с.

Определяем t_кр2. В = 3227 кг; z = 1,32.

Тогда

Увеличение содержания в атмосфере оксида и диоксида углерода в данном случае также не опасно для человека. Следовательно,

t_кр2 = min{429, 374, 1119} = 374 с.

4. Определяем m₁ и m₂ следующим образом

m₁ = 5,59·10^-5 (175)³ = 300 кг;

m₂ = 2,13·10^-3 (374)² = 298 кг.

Поскольку m₂ = 298 кг>М₂ = 250 кг, вторая схема из рассмотрения исключается. Следовательно, t_кр = t_кр1 = 175 с.

5. Определяем необходимое время эвакуации людей из помещения t_нб = 0,8·175 = 140 с = 2,3 мин.

Пример 3. Требуется найти необходимое время эвакуации людей из механообрабатывающего цеха размером 104×72×16,2 м, в котором произошел аварийный разлив и загорание масла на площади 420 м². Люди находятся на нулевой отметке. Время установления стационарного режима выгорания масла 900 с /4/. Характеристики горения масла:

Q = 41,9 МДж·кг^-1; D = 243 Нп·м²·кг^-1; L_O2 = 0,282 кг·кг^-1; L_CO2 = 0,7 кг·кг^-1; ψ = 0,03 кг·м^-2·с^-1.

1. Определяем геометрические характеристики помещения:

h = 1,7 м; V = 0,8·104·72·16,2 = 97044 м³.

2. Для случая нестационарного горения жидкости на постоянной площади по формуле (1) находим:

3. Определяем t_кр при α = 0,3 и Е = 40 лк. В = 2136 кг; .

Тогда

;

;

t_кр = min{362, 135} = 135 с.

4. Рассчитываем необходимое время эвакуации людей из помещения

t_нб = 0,8·135 = 108 с = 1,8 мин.

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Исходные данные для проведения расчетов*

Таблица 1

 

Удельная массовая скорость выгорания и низшая теплота сгорания веществ и материалов

_____________

*Данные табл. 1-4 взяты из работ /1, 3, 4/.

 

Вещества и материалы	Удельная массовая скорость выгорания ψ×103, кг·м2·с-1	Низшая теплота сгорания Q, кДж·кг-1
Бензин	61,7
Ацетон	44,0
Диэтиловый эфир	60,0
Бензол	73,3
Дизельное топливо	42,0
Керосин	48,3
Мазут	34,7
Нефть	28,3
Этиловый спирт	33,0
Турбинное масло (ТП-22)	30,0
Изопропиловый спирт	31,3
Изопентан	10,3
Толуол	48,3
Натрий металлический	17,5
Древесина (бруски) W = 13,7 %	39,3
Древесина (мебель в жилых и административных зданиях W = 8-10 %)	14,0
Бумага разрыхленная	8,0
Бумага (книги, журналы)	4,2
Книги на деревянных стеллажах	16,7
Кинопленка триацетатная	9,0
Карболитовые изделия	9,5
Каучук СКС	13,0
Каучук натуральный	19,0
Органическое стекло	16,1
Полистирол	14,4
Резина	11,2
Текстолит	6,7
Пенополиуретан	2,8
Волокно штапельное	6,7
Волокно штапельное в кипах 40×40×40 см	2,5
Полиэтилен	10,3
Полипропилен	14,5
Хлопок в тюках ρ = 190 кг·м-3	2,4
Хлопок разрыхленный	21,3
Лен разрыхленный	21,3
Хлопок + капрон (3:1)	12,5

 

Таблица 2

 

Линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов

 

Материалы	Средняя линейная скорость распространения пламени V×102, м·с-1
Угары текстильного производства в разрыхленном состоянии	10,0
Корд	1,7
Хлопок разрыхленный	4,2
Лен разрыхленный	5,0
Хлопок + капрон (3:1)	2,8
Древесина в штабелях при различной влажности, в %
8-12	6,7
16-18	3,8
18-20	2,7
20-30	2,0
более 30	1,7
Подвешенные ворсистые ткани	6,7-10
Текстильные изделия в закрытом складе при загрузке 100 кг·м-2	0,6
Бумага в рулонах в закрытом складе при разгрузке 140 кг·м-2	0,5
Синтетический каучук в закрытом складе при загрузке свыше 290 кг·м-2	0,7
Деревянные покрытия цехов большой площади, деревянные стены и стены, отделанные древесноволокнистыми плитами	2,8-5,3
Соломенные и камышитовые изделия	6,7
Ткани (холст, байка, бязь):
по горизонтали	1,3
в вертикальном направлении
в нормальном направлении к поверхности тканей при расстоянии между ними 0,2 м	4,0

 

Таблица 3

 

Дымообразующая способность веществ и материалов

 

Вещества и материалы	Дымообразующая способность D, Нп·м2 кг-1
Тление	Горение
Бутиловый спирт	-
Бензин А-76	-
Этилацетат	-
Циклогексан	-
Толуол	-
Дизельное топливо	-
Древесина
Древесное волокно (береза, осина)
ДСП, ГОСТ 10632-77
Фанера, ГОСТ 3916-65
Сосна
Береза
Древесноволокнистая плита (ДВП)
Линолеум ПВХ, ТУ 21-29-76-79
Стеклопластик, ТУ 6-11-10-62-81
Полиэтилен, ГОСТ 16337-70
Табак "Юбилейный" 1 сорт, рл. 13 %
Пенопласт ПВХ-9, СТУ 14-07-41-64
Пенопласт ПС-1-200
Резина, ТУ 38-5-12-06-68
Полиэтилен высокого давления (ПЭВФ)
Пленка ПВХ марки ПДО-15
Пленка марки ПДСО-12
Турбинное масло	-
Лен разрыхленный	-	3,37
Ткань вискозная
Атлас декоративный
Репс
Ткань мебельная полушерстяная
Полотно палаточное

 

Таблица 4

 

Удельный выход (потребление) газов при горении веществ и материалов

 

Вещество или материал	Удельный выход (потребление) газов Li, кг·кг-1
LCO	LCO2	LO2	HHCl
Хлопок	0,0052	0,57	2,3	-
Лен	0,0039	0,36	1,83	-
Хлопок + капрон (3:1)	0,012	1,045	3,55	-
Турбинное масло ТП-22	0,122	0,7	0,282	-
Кабели АВВГ	0,11	-	-	0,023
Кабели АПВГ	0,150	-	-	0,016
Древесина	0,024	1,51	1,15	-
Керосин	0,148	2,92	3,34	-
Древесина, огнезащищенная препаратом СДФ-552	0,12	1,96	1,42	-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Ройтман М. Я. Противопожарное нормирование в строительстве. - М.: Стройиздат, 1985. - 590 с.

2. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности: ОНТП 24-86/МВД СССР; Введ. 01.01.87: Взамен СН 463-74. - М.. 1987. - 25 с.

3. Проведение исследований и разработка пособия по определению необходимого времени эвакуации людей из зальных помещений при пожаре: Отчет о НИР/ВНИИПО МВД СССР; Руководитель Т. Г. Меркушкина. - П.28.Д.024.84; № ГР 01840073434; Инв. № 02860056271. - М.. 1984. - 195 с.

4. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения: Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД СССР. 1988. - 56 с.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1.Общие положения

2. Методика расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре

2.1. Общий порядок расчета

2.1.1. Определение геометрических характеристик помещения

2.1.2. Выбор расчетных схем развития пожара

2.1.3. Определение критической продолжительности пожара для выбранной схемы его развития

2.1.4. Определение наиболее опасной схемы развития пожара в помещении

2.1.5. Определение необходимого времени эвакуации

2.2. Примеры расчета

Приложение Исходные данные для проведения расчетов

Список литературы