-- (pm, V)=GB+¥-Gnr; (13.11)

iL Xm> pmj V) ==GBxH+4rrL,- Gn.rx„ r, (13.1:-1

где pm - среднеобъемная плотность газа, кг/м3; V - объем газа м3; Q„ - расход поступающего в помещение воздуха, кг/с }. - расход горючих веществ, кг/с; G„.r - расход уходящие продуктов горения, кг/с; Li - количество i-ro токсичного вешс ства, выделяющегося при сгорании 1 кг горючего материале кг/кг; хн, хю, хп.г - концентрации токсичных продуктов течь ния: начальная, среднеобъемная и в продуктах горения в мол., ных долях, соответственно; г- - коэффициент неполноты его рання.

Уравнение (13.11) означает, что изменение массы содержат/ гоея в помещении газа d(pm, V) за малый промежуток времени а обусловлено поступлением свежего воздуха в количестве GBd , i е зообразных продуктов горения в количестве lFdr и удалением из н> метения уходящих продуктов горения в количестве Gn.rdx.

Уравнение (13.12) означает, что изменение массы любого содер жащегося в помещении токсичного газа d (xm, pm, V) за мальм промежуток времени dr обусловлено поступлением газа со свежи*, воздухом в количестве хП1Овс1т и в результате сгорания горючее материала в количестве гГт]Ьт, а также вытеснением газа из ie. мещендя с продуктами горения в количестве Gn.rxn.rdT.

При выводе расчетных формул были приняты следующие доп\ щения.

1. В начальной стадии развития пожара воздух в помещен», не поступает. Справедливость этого допущения обоснована mhoi • • численными опытами, свидетельствующими о том, что в первое пять минут пожара в результате термического расширения возду• только выходит из всех проемов. В этот период поступления свежем • воздуха в помещение не наблюдалось.

2. Значение среднеобъемного давления в помещении мало отл чается от давления окружающей среды. Ошибка от такого допупс >ния не превышает 0,1%.

3. Количество тепла, затраченного на нагревание ограждающе конструкций, является функцией количества тепла, выделившей>е на пожаре. Это допущение, как показали опыты, приемлемо и по воляет упростить расчетные уравнения, исключив из них величин:; характеризующие теплообмен среды с ограждающими конструс циями.

С учетом этих допущений А. В. Матюшиным получены форму, с для определения среднеобъемной температуры среды и среднеобт.

емной концентрации любого токсичного продукта горения или кислорода:

Ll = 1+0,623 in(K-fl); (13.13)

Xm==Xll±-bii-i р, (13.14)

где Тш - среднеобъемная температура в помещении, К; Т„ - на-

и v hMQh

чальная температура в помещении, К; К==---- - без-

размерный комплекс, характеризующий отношение количества выделяемого при горении тепла к теплосодержанию воздуха в помещении до пожара; М - масса сгоревшего материала, кг; QJ; - низшая теплота сгорания, кДж/кг; ср,н - теплоемкость газов в помещении до пожара, кДж/ (кг - К); рн - начальная плотность газа, кг/м3; р - коэффициент, зависящий от величины К (рис. 13.8).

Рис, 13.8. Зависимость коэффициента 3 от величины К

Погрешность расчетов по этим формулам не превышает ±6,1%. Опыты охватывали диапазон изменения величины К от 0 до 3,5.

В уравнении (13.14) знак «плюс» ставится при расчете концентрации токсичного продукта горения, а знак «минус» - при расчете концентрации кислорода, который расходуется при горении.

Анализ уравнений (13.13) и (13.14) показывает, что средне-объемная концентрация i-ro газа так же, как и среднеобъемная

температура, зависит от одних и тех же параметров (М, V, с„ „, .„, Тв, Qh , и подтверждает наличие тесной связи между процессами тепло- и массообмена в начальной стадии пожара.

Аналогия эта наблюдается и в изменении температуры и кон центрации продуктов горения по высоте помещения, показанном на рис. 13.9. Закономерности изменения опасных факторов по высоте помещения очень сложны. Профиль температурного поля измени ется в зависимости от координат, времени, интенсивности тепловы деления. Вместе с тем температурные кривые и кривые концентра ций продуктов горения сходны.

О 0,5 1,0 1,5 Ху/Хт 0 0,5 1,0 1,5 XjXn

Ь со2 г со

Рис. 13.9. Зависимость от времени и уровня рабочей зоны величин опасных

факторов пожара:

а - температуры; б - концентрации кислорода; в -- концентрации двуокиси углерода; г - концентрации окиси углерода

Для определения необходимого времени эвакуации нужно знать величины температуры (концентрации) на уровне рабочей зоны (на некоторой высоте у от пола). С погрешностью, не превышающей ±15,5%, эти величины определяются из уравнения:

Г ху 1+ab (1315)

где у =--- - безразмерная высота; Hn„v - высота помеще-

0,5Нпии

ния, м; а, Ь - коэффициенты, зависящие от удельной плотности тепловыделения g- и высоты помещения Н1ШМ;

здесь g=Jll ; (13.16)

Fn - поверхность ограждающих конструкций, м2; т - текущее время, с.

График этой зависимости показан на рис. 13.10.

Рис. 13.10. График для определения коэффициентов а и b

Коэффициента характеризует степень неоднородности поля температуры (концентраций) по всей высоте помещения, а коэффициент b - степень неоднородности этих полей в наиболее нагретом слое газа. Поэтому в помещениях равных объемов, но разной высоты коэффициент а больше в помещении меньшей высоты, и, наоборот, коэффициент b меньше в том помещении, в котором меньше высота.

Методика определения исходных данных, необходимых для расчета, следующая.

Коэффициент неполноты горения ц принимается по литератур ным данным. Величина этого коэффициента находится в пределах 0,90-0,99.

Масса сгоревших материалов за время т определяется в зависп мости от схемы развития пожара. При горении жидкостей с посто янкой площадью горения Fr„„ и массовой скоростью выгорания и-

М = Ргирпт.

При развитии пожара твердых и волокнистых материале-по круговой форме с линейной скоростью горения v площадь го рения

Р,,(,р = 0,5лл;лт2 и M = 0,5nnvV,

где коэффициент 0,5 учитывает, что в начальной стадии развито пожара скорость горения приблизительно вдвое меньше скорое: горения, определенной по справочникам применительно к развито; стадии пожара.

Значения низшей теплоты сгорания Qh , массовой скорости вы горания п, линейной скорости распространения пламени уо, колич< ства кислорода, необходимого для сгорания 1 кг материала L, определяются по справочникам. Значения этих величин для некото рых веществ и материалов приведены в табл. 13.4.

Таблица 13

Продолжение табл. 13.4.

* Линейная скорость принята в направлении, нормальном к поверхности подвешенных тканей.

** Линейная скорость распространения пламени для твердых горючих веществ но взрыхленном или измельченном состоянии (древесные стружки, взрыхленный хлопок, обрезки бумаги и т. п.) принимается равной 6 м/мин.

Начальная температура среды в помещении TH = 273+tH принимается по главе СНиП по проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Физические параметры