1.3. Результаты реализации математической модели.
Программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель и предназначена для расчета динамики пожара жидких и твердых горючих веществ и материалов в помещении, имеющем от одного до девяти проемов в вертикальных ограждающих конструкциях. От известных аналогов программа отличается тем, что позволяет учитывать вскрытие проемов, работу систем механической вентиляции и объемного тушения пожара инертным газом, а также учитывать кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию окиси и двуокиси углерода, задымленность помещения и дальности видимости в нем.
Управление программой INTMODEL осуществляется с помощью системы экранных меню, которая состоит из главного меню и подменю более низких уровней, образующих древовидную иерархическую структуру.
Каждое меню состоит из пунктов. Выбор нужного пункта производится клавишами с изображением стрелок, а его выполнение клавишей Enter. Клавиша Esc осуществляет выход из текущего подменю и возврат в предыдущее, а клавиша F1 вызывает на экран контекстно-зависимый справочник. При нажатии клавиши F2 программа переходит в режим калькулятора, изображение которого появляется на экране.
Нижняя строка экрана всегда содержит информацию, напоминающую о доступных в данный момент оперативных клавишах и их назначении. При работе с манипулятором «мышь» его левая кнопка соответствует клавише Enter, правая кнопка – клавише Esc, а одновременное нажатие левой и правой кнопок – клавише F1. Средняя кнопка «мыши» не используется.
При работе с системой меню в нижнее части экрана всегда содержится строка подсказки, раскрывающая назначение текущего пункта меню. При смене пункта строки подсказки меняются автоматически.
В некоторых ситуациях программа требует от пользователя подтверждения его действий, выдавая при этом соответствующий запрос. Для ответа «Да» используется клавиша Enter или левая кнопка «мыши» (выполнить операцию), а для ответа «Нет» - клавиша Esc или правая кнопка «мыши» (отменить операцию и продолжить работу).
При работе с программой требуется задать исходные данные, произвести расчет, просмотреть на экране полученные результаты в виде таблиц или графиков и на основе их анализа сделать соответствующие выводы применительно к конкретной решаемой задаче. Последний этап (анализ результатов и принятие решений) может быть осуществлен только пользователем, сама же программа является объективным инструментом, многократно облегчающим и ускоряющим решение задачи.
Результаты расчетов газовой среды, площади пожара и координат плоскости равных давлений (ПРД) сводим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Параметры газовой среды, площадь пожара и координаты плоскости равных давлений (ПРД) от времени.
|
Вpемя, |
Темпер, |
Конц.О2 |
Задым, |
Конц.СО |
Конц,СО2 |
Пл.газ.ср. |
Коор. ПРД, |
Площ. Гор |
|
мин |
град. С |
% |
Нп/м |
% |
% |
кг/м |
м |
м2 |
|
0 |
20 |
23.000 |
0 |
0 |
0 |
1,2095 |
0,93 |
10.5 |
|
1 |
22 |
22,981 |
0,003 |
0,000 |
0,023 |
1,1513 |
0,56 |
10.5 |
|
2 |
33 |
22,830 |
0,023 |
0,003 |
0,204 |
1,0803 |
0,63 |
10.5 |
|
3 |
54 |
22,476 |
0,063 |
0,010 |
0,627 |
1,026 |
0,7 |
10.5 |
|
4 |
82 |
21,906 |
0,123 |
0,021 |
1,311 |
0,9847 |
0,75 |
10.5 |
|
5 |
123 |
21,092 |
0,218 |
0,037 |
2.299 |
0,9535 |
0,78 |
10.5 |
|
6 |
180 |
19.930 |
0,416 |
0,060 |
3.753 |
0,9298 |
0,8 |
10.5 |
|
7 |
258 |
18.195 |
1.029 |
0,097 |
6.108 |
0,9113 |
0,81 |
10.5 |
|
8 |
310 |
18.195 |
1.442 |
0,123 |
6.636 |
0,8964 |
0,82 |
10.5 |
|
9 |
382 |
17.072 |
2.081 |
0,101 |
8.029 |
0,8842 |
0,83 |
10.5 |
|
10 |
462 |
15.255 |
5.166 |
0,128 |
11.707 |
0,8741 |
0,83 |
10.5 |
|
11 |
499 |
14.187 |
8.673 |
0,186 |
14.603 |
0,8658 |
0,83 |
10.5 |
|
12 |
518 |
13.549 |
11.493 |
0,232 |
16.650 |
0,8589 |
0,84 |
10.5 |
|
13 |
529 |
13.114 |
13.814 |
0,265 |
18.220 |
0,8533 |
0,84 |
10.5 |
|
14 |
535 |
12.836 |
15.475 |
0,307 |
19.302 |
0,8486 |
0,84 |
10.5 |
|
15 |
540 |
12.627 |
16.810 |
0,320 |
20.157 |
0,8448 |
0,84 |
10.5 |
|
16 |
543 |
12.466 |
17.923 |
0,331 |
20.582 |
0,8417 |
0,84 |
10.5 |
|
17 |
545 |
12.371 |
18.620 |
0,338 |
21.280 |
0,8392 |
0,84 |
10.5 |
|
18 |
546 |
12.310 |
19.069 |
0.343 |
21.554 |
0,8372 |
0,84 |
10.5 |
|
19 |
546 |
12.274 |
19.348 |
0.345 |
21.722 |
0,8356 |
0,84 |
10.5 |
|
20 |
546 |
12.258 |
19.495 |
0.347 |
21.802 |
0,8343 |
0,84 |
10.5 |
|
21 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.818 |
0,8332 |
0,84 |
10.5 |
|
22 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.818 |
0,8324 |
0,84 |
10.5 |
|
23 |
546 |
12.254 |
19.508 |
0.347 |
21.819 |
0,8317 |
0,84 |
10.5 |
|
24 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.819 |
0,8311 |
0,84 |
10.5 |
|
25 |
546 |
12.256 |
19.513 |
0.347 |
21.817 |
0,8306 |
0,84 |
10.5 |
|
26 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.818 |
0,8302 |
0,84 |
10.5 |
|
27 |
546 |
12.255 |
19.500 |
0.347 |
21.822 |
0,8297 |
0,84 |
10.5 |
|
28 |
546 |
12.255 |
19.512 |
0.347 |
21.818 |
0,8293 |
0,84 |
10.5 |
|
29 |
546 |
12.255 |
19.510 |
0.347 |
21.819 |
0,8288 |
0,84 |
10.5 |
|
30 |
546 |
12.256 |
19.514 |
0.347 |
21.818 |
0,8335 |
0,95 |
10.5 |
|
31 |
546 |
12.255 |
19.512 |
0.347 |
21.818 |
0,881 |
1,09 |
10.5 |
|
32 |
546 |
12.257 |
19.516 |
0.347 |
21.816 |
0,9484 |
1,13 |
10.5 |
|
33 |
546 |
12.257 |
19.517 |
0.347 |
21.816 |
1,0129 |
1,13 |
10.5 |
|
34 |
546 |
12.257 |
19.519 |
0.347 |
21.816 |
1,0657 |
1,09 |
10.5 |
|
35 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.819 |
1,1027 |
1,04 |
10.5 |
|
36 |
546 |
12.254 |
19.509 |
0.347 |
21.820 |
1,1293 |
1,01 |
10.5 |
|
37 |
546 |
12.254 |
19.510 |
0.347 |
21.820 |
1,1486 |
0,99 |
10.5 |
|
38 |
546 |
12.258 |
19.519 |
0.347 |
21.820 |
1,1629 |
0,98 |
10.5 |
|
39 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.820 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
40 |
547 |
12.254 |
19.509 |
0.347 |
21.820 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
41 |
547 |
12.254 |
19.510 |
0.347 |
21.820 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
42 |
547 |
12.258 |
19.520 |
0.347 |
21.816 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
43 |
547 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.819 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
44 |
547 |
12.253 |
19.506 |
0.347 |
21.821 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
45 |
547 |
12.252 |
19.503 |
0.347 |
21.821 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
46 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.818 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
47 |
546 |
12.257 |
19.516 |
0.347 |
21.816 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
48 |
546 |
12.257 |
19.517 |
0.347 |
21.816 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
49 |
546 |
12.257 |
19.518 |
0.347 |
21.816 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
50 |
546 |
12.255 |
19.511 |
0.347 |
21.819 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
51 |
532 |
12.749 |
17.104 |
0.319 |
20.073 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
52 |
500 |
13.897 |
10.967 |
0,253 |
15.921 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
53 |
460 |
15.047 |
6.748 |
0,201 |
12.620 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
54 |
414 |
16.141 |
4.083 |
0,160 |
10.073 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
55 |
368 |
17,128 |
2.501 |
0,129 |
8.135 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
56 |
324 |
17,986 |
1.589 |
0,106 |
6,661 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
57 |
285 |
18.715 |
1.061 |
0,088 |
5.527 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
58 |
250 |
19.327 |
0.748 |
0,074 |
4.639 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
59 |
219 |
19.841 |
0,553 |
0,063 |
3.933 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
60 |
193 |
20.272 |
0,427 |
0,053 |
3.360 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
61 |
170 |
20.636 |
0,341 |
0,046 |
2.890 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
62 |
150 |
20.944 |
0,280 |
0,040 |
2.500 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
63 |
133 |
21.207 |
0,234 |
0,035 |
2.172 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
64 |
118 |
21.431 |
0,199 |
0,030 |
1.895 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
65 |
105 |
21.623 |
0,171 |
0,026 |
1.658 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
66 |
94 |
21.789 |
0,149 |
0,023 |
1.456 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
67 |
84 |
21.933 |
0,130 |
0,020 |
1.282 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
68 |
76 |
22.057 |
0,114 |
0,018 |
1.131 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
69 |
69 |
22.166 |
0,100 |
0,016 |
1.000 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
70 |
62 |
22.261 |
0,088 |
0,014 |
0.886 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
71 |
57 |
22.344 |
0,078 |
0,012 |
0.786 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
72 |
53 |
22.420 |
0,068 |
0,011 |
0.695 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
73 |
45 |
22.486 |
0,060 |
0,010 |
0.615 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
74 |
45 |
22.544 |
0,053 |
0,009 |
0.546 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
|
75 |
42 |
22.594 |
0,046 |
0,008 |
0.485 |
1,1727 |
0,97 |
10.5 |
Из анализа полученных результатов видно, что максимальное значение температуры газовой среды в помещении 547°С достигается на 40 минуте развития пожара.
Среднеобъёмные концентрации оксида углерода, диоксида углерода, оптическая концентрация дыма, площадь пожара возрастают, уровень равных давлений находится в плоскости дверных проёмов.
Критические значения средних параметров состояния газовой среды рассчитываются по формуле Т.Г. Меркушкиной, Ю.С. Зотова, В.Н. Тимошенко:
, (1.21)
где Фкр - критическое значение среднего параметра состояния;
Фдоп - предельно допустимое значение ОФП в рабочей зоне;
Ф0 - начальное значение ОФП;
y - координата рабочей зоны, отсчитываемая от поверхности пола;
h - половина высоты помещения.
Предельно допустимые значения (ПДЗ) ОФП были установлены в результате огромного числа медико-биологических и физических экспериментов.
Табл. 1.2. Предельно допустимые значения ОФП по ГОСТ 12.1.004.
|
ОФП, обозначение, размерность |
ПДЗ |
|
Температура, t, °С |
70 |
|
Парциальная плотность, кг·м-3: кислорода ρ1 оксида углерода ρ2 диоксида углерода ρ3 хлористого водорода ρ4 |
0,226 0,00116 0,11 23·10-6 |
|
Оптическая плотность дыма, μ, Непер·м-1 |
0,119 |
lПДВ - предельно допустимая дальность видимости, м.
Критическая
продолжительность пожара
по условию достижения каждым
из ОФП предельно допустимых значений
по ГОСТ 12.1.004 для обеспечения безопасной
эвакуации людей составляет:
=2,1
мин.- температура газовой среды (
=36,34ºС)
=
23,9 мин- массовая концентрация кислорода
(
=0,
26 кг/м3)
;
=2,5 мин - массовая
концентрация оксида углерода
(
=
0,0004 кг/м3)
=1,2
мин - массовая концентрация диоксида
углерода (
=0,036кг/м3)
=
2,3 мин - критическое значение оптической
плотности дыма в помещении
Нп/м;
Исходя
из анализа полученных результатов, мы
видим, что при данных условиях развития
пожара в помещении достигаются некоторые
из критических значений ОФП (
,
,
,
,
).
Из этого следует, что необходимо
определить время на эвакуацию людей.
Из полученных в результате значений
критической продолжительности пожара
выбираем минимальное.
=1,2
мин.
Необходимое
время эвакуации людей из помещения
=0,8
=1,2
мин
Время достижения пороговых значений для оборудования, конструкций:
=
достигается - критическая температура
остекления окон (
=
300°С),
=2,5
мин –температура срабатывания извещателя
ИП 103-1-F
( 44,73°С)
=4,5
мин – критическая температура для ЭВМ
(
=101,43°С)