противопожарной защиты, определены автором экспериментально. Ниже приведены реакции струй (кН) (при давле1шп перед оросителем 500 кПа) и различном расходе воды (л/с):

Расход Реакция

воды сгруи

Центробежный ороситель..... 0,5 12,5

» » ...... 1.2 35

» » ...... 2,2 55

» » ...... 3 77

Ороситель с эвольвентной камерой 3 50

Тангенциальный ороситель .... 4 34

Если предположить, что напор водяной струи полностью преобразуется в движение увлеченного потока воздуха, то среднюю скорость движения воздуха определяют из уравнения

где «3 - скорость движения воздуха, увлекаемого каплями распыленной струи; Pj - плотность окружающего воздуха; - константа, зависящая от типа оросителя; Я -напор перед оросителем; -расход воды; реакция струи; - площадь поперечного сечения струи.

Опыты показывают, что характер распределения скорости увлеченного воздуха в струе мало зависит от распределения расхода воды внутри струи.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВОДЫ, ТРЕБУЕМОГО ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ

Современные промышленные предприятия оснащены оборудованием для создания противопожарной безопасности и охраны труда обслуживающего персонала.

Противопожарное водоснабжение играет решающую роль в решении задач противопожарной защиты предприятия и охраны труда. Системы противопожарного водосиабжения предназначены для подачи воды в передвижную противопожарную технику и стационарное оборудование, предназначенное для решения конкретных задач обеспечения пожарной безопасности промышленного предприятия. Главным направлением развития систем противопожарной защиты предприятий является предупреждение опасных последствий возникновения загораний. Для этой цели предусматривают строительство таких систем противопожарного водоснабжения, кото-

рые бесперебойно подают требуемое количество воды в передвижную пожарную технику, в стационарные установки пожаротушения, для обеспечения пожарной безопасности технологических агрегатов, сохранения прочности строительных конструкций здании и сооружений во время пожара и т. д. Расчет параметров водопроводных сооружений системы противопожарного водоснабжения промышленного предприятия начинают с определения требуемого количества воды для обеспечения пожарной безопасности наиболее опасных в пожарном отношении объектов промышленного предприятия. Интенсивность подачи воды для оборудования системы противоиожарной защиты зависит от требований, обусловливающих уровень пожарной безопасности людей, технологического оборудования и строительных конструкций защищаемого оборудованием объекта (здания, сооружения и т. и.).

Количество воды, требуемое для обеспечения пожарной безопасности, определяют в зависимости от воздействующих на защищаемый объект факторов пожара: конвекции, излучения и теплопроводности, характеризующих закономерности распространения пожара и его воз действие на защищаемый объект.

Интенсивность подачи воды для тушения пожаров

Экспериментальные исследования удельного расхода воды для тушения пожаров сопряжены с известными трудностями, а иногда невозможны но техническим или экономическим соображениям. В связи с этим важную роль играют методы аналитического расчета интенсивности подачи воды для тушения пожаров. Интенсивность иодачи воды для тушения пожаров твердых сгораемых материалов рассчитывают по испарительной и охлаждающей способности воды, вводимой в сферу горения материалов.

Тепловой баланс процесса горения твердых сгораемых материалов при пожаре (до начала тушения) представляют следующим уравнением

QPa+Qr+QB=2Q„+Qp, (81)

где ОРд - теплота сгорания материалов; Qj. - энтальпия горячего материала; - энтальпия воздуха, поступающего в зону горения; SQ,, - суммарные потеря тепла, выделяющегося во время пожара; Qp - тепло, требуемое для развития пожара (для создания условий горения материала, еще яе участвующего в процессе горения).

Сведения о теплоте сгорания материалов имеются в справочной литературе, при отсутствии справочных данных ее определяют экспериментально нли расчетом.

Энтальпию горючего материала определяют по формуле

Qr = Crtr,

где - удельная теплоемкость сгораемого материала, МДж (кг • К); - температура сгораемого материала перед пожаром, К.

Энтальпию воздуха, поступающего в зону горения, определяют по формуле

<Зп = авУвСв/в,

где а, - коэффициент избытка воздуха; - теоретический расход воздуха, поступающего в зону горения, м/кг; - объемная теплоемкость воздуха, МДж/{м-К); /„-температура воздуха до пожара, К.

Определение суммарных потерь тепла, образующегося во время пожара, представляет сложную задачу. При возникновении пожаров в помещениях выделяющееся тепло частично нагревает воздух* внутри помещения, частично уносится наружу с продуктами сгорания и частично аккумулируется ограждениями и оборудованием, расположенным в помещении. Анализ выполненных работ по исследованию процесса распределения тепла при пожарах показывает, что для приближенных расчетов интенсивности подачи воды при тушении пожара 2Qn = = 0,8 QPn. Таким образом, удельный расход тепла для развития пожара можно определить по формуле

Q.p = m«(0,2Qp„+Qr-bQn),

где Q*p - удельный расход тепла для развития пожара, МВт/м; т* -врн-ведепная (отигсеи)1ая к единице 1лон;адн пожара) удельная скорость выгорания, кг/(мс); Qp„, Qj, я Qj - обозначения см. формулу (81).

Для прекращения ироцесса горения количество тепла для развития пожара уменьшают, вводя в очаг горения капельные водяные струи. Проникая в обуглившуюся поверхность, вода постепенно охлаждает ее до температуры, при которой горение прекращается. На пути к охлаждаемой поверхности водяные капли встречают поток нагретых газов и пла.мя. В результате этого часть водяных капель нагревается и достигает орошаемой поверхности уже нагретой до определенной температуры, а другая их часть испаряется в пламени и не достигает заданной цели. Таким образом, эффект использования воды при тущении пожара зависит от ее проникающей способности, условий смачивания (охлаждения) нагретого слоя поверхности горящих материалов и продолжи-

тельностй пребывания водяных капель в области горения.

Уравнение теплового баланса при тушении пожара капельными водяными струями в элементарном виде можно представить следующим образом:

Qh+QoxQp,

где Qj, - количество тепла, отбираемое в процессе испарсиня волы, подаваемой в очаг горения; (3, - количество тепла, отбираемое водой прн ее нагревании в результате контакта с горящей поверхностью; Qj, - количество тепла для развития пожара.

Однако не вся вода используется д.1я туп1ения пожара, лишь часть ее испаряется и нагревается, а другая часть не участвует в процессе и вытекает из зоны горения. Количество тепла, отбираемое при тушении пожара капельными водяными струями, можно выразить формулой

QpV{ [Ср+С (U-io) ] Ф+С [ ( 1-ф) (tn~to) ]},

,.де ф - коэффициент использования воды в процессе тушения пожара (от HoHienne количества воды, участвующей в процессе тушения, к общему ко личеству воды); ф - доля испарившейся воды, участвующей в процессе ту Н1ення; Ср - удельная теплота испарения воды, МДж/кг; с - удельная тен лоемкость нагретой воды, МДж/(кг • К); /„ - температура испарения воды К; /„ - температура воды, вытекающей нз зоны горения. К; /з -темпера тура воды, по.чаваемой в очаг пожара, К.

На основании экспериментальных исследований для больншнства твердых сгораемых материалов в ориентировочных расчетах могут быть приняты следующие значения: г}=0,6; ср=0,3; /п = 40°С. Исходя из этих соображений, можно получить формулу для определення удельного расхода воды при тушении твердых сгораемых материалов:

n*(0,2QP -h Qr h Qu)

(),181c„- c{t-f,) \-OA-c(t„-U)

где / - удельный расход воды для тушения твердых сгораемых материалов, л/(м-.с); т» - приведенная удельная скорость выгорания, кг/(м-с); ОРд -теплота сгорания материалов, МДж/кг; q - этглышя горючего материала, МДж/кг; - энтальпия воздуха, .МДж/кг; Ср - удельная теплота испарения воды. МДж/кг; с - удельная теплоемкость воды. МДж/кг; /„ температура испарения воды. К; 1 - температура воды, подаваемой в очаг горения; („ - температура воды, вытекающей из зоны горения, К.

Приведенный метод расчета дает результаты, удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными. Значительную трудность в предлагаемом методе представил расчет параметров, характеризующих фазы процесса пожара и условия тепломассообмена, так

как на фазы развития пожара влияют факторы, которые трудно учесть в расчете: размен1ение сгораемых материалов в помещении, размеры и расположение источников воспламенения, формы и размеры помещения, площадь поверхности горения. Предложенная модель расчета может быть положена в основу других более совершенных расчетных моделей, учитывающих наиболее характерные факторы развития пожара в каждом конкретном случае. Наиболее целесообразно использовать эту модель для анализа экспериментальных дан-пых. Это дает возможность проследить зависимость расчетных значений иптенсивности подачи воды при тушении пожаров от наиболее важных параметров. Основное преимущество экспериментальной проверки состоит в том, что в этом случае можно устранить источники иогреннюстей, связанных с недостаточностью информации при составлении аналитической модели расчета. Удельные расходы воды для тушения пожаров стацио-нарпы.ми средствами определяют эксиери.ментально на специальных стендах, позволяющих изменять и замерять интенсивность подачп воды при тушоши пожара. Во время эксперимента замеряют и иродолжительность подачи воды, которая характеризуется временем окончания процесса тушения пожара. Изменяя интенсивность подачи воды, но сохраняя условия процесса развития пожара, получают соответствующие им продолжительности тун1ения, на основании которых строят кривые зависимости интенсивности подачи воды от продолжительности тушения пожара.

Результаты проведенных экспериментов аппроксимируют формулой

(82)

где / - удельный расход воды для ту1нения пожара, л/{м-с); /. - критическое значение удельного расхода во.ды, при котором еще возможен эффект тушения. л/{м-с); v - параметр свсн1ств сгораемых материалов и условий подачи воды в очаг горения, лм: т -- нродолжительносгь подачи воды нри тушении пожара, с; т, ~ критическая продолжительность подачи воды, когда э4)фект тушения пожара практически не изменяется с увеличением расхода воды, с.

Значения удельного расхода воды для тушения пожара измеряются в определенном диапазоне. При этом продолжительность подачи воды уменьшается по мере увеличения удельного расхода.

Удельные расходы воды нри тушении пожаров раз-

личных горючих материалов спринклерными установками приведены ниже.

Удельный расход воды, л (м-с)

Автомобили в гараже............. 0,С6

Древесина (в штабеле высотой до 1 м) .... О,61-0,082 Триацетатная кинопленка (в стеллаже) .... 0,08 Текстолит, карболит, бумага (в штабеле высотой до 1 м) .................. 0,1

Древесина для изготовления тары.......0,11-0,14

Резина, синтетический и натуральный каучук и изделия из них (в штабеле высотой до 1 м) . . 0,14 Протукция в картонных коробках (штабели высотой до 6 м).................0,15-0.2

Текстильные изделия (в упаковке)....... 0,18

Стеллажные склады с бочками.........0,145-0,24

Древесина в виде реек............0,27-0,34

Автомобильные покрышки (в штабельных складах высотой 1,8-4,3 м)............0,27-0,55

Полистирол (в штабельных складах высотой

2,4-6,4 м).................. 0,1-0,4

Из приведенных данных видно, что даже для ограниченного ряда материалов удельный расход воды для тушения пожара изменяется в широком диапазоне. Это объясняется тем, что одни и те же горючие материалы имеют различную интенсивность тепловыделения, которую определяют вид материалов и плотность их упаковки. Удельный расход воды для тушения пожаров зависит не только от характеристики противоиожарной опасности материалов, но и высоты 1нтабеля.

Интенсивность тепловыделения материалов является наиболее весомым фактором при определении расхода волы. Ниже приведены величины удельного расхода волы в зависимости от значений иптенсивности тепловыделения.

Интенсивность тепловыделения, МВт/м 0,14 0,29 0,58 1,(6 Удельный расход воды, л (м-с) . . . 0,05 0,1 2 0,4

При определении потребности в воде в зависимости от интенсивности тепловыделения необходимо знать основные параметры, характеризуюпше процесс тепловыделения при пожаре. К таким параметрам в первую очередь относятся удельная теплота сгорания (МДж/кг)