и удельная скорость выгорания [кг/(мc)]. Если значення первого параметра можно найти в справочной литературе или определить расчетом, то вторую величину находят значительно труднее. Дело в том, что удельная скорость выгорания в значительно большей степени зависит от характера расноложення сгораемых материалов, плотности их упаковки, размера развитой новерхностн возможного горения, условий вентиляции (притока, достаточного для горения воздуха) и т. п. В связи с этим удельную скорость выгорания, как правило, определяют экспериментально в установках, максимально приближающих условия эксперимента к реальной обстановке на пожаре. Важно отметить, что существуют два понятия скорости выгорания для твердых сгораемых материалов: .тействительиая скорость выгорания, отнесенная к единице поверхности горения, и приведенная скорость выгорания, отнесенная к единице площади пола, на которо.м возник ножар. Таким образом, по мерс увеличения высоты стеллажа нриведе1Н[ая скорость выгорания (при условии постоянства площади проекции горения) материала, обладающего постоянными физико-химическими свойствами, будет увеличиваться прямо пропорционально высоте стеллажа. Следовательно, и количество воды, необходимой д.тя усиеитого тушения пожара в таких условиях, будет возрастать по мерс увеличения плотности загрузки .материалов. Это положение подтверждают и эксиеримситальныс исследования.

Интенсивность подачи воды для тушения пожаров в зданиях из металлических конструкций

Подачу воды (пены) определяют в зависимости от критических (допустимых по условиям иожарной безопасности) факторов пожара, поэтому задачи по определению режима работы системы водоснабжения решают в зависимости от требований, характеризующих допустимый уровень теплового воз.тействия пожара иа защи-шаемый системой объект. Требуемый уровень пожарной безопасности объекта определяют на основании закономерностей продолжительности его нагревания до критической температуры. Система противопожарного водоснаб-

Температура, при которой возможна авария технологического аппарата, потеря несушей способности строительной конструкции н г, п.

Продоп1Иитвс1ьность т,.

жения должна своевременно (до достижения критических температур) подать такое количество воды, при котором невозможно опасное повышение тсм1тсратур, а следовательно, и аварийное состояние защищаемого системой объекта. Поэтому при определении параметров системы водоснабжения важно знать время нагревания конструкций и оборудования до критической температуры или их огпсстой-Рис. 86. Характер измене- jocTb. На основе метода ния температур в помещении, Ляктичрских ппсдс-

оборудованном системой пожа- расчета фактических нрсдс ротушения лов огнестойкости нсобходи-

/ -область развивающегося пожа- мо ВЫЯВИТЬ КЗрТИНу ИЗГрСВа ара/---°крГвГя "ZTpa"- КОНСТруКЦИИ И ХарЗКТСр ИЗ-

Srri р\шая"?::ГрГт°;ра-Тре: менения ее несущей способ-

мя» .1ЛЯ развившегося пожара (см- НОСТИ. 11рИНЦИИИаЛЬН0е ЗНЗ-

стема пожаротушепня отсутствует)-. „ ПОШОПИИ ЭТОЙ ЗапаЧП

г - температура в помещении при ЧеНИС В рсШСПИИ Э 1 ОИ Задс1 111

работе системы; 4 - умсиьп1еиис иеСТ ВОППОС уСТаНОВЛСНИЯ

температуры в иомспсенин в резуль- f j

тате позлействня системы па по- ТСМПСрЗТурНОГО рСЖИМЗ фЗК-

?ключеме"ож\рТого""щагп; ТИЧССКОГО ПОЖарЗ, ДруГКМ

S-включение системы туи1еиия; преПЯТСТВИСМ Иа ПуТП реШС-

Г - температура в помсщеинн (сн- г j г

стема включена); Д - температу- НИЯ ЗаДЗЧИ ЯВИЛОСЬ уТОЧИС-

??шенняТоа" окончание ряда ПарЗМеТрОВ СуЩССТ-

вующего алгоритма расчета. Математическое описапие задачи и разработанный автором алгоритм се решения изложены ниже.

После начала тушения пожара воздух и находящиеся в помеп1,ении конструкции нагреваются менее интенсивно, чем во время пожара, характеризующегося стандартным температурным режимом (рис. 86, кривая 2). При подаче воды в очаг горения уменьшается темп роста температуры (кривая 4). Характер изменения температуры во время пожара при работе системы ножароту-щенпя выражается кривой 3. На рис. 86 видно, что температура в помещении во время тупюния пожара снижается по сравнению со стандартным 1темнературным режимом. Снижение температуры (кривая 4) при Tynie-нии пожара (ири y(=const) зависит от скорости спи-

жения температуры в помещении при тушении Vi и продолжительности тушения тт. Изменение температуры в помещении при тушении пожара выражается следующим образом:

;=3454lg (8т+1)-У(Тт. (83)

Кривая 3, построенная по уравнению (83), показывает, что температура достигает максимального значения в точке D за промежуток времени т., который не соответствует окончанию процесса тушения тт. Максимальная температура, которая представляет практический интерес, будет при значении т., когда первая производная температуры по времени обратится в нуль (dt/dxO).

При дифференцировании уравнения (83) получим: [ЗЩ (8х + 1) - v, X] = [345<1./(8х + \)]8\ge-vt =0;

Максимальную температуру получим, подставив выражение (84) в уравпение (83):

/. = 3454Ig (1200Ч/у,) -(12004-0/8. (85)

Из уравнения (85) следует, что максимальная температура в помещении зависит от скорости снижения температуры:

y(=1200¥/(8T.-f 1). (86)

Время достижения максимальной температуры установлено экспериментально и равно 0,33 тт-

Количественную оценку процесса прогрева (до критической температуры) выполним на основе конечно-разностного метода расчета. Температуру конструкции Ьст в интервале i определили из уравнений тепловых балансов, учитывающих условия нестационарности теплоотдачи и характер нелииениости теплопередачи:

t[,= a{ii-i-) 4T/[(Cc.,-f Дс,стХ)Рст5ст] +t-\ гле а - коэффициент теплопередачи при пожаре: /в - среднее значение температуры среды (закон изменения (>, принят по уравнению (83); t. - температура конструкции; Дт -расчетный интервал времени; с и Рст удельная теплоемкость и /1Лотность стали; Д.,, - коэффициент, учитывающий повышение теплоемкости стали с ростом температуры; (.р - начальная температура конструкции; т - продолжительность нагрева; Л. - расчетная толщина конструкции.

Задача по определению показателей системы водоподачи сводится к нахождению такой величины Vt

1000

5 10 15 20 О tJ мин

5 10 15 20

0 5 W 15 20 25 1, мин

Рис, 87. Кривые «температура - время». Сплошная линия - температура в помещении; пунктирная линия - температура стальной конструкции (6=10 мм)

а - стандартный пожар; б - нестандартный пожар прн ij)=l„3; в-нестандартный пожар при i)=I,6; / - установка АТП отсутствует V,-=0; 2-V( = = 8°С/мии; 3-1, = 15°С/мин; 4 - V( =30 °С/мии

[см. формулы (83) -(86)1, при которой температура в конструкциях не будет превышать критическую. Исследования выполнены для ряда вариантов. Основные значения исходных данных для расчета приведены ниже:

Р„=7800; с„-4.4 - 10-<; Дс-0,000114; Ат = 0,1 мии; 6 = 0,003-0.03 мм; ф = = 4tg=l: 1,3; 1,6; vj=0; 8; 5: 30 и 60°С/мин.

Результаты расчета представлены в виде графиков (рис. 87), по которым определяют продолжительность прогрева до критической температуры. На основании этих данных определены значения требуемой скорости снижения температуры U( (°С/мпн) в иомещенни нри тушении пожаров в зданиях, имеющих строительные конструкции с различной огнестойкостью (ч) и для различных коэффициентов rj):

Огнестойкость Коэффициент

1 1,3 1,6

0,1 ................... 15 37,5 55

0,2 ................... 12,5 27,5 45

0,3 ................. 10 20 35

0,4................... 7,5 15 25

°С

88 90

1"*

Ьст.М

20 IS

20 30 1)Э 5G

"с/мин

0,9 0,8 0,7 > 0,6 i 0,5

"о

S 0,3 0.2 0.1

С/мин

Рис. 88. Изменслие температуры в помещении (сплощиые линии) и конструкции (пунктирные линии)

/ - при V, = 0; 2 - при V,-8°C/mhh; 3 - при V, = 15°C/mhh

Рис. 89. Пределы огнестойкости стальных конструкций в зави-. симости от скорости Yi и условия, характеризующие беснредель-ную огнестойкость конструкций

/ -П, = 0,37 ч, 6-20 мм; 2 - 0=0,23 ч, 6=10 мм

Рис. 90. График для определения критической скорости Vt, характеризующей пожарную безопасность стальных конструкций при пожаре

/ - t)=l («стандартный» температурный режим); 2-1); =1,3; 3 - il) = 1.6

Полученные данные можно использовать для оценки выходного эффекта автоматизированной системы противопожарного водоснабжения, предназначенной для противопожарной защиты зданий нз легких металлических конструкций. Анализ результатов расчета показал, что режим работы системы (пптещивность и продолжительность подачи воды) определяет требуемую ornecToii-кость конструкции защищаемого ею здания. В частности, огнестойкость стальной конструкции (рис. 88) при стандартном пожаре (г) = 1 и t/( = 0) составляет 0,16 ч (точка А), при и(=8°С/мин огнестойкость этой конст-

рукции увеличивается до 0,20 ч (точка Б), при t/( = = 15°С/мин максимальное значение температуры в конструкции (точка В) не достигает критического значения (500°С) и составляет всего 480°С (точка В), следовательно огнестойкость конструкции в этом случае становится беспредельной.

На ЭВМ вычислены факт1П1сскпс пределы огнестойкости стальпьгх конструкц]н"1 нрн различных значениях V( W {Vi составляла 0; 8; 15; 30 и 45 °С/мии при г\ равных 1; 1,3 и 1,6). Для иллюстрации на рис. 89 приведены результаты обработки вычислений фактических пределов огнестойкости стальных конструкций в зависимости от скорости t/(. С увеличением U( факт1Н!еские пределы огнестойкости увеличиваются и при определенных значениях, соответствующих обращаются в беско-

нечность. Касательная аЪ к кривой / характеризует граничные условия противопожарной безопасности стальной конструкции (Пс=0,37 ч; 6 = 20 мм), а касательная ей к кривой 2 - конструкции (Пс=0,23 ч; 6 = 10 мм) в здании, оборудованном автоматизированной системой водоснабжения, обеспечиваюн(ей скорость снижения температуры =7,9°С/мин и 11,3°С/мин соответственно.

Результаты вычисления представлены на рис. 90 в виде графика v =/(Пс), с помощью которого определены значения критической скорости v для стальных конструкций различной огнестойкости (расчетной толщины) при соответствующих температурных режимах пожара. С помощью этого графика можно решать

обратную задачу, т. е. но заданным значениям и 1(1

определить требуемую огнестойкость (расчетная толщина) строительных конструкций, отвечаюи(ую условиям противопожарной безопасности. Значение vf" не дает представления о параметрах водопроводных сооружений автоматизированной системы водоснабжения. В связи с этим целесообразна зависимость для расчета интенсив-иости подачи воды

/fl-fc/[4504/yf-(6+0,375)],

где о, Ь, с - параметры, характеризующие процесс тушения.

Полученные данные позволяют количественно оценить влияние процесса водообеспечения на огнестойкость строительных конструкции, а также определить параметры системы водопроводных сооружений.

600 500 400