Integral matematinis modelis gaisras patalpoje kuriamas remiantis darbuose išdėstytomis ugnies lygtimis. ios lygtys išplaukia iš pagrindinių fizikos dėsnių - materijos išsaugojimo dėsnio ir pirmojo atviros sistemos termodinamikos dėsnio, ir apima:
kur V yra kambario tūris, m 3; m - vidutinis tūrinis tankis dujų alinka kg / m3; - lakai; G in ir G g - kambarį patenkančio oro ir iš kambario išeinančių dujų masės srautas, kg / s; yra degiosios apkrovos sudegimo masė, kg / s.
deguonies balanso lygtis
kur x 1 thn vidutinė tūrinė deguonies masės koncentracija patalpoje; x 1b - deguonies koncentracija išmetamosiose dujose nuo vidutinės tūrinės vertės x 1, n 1 = x 1g / x 1; L 1 - stechiometrinis santykis "deguonis - degi apkrova".
kur x i yra i-tojo degimo produk untuk vidutinė tūrinė koncentracija; L i - specifinis i -ojo produk untuk masės išleidimas; n i - koeficientas, atsižvelgiant i -ojo produk koncentracijos skirtumą išmetamosiose dujose x iг nuo vidutinės tūrio vertės x i, n i = x iг / x i;
energijos balanso lygtys
kur P m - vidutinis tūrinis slėgis patalpoje, Pa, K m, C pm, T m - vidutinės adiabatinio indekso tūrio vertės, izobarinė ilumos talpa ir temperatūra patalpoje; Q p n - degiosios apkrovos degimo iluma, J / kg; Sudv; T in - izobarinė einančio oro iluminė talpa ir temperatūra; I p - degiųjų medžiagų dujinimo produkt entalpija, J / kg; - koeficientas, atsižvelgiant skirtumą terp vidutinės trio izobarinės temperatros T m ir vidutinės tūrio izobarinės ilumos talpos pm nuo temperatros g ir išmetamųjų dujų izobarin; - degimo išsamumo koeficientas; Q c - ilumos srautas gaubtą, W.
Vidutinė tūrinė temperatūra T m būsenos lygtimi siejama su vidutiniu tūriniu slėgiu
P m = m R m T m. (2.5)
Program kuriantą, priešgaisrinės lygtys buvo pakeistos atsižvelgiant tiekiamosios ir ištraukiamosios mechaninės ventiliacijos sistemos veikimą, taip pat tūrinės gesinimo sistemos veikimą inertinėmis dujo inertinmis. iuo atveju lygčių sistem thn tokia:
medžiagų balanso lygtis
kur G pr ir G ext - masės srautas, sukurtas tiekiant ir ištraukiant ventiliaciją, kg / s; G ov - masinis pašaras gesinimo medžiaga kg / detik
Siekiant atsižvelgti temperatūros režimo taką ventiliatorių veikimui, srautai G pr ir G ext pateikiami taip:
Gpr = Wpr; (2.7)
G vyt = m W vyt, (2.8)
kur in yra oro tankis, kg / m 3 W pr ir W ext yra tiekimo ir išmetimo possistemių tūrinis produktyvumas, imamas pastovus.
Taip pat daroma prielaida, kad OM tiekimo sąnaudos yra pastovios nuo to momento, kai jungiama gaisro gesinimo sistema, iki OM tiekimo pabaigos ir yra lygios nuliui už io intervalo ribų.
(2.1) lygtis atitinka pradinę sąlygą:
kur - atmosferos slėgis pusės kambario aukščio lygyje, Pa, R - oro dujų konstanta, J / kgK; T m (0) yra pradinė kambario temperatūra;
energijos balanso lygtis
kur C griovys ir T ov yra izobarinė ilumos talpa ir temperatūra, tiekiama per angas, Q 0 thn altinio terminas, kuriame atsižvelgiama ildymo sistemų veikimą, esant nelygybei T m (0) ir T
Remiantis daugybe eksperimentinių duomenų, kairioji (2.2) lygties pusė yra lygi nuliui, o pm verte yra pastovi. Q 0 vertė apskaičiuojama nulio momentum ir laikoma nepakitusi. Kadangi aš p T c = T m (0) +0,2 [T m -T m (0)] + 0,00065 [T m -T m (0)] 2 kur m yra vidutinis patalpos aplinkos tūrinis spinduliavimas; F g - bendras angų plotas, m 2; F c ir T c - konstrukcijų plotas ir vidutinė jų vidinio paviršiaus temperatūra; deguonies balanso lygtis Pradinės ios lygties sąlygos yra ios X 1 (0) = x 1B = 0,23 degimo produkų balanso lygtis Kadangi cheminių reakcijų kinetika nėra modeliuojama ir manoma, kad visi L i yra pastovūs, tada, vedę naują kintamąjį Xi = xi / Li, gauname galutinę formą: Pradinė ios lygties sąlyga yra išraiška Iš (2.4) matyti, kad visų degimo produktų koncentracijos laikui bėgant yra panašios ir jas galima apibūdanti viena bedra lygtimi: Gaunama dūmų kiekio ir optinės dūmų koncentracijos pusiausvyros lygtis: kur m yra vidutinė optinio dūmų kiekio tūrinė vertė patalpoje; D - degių medžiagų dūmų generavimo gebėjimas; K c - dūmų dalelių nusėdimo ant konstrukcijų paviršiaus koeficientas. i lygtis atitinka ią pradinę sąlygą m (0) = 0. prasta atskirti du pagrindinius gaisro būdus kambaryje: Išsami klasifikacija yra gana savavališka. Gaisro režimas kambaryje bus panašus gaisro režimą lauke tik tuo atveju, kai x 1 = x 1B, t.y. tik nulio momentum. Atitinkamai, norint diegti PDF, reikia dėti x 1 = 0, t.y. visa kambarį patenkantis deguonis visiškai sunaudojamas degimui. Ikataną sakant, gaisro deguonies režimas patalpoje beveik visada yra tarpinis režimas tarp PRN ir PRV. Gaisro deguonies režimas yra skaitmeniškai apibūdinamas be matmenų parametro k reikšme, kurios reikšmės svyruoja nuo nulio iki vieno, o k = 0 atitinka PRV, o k = 1 - iki PRN. K reikšmė yra deguonies koncentracijos patalpoje funkcija: k = k (x 1). Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, i funkcija turi minimumą esant x 1 = 0 (lygi nuliui) ir maksimalų esant x 1 = x 1v (lygi vienam). Be to, funkcijos k (x 1) grafikas turi turėti poslinkio tašką ir vienintelį, kuris fiziškai atitinka perėjimą nuo vieno gaisro režimo dominavimo prie kito. Visus aukščiau nurodytus reikalavimus atitinka formos funkcija kur A, B, C yra teigiami koeficientai, nustatyti pagal aukščiau pateiktas ribines sąlygas ir eksperimentinius duomenis. kur 0 ir dūžiai 0 thn degimo efektyvumas ir specifinis degimo greitis atvirame ore. Vertę 0 galima rasti pagal formula smūgio 0 vertė daugiausia yra pačios degios apkrovos savybė. Nesunku pastebėti, kad išraiška (2.6) tiksliai atspindi dviejų nagrinėjamų gaisro režimų fizinę prasmę ir yra tarpinių realių režimų interpoliavimo formulė. Jei naudojate panašią formula tada (2.7) ir (2.8) sudaro dviejų lygčių sistemą su dviem nežinomais, iš kurių sprendimų nustatomi dūžiai. ... Apsvarstytas mes leidžia skaičiuojant atsižvelgti deguonies koncentracijos kambaryje taką degimo procesui. Jadilah abejo, is požiūris yra gana apytikslis ir priverstinis, nes tikslesnis degimo proceso modeliavimas, ypač integruoto modelio rėmuose, susiduria su daugybe esminių sunkumų. Kaip rodo bandomieji skaičiavimai ir jų palyginimas su eksperimentiniais duomenimis, aprašytas metodes suteikia inžinerinę praktiką tenkinantį tikslumą ir gali būti naudojamas taisė atvejais, kai gdriežinas. Norint apskaičiuoti gamtinių dujų mainus, gaunami santykiai, kai g mg in. emiau ie santykiai pateikiami formalizuota forma: kur i yra i-osios angos plotis; Y hi ir Y bi - jo apatinių ir viršutinių pjūvių aukštis. Sumavimas atliekamas per visa atviras angas, o neutralios plokštumos aukštis apskaičiuojamas formula pagalę kur h yra pusė kambario aukščio. Formalosis parametris Z dan apibrėžiamas taip: Jei degi medžiaga yra skystis, manoma, kad degimo plotas yra nepakitęs ir lygus jos veidrodžio plotui. Kietos medžiagos atveju nustatomi jos tiesiniai matmenys ir daroma prielaida, kad degimas prasideda tam tikro stačiakampio center. Jei ymime V l - liepsnos plitimo tiesinio greičio momentinę vertę, tai degimo zonos spindulys r g nustato lygtį su r g (0) = 0. Jei reikšmė r g neviršija pusės minimaus dydžio, tada atitinkamų segment plotas atimamas iš apskritimo ploto. Akimirka, kai rg vertė tampa lygi tam tikro stačiakampio pusei strižainės, degiosios apkrovos vieta, laikoma tuo momentum, kai visa degioji apkrova yra visiškai uždengta lieipsna, o tada degimo sritis laik. Kadangi F kalnai ir ritmai yra inomi, bendras dujinimo greitis apskaičiuojamas kaip jų darinys. Nestabaus skysčio deginimo atveju priskiriama užduotis padauginama iš vertės, kurią atsižvelgiama. alamat< cт, где cт - время стабилизации горения. Norint apskaičiuoti vidutinę tūrinę temperatrą, naudojamos būsenos lygtys T m = P m / g m R m (2,19) Kambario dūminės aplinkos juodumo laipsnis apskaičiuojamas pagal gerai inomą formula: kur l yra vidutinis spindulių kelio ilgis, kurį lemia ryšys kur yra empirinis koeficientas optiniam diapazonui konvertuoti infraraudonųjų spindulių diapazoną. Skaitmeniniam modelio gyvendinimui buvo naudojamas 4-5 dydžių Runge-Kutta-Felberg metodes su kintamu ingsniu. Kaip pagrindą imama papročių, skirtų paprastų diferencialinių lygčių sistemoms spręsti, modifikuota, siekiant pagerinti eksploatacines charakteristikas. Mokomoji kompiuterinė programa INTMODEL, sukurta Inžinerin's termofizikos ir hidraulikos katedroje, gyvendina aukščiau aprašytą matematinį modelį ir yra skirta apskaičiuoti skystų ir kietų ir kietų ir vertikalios atitvarinės konstrukcijos. Programa skiriasi nuo inomų analogų tuo, kad leidžia atsižvelgti angų atidarymą, mechaninės ventiliacijos sistemų veikimą ir tūrinį gaisro gesinimą inertinėmis dujomis, taip pat atsižvelgiama apskaičiuoti anglies monoksido ir anglies dioksido koncentraciją, patalpos dūmų kiekį ir matomumo diapazoną. Pavojingų gaisro veiksnių dinamikos apskaičiavimas patalpoje naudojant integruotą matematinį gaisro modelį Kritinės gaisro trukmės ir evakuacijos kelių blokavimo laiko nustatymas Gaisro situacijos prognozavimas iki pirmojo atvykimo Gesinimo padaliniai Pastatų atitvarų atsparumo ugniai skaičiavimas Atsižvelgiant tikro gaisro parametris Pavojingų gaisro veiksnių dinamikos apskaičiavimas patalpoje naudojant zonos matematinį gaisro modelį Išvada Sastrara vada Norint sukurti ekonomiškai optimalias ir veiksmingas gaisro prevencijos priemones, būtina moksliškai pagrįsta pavojingų gaisro veiksnių dinamikos prognozė. Btina prognozuoti pavojingų gaisro veiksnių dinamiką: -kuriant ir tobulinant signalizacijos sistemas ir automatines gaisro gesinimo sistemas; - gaisrų gesinimo veiklos planus; -vertinant faktine atsparumo ugniai ribas; Ir daugeliui kitų tikslų. iuolaikiniai moksliniai pavojingų gaisro veiksnių dinamikos prognozavimomemedi thn pagrįsti matematiniais gaisro modeliais. Matematiniame gaisro modelyje bendriausia forma aprašomi aplinkos būklės parametrų pokyčiai patalpoje laikui besar, taip tepuk ios patalpos atitvarinių konstrukcijų būklė ir vairūs technologinės ra Matematinius gaisro kambaryje modelius sudaro diferencialinės lygtys, atspindinčios pagrindinius gamtos dėsnius: masės išsaugojimo dėsnį ir energijos išsaugojimo dėsnį. Matematiniai gaisro kambaryje modeliai yra suskirstyti tris klases: vientisą, zoninę ir diferencinę. Matematiškai pirmiau minėti trys gaisro modelių tipai pasižymi skirtingu sudėtingumo lygiu. Norėdami atlikti pavojingų gaisro veiksnių dinamikos skaičiavimus baldų gamyklos apdailos cecho patalpose, pasirenkame vientisą matematinį gaisro vystymosi kambaryje modelį. Pradiniai duomenys Trumpas objekto aprašymas Baldų gamyklos apdailos parduotuvė yra vieno aukšto paste. Pastatas pastatytas iš surenkamų betoninių konstrukcijų ir plytų. Pesawat seminaro matmenys: - petak = 36 m; - ilgis = 18 m; - aukštis = 6 m. Seminaro planas parodytas 1.1 paveiksle. Ryžiai. hal.1.1. Baldų gamyklos apdailos dirbtuvių planas Iorinėse dirbtuvių sienose yra 3 identiškos langų angos, iš kurių viena yra atvira. Atstumas nuo grindų iki kiekvieno lango angos apatinio krašto = 0,8 m. Langų angų aukštis = 2,4 m. Kiekvieno lango angos plotis = 6,0 m. Lang angų stiklas pagamintas dan paprasto stiklo. stiklinimas sugriūna, kai vidutinė patalpos dujų aplinkos tūrinė temperatūra yra lygi 300 0 C. Priešgaisrinėje sienoje, skiriančioje apdailos cechą nuo kitų patalpų, yra technologinė 3 m pločio ir 3 m aukščio anga Gaisro atveju i anga yra atvira. Apdailos parduotuvėje yra dvi identiškos durys, jungiančios parduotuvę su išorine aplinka. Jų plotis tahun 0,9 m, atau aukštis - 2 m. Gaisro atveju durųangos yra atviros. Dirbtuvių grindys betoninės, su asfalto danga. Degi medžiaga yra lakuotos medinės baldų dalys. Penggilingan semutų yra degi medžiaga. Sklypo dydis, kurį užima degios medžiagos: ilgis - 20 m, plotis - 10 m. Degios medžiagos kiekis thn 10 tonų. Neapdorot duomen rinkimas Karakteristik objek geometris. Plane parenkama stačiakampio koordinačių sistemos centro padėtis apatiniame kairiajame kambario kampe (1.1 pav.). X ašis nukreipta išilgai kambario ilgio, y ašis-išilgai jos pločio, o z ašis-vertikaliai išilgai kambario aukščio. Karakteristik geometris: kambarys: ilgis L= 36m; plot V= 18m; aukščio H= 6m durys (dur skaičius n d o = 2): aukštis H d1.2 = 2,0 m; plot B d1,2 = 0,9 m; apatinio kairiojo durų kampo koordinator: alamat d1 = 10 m; NS d1 = 0,0 m; alamat d2 = 7 m; NS d2 = 36,0 m; atidaryti langai (atidarytų langų skaičius n o o = 1): aukštis H o o 1 = 2,4 m; plot B o o 1 = 6,0 m; vieno apatinio lango kampo koordinator: x o o 1 = 3,0 m; alamat o o 1 = 0 m; z o o 1 = 0,8 m; uždaryti langai (uždarytų langų skaičius n h o = 2): aukštis H z o 1,2 = 2,4 m; plot B z o 1,2 = 6,0 m; vieno apatinio lango kampo koordinats: x s o 1 = 15 m; kamu z o 1 = 0,0 m; z T kr = 300 apie C; x s o 2 = 27 m; kamu z o 1 = 0,0 m; z zo1 = 0,8 m; stiklo dūžio temperatra T kr = 300 apie C; technologinis atidarymas (angų skaičius n n o = 1): aukštis H n1 = 3,0 m; plot B n1 = 3,0 m; apatinio kairiojo angos kampo koordinator: alamat n1 = 18 m; NS n1 = 20,0 m. Gaisro lygtys bendriausia forma apibūdina dujinės aplinkos būklės vidutinių tūrio parametrų kitimą patalpoje laikui bėgant (proses ugnies vystymosi). ios lygtys buvo suformuluotos 1976 m. prof. Yu.A. Koshmarovas (straipsnis "Gaisro vystymasis kambaryje" SSRS VNIIPO Vidaus reikalų Ministerijos mokslinėje kolekcijoje "Degimas ir gaisrų gesinimo problemos". M .: VNIIPO TSRS Vidaus reikalų Ministerija, 1977). Gaisro lygtys yra prastos diferencialin's lygtys. Jie, kaip ir dauguma matematinės fizikos lygčių, kyla iš pagrindinių gamtos dėsnių - pirmojo atviros termodinaminės sistemos termodinamikos dėsnio ir masės išsaugojimo dėsnio. Išsamus ių lygčių išvedimas pateiktas vadovėlyje Yu.A. Koshmarova ir M.P. Bashkirtseva “Termodinamika ir silumos perdavimas gaisro gesinimo metu” (M., VIPTSh SSRS vidaus reikalų Ministerija, 1987). ia apsiribojame trumpais samprotavimais, naudojamais išvedant ugnies lygtis. Pirmoji lygtis - gaisro medžiagos balanso lygtis patalpoje - išplaukia iš masės išsaugojimo dėsnio. Kalbant apie patalpą užpildančią dujinę terpę, dėsnį galima suformuluoti taip: dujinės terpės masės pokytis patalpoje per laiko vienetą yra lygus algebrinei masės srautų per termodin ribamins s Svarstoma. Sistemos riba ia reiškia sivaizduojamą valdymo paviršių, ribojantį erdvę, kurios viduje yra aptariama dujinė terpė. Ara. 1.1 adalah paviršius prastai pavaizduotas punktyrine linija. Dalis io paviršiaus sutampa su tvorų (sienų, grindų, lubų) paviršiumi. Sepuluh, kur yra angos, is paviršius yra sivaizduojamas. iame paviršiuje esančios erdvės tris vadinamas laisvu kambario tūriu ir ymimas raide V Pristatysime ymėjimą: A) G B - oro srautas iš aplinkinės atmosferos patalpą, kuris vyksta svarstomu gaisro vystymosi momentum, kg s -1; B) G G - dujų, išeinančių iš kambario per angas, sunaudojimas svarstomu laiko momentum, kg s -1; c) - degios medžiagos degimo greitis (dujinimo greitis) svarstomu laiko momentum, kg s -1; G) m V - dujinės terpės masė, užpildanti kambarį svarstomu laiko momentum, kg. Trumpam laikui lygus dx, iek tiek pasikeis dujinės terpės masė. Tuo pačiu galime daryti prielaidą, kad vertybės G G, G B ir per trufą laiką praktiškai nesikeičia. Atsižvelgiant tai, kas išdėstyta pirmiau, patalpų dujinės aplinkos medžiagų balanso lygtis yra parašyta taip: kur kairioji lygties pusė yra dujinės terpės masės pokytis per laiko vienet intervalu, lygiu d... Deinė pusė yra algebrinė masės srautų suma. (2.24) lygtis vadinama ugnies medžiagų balanso lygtimi. Panašūs samprotavimai leidžia gauti diferencialines lygtis deguonies masės pusiausvyrai, degimo produk balansui ir optinio dūmų kiekio balansui. Deguonies masės balanso lygtis: Toksiško degimo produkto balanso lygtis: Optinio dūmų kiekio balanso lygtis: iose lygtyse naudojama tokia ymė: 1, - vidutinis tūrinis dalinis deguonies tankis, kg m -3; 2- vidutinis toksiško degimo produkto tūrinis dalinis tankis, kg m -3; m- tūrinė optinė dūmų koncentracija, Np m -1. Dešinėje (2.25) lygties pusėje - deguonies masės balanso lygtys -, be anksčiau nurodytų, naudojama i ymė: x 1v- bijih deguonies masės dalis einančiame; vidutinė deguonies masės dalis kambaryje; L 1 - stechiometrinis deguonies koeficientas (deguonies kiekis, reikalingas degios medžiagos masės vienetui sudeginti), kg kg -1; η
- degimo išsamumo koeficientas; n 3, yra koeficientas, kurį atsižvelgiama deguonies koncentracijos išmetamosiose dujose ir vidutinės tūrio deguonies koncentracijos skirtumą. Dešinėje (2.26) lygties pusėje - toksiško degimo produkto balanso lygtyje - be anksčiau nurodytų, naudojami ie pavadinimai: L2 - degimo produk stechiometrinis koeficientas (degimo produkto kiekis, susidaręs deginant degios medžiagos masės vienetą), kg kg -1; vidutinė toksiškų dujų masės dalis kambaryje; n 2 - koeficientas, atsižvelgiant skirtumą terpal toksiškų dujų koncentracijos išmetamosiose dujose nuo vidutinės ių dujų koncentracijos. (1.36) lygties dešinėje pusėje, optinio dūmų kiekio balanso lygtyje, be anksčiau nurodytų, naudojama i ymė: n 3 - koeficientas, atsižvelgiant skirtumą terpal dūmų optinės koncentracijos išmetamosiose dujose nuo optinės dūmų koncentracijos vidutinės tūrio vertės; F w- tvorų (lubų, grindų, sienų) paviršiaus plotas, m 2; c - dūmų dalelių nusėdimo ant aptveriančių konstrukcijų paviršių koeficientas, · s -1. Fiziškai nusėdimo koeficientas yra dūmų dalelių nusėdimo greitis. Remiantis pirmuoju termodinamikos dėsniu, išvedama ugnies energijos lygtis. Svarstoma termodinaminė sistema, t.y. dujinei terpei valdymo paviršiaus viduje būdinga tai, kad ji cleanlieka plėtimosi darbų. Kinetinė matomos dujinės terpės judėjimo patalpoje energija yra nereikšminga, palyginti su jos vidine energija. Srautams per kai kurias valdymo paviršiaus dalis (angas) būdinga tai, kad jose esančių dujų specifinė kinetinė energija, palyginti su specifine entalpija, yra nereikšminga. Atsižvelgiant visa tai, kas buvo pasakyta, gaunama tokia ugnies energijos lygtis: Kairioji ios lygties pusė yra dujinės terpės vidinės iluminės energijos pokytis kambaryje per laiko vienetą per nagrinėjamą trufą laik. dan, mengikat. Dešinėje (2.28) lygties pusėje pirmasis terminas reiškia ilumos kiekį, kuris per degimo laiką dujinę terpę tiekiamas per laiko vienetą (šilumos išsiskyrimo greitis). Antrasis terminas yra energijos srautas patalpą, kartu su degios medžiagos dujinimo produktais (piroliz, garavimas). ia vertė a r ių produkt entalpija. Trečiasis terminas yra einančio oro vidinės iluminės energijos per laiko vienetą ir išorinės atmosferos atliekamo stūmimo darbo suma. Ketvirtasis terminas yra vidinės iluminės energijos, kurią per laiko vienet nuneša išeinančios dujos, ir pašalinimo darbo, kurį atlieka nagrinėjama termodinaminė sistema, suma. Penktasis terminas yra ilumos srautas, kurį sugeria ribojančios konstrukcijos ir spinduliuoja per angas. Anksčiau pateiktose penkiose diferencialinėse lygtyse yra ešios nežinomos funkcijos - p m (τ), p m (τ), T m (τ), p 1 (τ), p 2 (τ) ir m m (τ)... ią lygčių sistemą papildo algebrinė lygtis - vidutinė būsenos lygtis (2.19). Pradines ių funkcijų vertes lemia sąlygos, susiklosčiusios patalpoje prieš gaisro pradžią, t.y. ia pateikta lygčių sistema apibūdina laisvą gaisro vystymąsi. Gaisro vystymasis vadinamas nemokamu, jei neužgesinama, t.y. jei patalpose nėra gaisro gesinimo medžiagų. poveikį, atsirandantį dėl gaisro gesinimo medžiagų tiekimo patalpos tūrį, galima atsižvelgti diferencialines lygtis traukiant papildomų terminų. Pavyzdžiui, gesinant inertinėmis dujomis (argonu, azotu, anglies dioksidu), gaisro medžiagų balanso lygtis parašoma taip: kuro eiti- gaisro gesinimo medžiagos tiekimo masės srautas, kg s -1. Tokiu atveju atitinkamai keičiasi ir likusios gaisro diferencialinės lygtys. Kaip jau minėta, gaisro lygtyse ieškomos (nežinomos) funkcijos yra dujinės terpės vidutinio tūrio parametrai, atau nepriklausomas kintamasis yra laikas. Jadilah ių kintamųjų, lygtyse yra daugybė kitų fizinių dydžių, kuriuos galima suskirstyti dvi grup. Pirmoji grupė apima unikalumo sąlygose nurodytas vertes, kurios atspindi informaciją apie kambario matmenis (tūris) V ir tvorų paviršius Fw) ir degiosios medžiagos savybs (degimo iluma) Q p n, stechiometriniai koeficientai L1, L2, gebėjimas generuoti dūmus D, degimo produk entalpija a n. Antroji grupė apima tas vertes, kurios, be kita ko, priklauso nuo patalpos aplinkos būklės parametrų. ias vertes eina per angas patenkančio oro masės srautas G B ir pro angas išsiskiriančias dujas G G, ilumos srautas, kurį sugeria gaubiančiosios konstrukcijos ir išsiskiria per angas Qw, degimo efektyvumas , ilumos išsiskyrimo greitis Q p n . Norint apskaičiuoti antrajai grupei priklausančių fizinių dydžių reikšmes, būtina turėti papildomų lygčių. Konkreti papildomų lygčių forma buvo nustatyta naudojant informaciją iš konvekcinio ir spinduliuojančio ilumos perdavimo teorijos, dujų mainų tarp patalpos ir aplinkinės atmosfer per ango i ir aplinkins atmosfer patalpos viduje, ir degimo teorija. Apibendrinant reikia padaryti keletą pastabų apie bendrąsias nuostatas, susijusias su gaisro aprašymo esme vidutinių būsenos parametrų lygiu. Integruotame matematiniame modelyje mes naudojame integralias termodinamin's sistemos charakteristikas. adalah metodes nereikalauja jokių prielaidų ir išlygų dėl to, kaip būsenos termodinaminių parametrų vietinės vertės yra paskirstytos per kambario tūrį. ia tokios išlygos netinka, pavyzdžiui, tokio tipo: “Tarkime, kad temperatūros laukas yra vienodas“, arba dažnai naudojama išraiška apie vieno ar kito dujinės terpės būsenpimtro “sute Natralus klausimas yra, kaip nustatyti vieno ar kito termodinaminio būsenos parametro vertę tam tikrame kambario tūrio taške, jei inoma vidutinė tūrio vertė. Prie io klausimo grįšime pastraipose, skirtose vientisam matematiniam ugnies modeliui. ia mes tik pastebime, kad gaisro vystymosi procesas kambaryje gali būti suskirstytas keletą būdingų laiko etapų. Kiekvienam etapui būdingi būdingi vietos būsenos termodinaminių parametrų pasiskirstymo dėsniai patalpos viduje. i aplinkybė naudojama atsakant ia pateiktą klausimą. Zonos matematiniai modeliai dažniausiai naudojami melelahkan pavojingų gaisro veiksnių dinamiką pradinėje gaisro stadijoje. Pradiniame etape dujinės terpės būsenos parametrų pasiskirstymas per kambario tūrį pasižymi dideliu nevienalytiškumu (nelygumu). Per laikotarpį (segmen) patalpos viduje esanti erdvė gali būti sąlygiškai padalyta daugybę būdingų zonų, turinčių ymiai skirtingą temperatrą ir dujinės terpės sudėtį. ių zonų ribos ugniai progresuojant nelieka nepakitusios ir nejudančios. Laikui bėgant keičiasi geometrinė zonų konfigūracija ir išlyginamas kontrastingas dujų būsenos parametrų skirtumas iose zonose. Iš esmės patalpų erdv galima suskirstyti bet kokį zonų skaičių. iame skyriuje mes apsvarstysime paprasčiausią gaisro zonos modelį, kuris taikomas tokiomis sąlygomis, kai degimo centro dydis yra daug mažesnis už patalpos dydį. Proses gaisro vystymosią galima pavaizduoti taip. Udegus degiąsias medžiagas, susidarę dujiniai produktai veržiasi aukštyn, sudarydami konvekcinę srovę virš degimo centro. Pasiekusi kambario lubas, i srovė išsiskleidžia ir sudaro lubų dūmų sluoksnį. Laikui bgant io sluoksnio storis didėja. Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, galima išskirti tris būdingas patalpos tūrio zonas: konvekcinę koloną virš ugnies, ildomas dujas prie lubų ir oro zoną, kurios būsenoskai parame. Matematinis gaisro modelis, pagrįstas erdvs padalijimu būdingas sritis, vadinamas trijų zonų modeliu. io modelio skema parodita ara. 1.2. Ryžiai. 1.2. Skema modelio gaisro zonos Vidin Pasiekę kambario lubas, degimo produktai pasklido po juo radialinės srovės forma, kurios temperatūra ir greitis mažėja dėl atstumo nuo ašies dėl ilumos ir masės mainų su aplinka ir pastato konstrukcijomis. Radialinei srovei pasiekus kambario sienas, pradeda formuotis ildomas prie lubų esantis dūmų sluoksnis, kurio storis padidėja dėl degimo produktų ir oro mišinio patekimo sluoksnį ir kol . Taigi, dūmų užteršimo patalpose procesas gaisro metu gali būti suskirstytas du etapus. Pirmajame etape ildomi dūmai plinta po kambario lubomis radialinės srovės pavidalu; antrame etape auga kaitinto dūmų sluoksnio storis, skaitant radialinę srovę ir viršutinę konvekcinės kolonos dalį. ... Atitinkamai kambario tūryje galima išskirti ias būdingas zonas: liepsnos degiklį su konvekcine kolonėle virš jo, ildomų dūmų sluoksnį prie lubų ir beveik pastovios temperatūros oro zoną. ios zonos ypač aiškiai pastebimos vietinių gaisrų metu, kai degimo centro dydis yra daug mažesnis už patalpos dydį. Matematiniuose zona, modeliuose atsižvelgiama išvardytų zonų buvimą patalpoje. ie modeliai, palyginti su integruotais modeliais, tiksliau atspindi tikrąjį fizinį vietinio gaisro vaizdą, todėl pateikia išsamesnius ir patikimesnius skaičiavimo rezultatus. Tai visų pirma pasiekiama tuo, kad zonų modeliuose terpės termodinaminių parametrų vidurkis apskaičiuojamas ne per visą patalpos tūrį, o vienalytesnių zonų tūrį. Jei degimo centro dydis yra panašus patalpos dyd, dujų srautai gali beveik visiškai sumaišyti patalpos aplinką (tūrinis gaisras). iuo atveju fizinis proceso vaizdas yra arčiau integralinio modelio, todėl integralus modelis suteikia teisingesnių rezultatų. Todėl integruoti modeliai dažniausiai naudojami sprendžiant problemas, susijusias su išsivysčiusiu gaisro etapu (pavyzdžiui, užtikrinant pastatų konstrukcijų atsparumą ugniai), atau zonų modeliai savo pagiii problem. Kuriant zoninius matematinius gaisro kambaryje modelius, degimo sėdynės ir konvekcinės kolonos parametrai paprastai nustatomi pusiau empirinių priklausomybių pavidalu, gautų atlikus pendahuluaną teorinę analizą ir apdoro eksperimentiniai duomenys. Naudojant zonų modelius, priklausomai nuo laiko, apskaičiuojami vidutiniai dūmų sluoksnio prie lubų parametrai ir laisvos ribos aukštis (sąsaja tarp io sluoksnio ir vsaran oro Skaičiavimas atliekamas integruojant lubų dūmų sluoksnio balanso lygtis, atsižvelgiant pradines sąlygas. emiau suformuluotos pagrindinės gaisro patalpoje zonos matematinio modelio lygtys. Mas balanso lygtis... Selengkapnya M- dūmų sluoksnio masė, kg; τ
- laika nuo gaisro pradžios, s; G- dujų masės srautas, patenkantis sluoksnį iš konvekcinės kolonos arba tiesiai iš degimo centro, kg / s. Jei laisva riba yra emiau idinio pagrindo, akivaizdi lygybė bus tiesa G= Ψ
(kuro Ψ
yra degiosios apkrovos dujinimo masė, kg / s). Pada τ
= 0, masės balanso lygtis atitinka pradinę sąlygą M (0) = 0. Energijos balanso lygtis... skaitiniai skaičiavimai rodo, kad dūmų sluoksnio spindulinis ilumos mainas su liepsnos degikliu ir gaubiančiomis konstrukcijomis apatinėje patalpos zonoje yra mažas, palyginti su su iluml ira maž kambar. Todėl pradinė dūmų sluoksnio prie lubų energijos taupymo lygtis be ventiliacijos gali būti parašyta tokia forma: kamu- vidinė dūmų sluoksnio energija, J; Q- ilumos srautas, tiekiamas iš konvekcinės kolonos arba tiesiai iš degimo centro, kg / s; Q - ilumos srautas, išleidžiamas atitvarines konstrukcijas, W; P- statinis dujų slėgis dūminiame sluoksnyje, Pa; V- dūminio sluoksnio tūris, m 3. Jei laisva riba yra emiau idinio pagrindo, tada Q = (Q - I) ,
- masinis degimo užbaigtumas; Q- mažiausia degimo iluma GN, J / kg; Sebagai- HH dujinimo produk entalpija, J / kg. Jei laisva riba yra virš idinio pagrindo, tada Q = C TG, kuro C saya T izobarinė ilumos talpa ir dujų temperatūra konvekcinėje kolonoje laisvos ribos aukštyje, atitinkamai J / (kg K) ir K. Naudojant termodinamikos ryšius, lygtis gali būti paversta galutine forma (C P / R) (dV / d) = Q - Q, kuro C saya T- izobarinė ilumos talpa ir sumažinta dūmų sluoksnio dujų konstanta, J / (kg K). Pada τ
= 0 i lygtis atitinka pradinę sąlygą V(0) = 0. Kaip rodo skaičiavimai, reikšmės C P saya R ioje lygtyje normaliai atmosferai leidžiama imti pastovias ir vienodas ių parametrų reikšmes. Papildomi santykiai... Lygtis leidžia apskaičiuoti masės pokyčius laikui bėgant M ir apimtis V dūmų sluoksnis, jei nustatysime nežinomų kintamųjų, trauktų ias lygtis, ryšius G, T, Ψ
ir (nuo vertybių
, Q, ir C galima laikyti pastoviu, o kiekiu Sebagai galima apleisti). Be to, būtina nustatyti koeficientus pagrindiniams parametrams - laisvos ribos aukščiui - apskaičiuoti kamu ir dūmų sluoksnio temperatra T. I stacionaraus laisvo konvekcinio srauto teorijos mes turime G = + 0,21(kamu - kamu ) ((1 – χ
) G Q/ (C T)) , T =((1 – χ
) G Klausimas /(C G)) +T,
Norėdami integruoti ugnies lygčių sistemą su tam tikromis pradinėmis sąlygomis, galite naudoti standartinę programą (Runge - Kutta metodes) su automatiniu integracijos ingsnio pasirinkimu. Integravimo ingsnis pasirenkamas atsižvelgiant integracijos klaidą. Paprastai turėtumėte nustatyti labai mažą klaidą. Prieš pradedant skaičiuoti lygčių sistemos, apibūdinančios gaisrą aukščiau nurodytomis sąlygomis, sprendimą, patartina sumažinti ugnies lygtis iki matmenų. 2. Pavojing gaisro veiksnių dinamikos apskaičiavimas patalpoje
iuolaikiniai moksliniai santykinio pralaidumo prognozavimo metodei thn pagrįsti matematiniais ugnies modeliais. Matematinis gaisro modelis bendriausia forma apibūdina aplinkos būklės parametrų pasikeitimą patalpoje laikui bėgant, taip pat ios patalpos atitvarinių konstrukcijų būklės parametrus ir vairius (technranginius)) lygtys halaman, sudarančios matematinį gaisro modelį, kyla iš pagrindinių gamtos dėsnių: pirmojo termodinamikos dėsnio ir masės išsaugojimo dėsnio. ios lygtys atspindi ir susieja visą tarpusavyje susijusių ir tarpusavyje susijusių gaisrui būdingų procesų rinkinį, pvz., ilumos išsiskyrimą degimo metu, dūmų išsiskyrim lieps, toksiškos dujos, patalpų dujų mainai su aplinka ir gretimomis patalpomis, ilumos mainai ir atitvarinių konstrukcijų ildymas, sumažinant deguonies koncentraciją patalpoje. Santykinio pralaidumo prognozavimo metodei skiriami priklausomai nuo gaisro matematinio modelio tipo. Matematiniai gaisro modeliai patalpoje paprastai skirstomi tris tipus: integralinį, zoninį ir lauko (diferencialinį). Norėdami padaryti moksliškai pagrįstą prognoz, turite kreiptis vieną ar kitą gaisro modelį. Modelio pasirinkimą lemia prognozės (tyrimo) tikslas (užduotys) tam tikroms vienareikšmiškumo sąlygoms (kambario savybės, degi medžiaga ir kt.), Išsprendžiant diferencialini lygiaran sistemą, model. pasirinktas matematinis modelis. Integruotas gaisro modelis leidžia gauti informaciją (ty leidžia prognozuoti) apie vidutines patalpos aplinkos būklės parametrų tūrines vertes bet kuriuo gaisro vystymosi momentum. ... Tuo pačiu metu, norint palyginti (koreliuoti) vidutinius (ty tūrio vidurkio) terpės parametrus su jų ribinėmis vertėmis darbo srityje, naudojamos formulės, gautos remiantis eksperimentinia produo. Tačiau net ir naudojant integruotą ugnies modelį, paprastai neįmanoma gauti analitinio paprastųjų diferencialinių lygčių sistemos sprendimo. Pasirinkto prognozavimo metodo gyvendinimas manomas tik naudojant jo skaitmeninį sprendimą naudojant kompiuterinį modeliavimą. Pagrindinis integruoto modelio privalumas: greitas ir mažai darbo reikalaujantis inžinerinis pavojingų gaisro veiksnių dinamikos apskaičiavimas. Catatan pagirindiniai: Teisingai integruoto modelio taikymo sritis (atsižvelgiant patalpų tūrį ir geometriją, degios medžiagos vietą ir kt.) Tahun neišspręsta problema; Poreikis naudoti papildomą eksperimentinę informaciją arba aukštesnio lygio modelius (zoną ar lauką), norint gauti ilumos ir masės perdavimo parametrų pasiskirstymą per kambario tūrį; RPP benar-benar baru, lebih baik daripada yang lain tanpa bantuan media tipo, savybių, vietos ir patalpos geometrijos. Zonos matematiniai modeliai dažniausiai naudojami melelahkan pavojingų gaisro veiksnių dinamiką pradinėje gaisro stadijoje. Pradiniame etape dujinės terpės būsenos parametrų pasiskirstymas per kambario tūrį pasižymi dideliu nevienalytiškumu (nelygumu). Per laikotarpį (segmen) patalpos viduje esanti erdvė gali būti sąlygiškai padalyta daugybę būdingų zonų, turinčių ymiai skirtingą temperatrą ir dujinės terpės sudėtį. ių zonų ribos ugniai progresuojant nelieka nepakitusios ir nejudančios. Laikui bėgant keičiasi geometrinė zonų konfigūracija ir išlyginamas kontrastingas dujų būsenos parametrų skirtumas iose zonose. Iš esmės patalpų erdv galima suskirstyti bet kokį zonų skaičių. iame skyriuje mes apsvarstysime paprasčiausią gaisro zonos modelį, kuris taikomas tokiomis sąlygomis, kai degimo centro dydis yra daug mažesnis už patalpos dydį. Privalumai halaman: Greitas ir mažai darbo reikalaujantis pavojingų gaisro veiksnių dinamikos inžinerinis skaičiavimas; Naudojami reaktyvinio srauto iluminės ir hidrodinaminės sąveikos su pastato konstrukcijomis dėsningumai, sąlygiškai suskirstyti būdingas sritis (kritinis taškas, pagreitinto srainisrauto sritava) Catatan pagirindiniai: Tinkamo zonos modelio taikymo sritis (atsižvelgiant patalpų tūrį ir geometriją, degios medžiagos vietą ir kt.) Tahun neišspręsta problema; Poreikis naudoti papildomą eksperimentinę informaciją arba aukštesnio lygio (lauko) modelį, norint gauti ilumos ir masės perdavimo parametrų pasiskirstymą per kambario zonų tūrį; Esant sudėtingam termo-dinaminiam gaisro vaizdui, halaman zona modelio prielaidos (vienodai ildomas lubų sluoksnis ir kt.) Neatitinka realių sąlygų. Diferencialinis (lauko) modeliavimas grindžiamas dujinės terpės būklės aprašymu elementariems tūriams, kuriuos padalintas tiriamas erdvės plotas. Matematiniu požiūriu tai yra sudėtingiausias gaisro modelis. Jį vaizduoja dalinių diferencialinių lygčių sistema, apibūdinanti patalpų temperatūrų, greičių ir koncentracijų (deguonies, degimo produktų ir kt.) Erdvinį ir laiko pasiskirstymą, ir tankslėgį ir kt. Skirtingas modeliavimas leidžia Gauti vietinės ugnies termodinaminių parametrų Vertes (tankis, dujinės terpės temperatura, dujų greitis, dujinės terpės komponentų koncentracija, optinis dūmų tankis - natūralus šviesos slopinimo disperguotoje terpėje rodiklis), kur Laikas ir konkretaus elementaraus kambario tūrio koordinatės YRA nepriklausomi argumentai. Matematiniame gaisrų modeliavime zonų modeliai užima tarpinę viet. Jie pagrįsti integruoto modeliavimo metodo naudojimu - tirtas tūris yra padalintas zonas. Zonos parenkamos taip, kad kiekvienai iš jų dujinę terpę būtų galima pakankamai patikimai apibūdanti pagal vidutinius parametrus. Pagrindinis jų pranašumas yra tas, kad ieškomi parametrai yra temperatūros, greičio, slėgio, dujinės terpės komponentų koncentracijos ir dūmų dalelių laukai visame patalpoje. Modelio trūkumas yra tas, kad jie susideda iš trijų ar dviejų matmenų nestacionarių dalinių diferencialinių lygčių sistemos. iame kursiniame darbe naudojame integruotą ugnies modelį, nes jis leidžia mums gauti informacijos, t.y. atlikti prognozę apie vidutines patalpos aplinkos būklės parametrų reikšmes taruhan kuriam gaisro išsivystymo momentui. Tuo pačiu metu, norint palyginti terpės vidutinius (t. Naudojami optiniai dūmų tankiai. Karakteristik objekto
