Некоторые условия возникновения режима «Plugholing» работы систем дымоудаления с естественным побуждением Текст научной статьи по специальности «Физика»

НЕКОТОРЫЕ УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РЕЖИМА «PLUGHOLING» РАБОТЫ СИСТЕМ ДЫМОУДАЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ

С.В. Пузач, начальник кафедры, д.т.н., профессор

До Тхань Тунг, адъюнкт Академия ГПС МЧС России, г. Москва

Эффективность работы систем дымоудаления (ДУ) с естественным побуждением может существенно снижаться из-за «явления «plugholing», при котором чистый воздух из-под припотолочного дымового слоя (ПС) за счет действия подъемных сил поступает в дымоудаляющее отверстие

(ДО).

На рисунке 1 представлены упрощенная схема ПС (а) и схема течения при «plugholing» (б). Обозначения на рисунке 1: d - приведенный

диаметр ДО, м; h - толщина ПС, м; h0 - высота стенки ДО, м.

Рис. 1. Упрощенная схема течения при ДУ на расчетном режиме (а) и в режиме «р^ЬоН^» (б): 1 - ПС; 2 - холодный воздух; 3 - ДО; 4 - нижняя граница ПС без ДУ;

5 - нижняя граница ПС при ДУ; 6 - воронка; 7 - полусферическая поверхность;

8 - стенка ДО; 1-3 - номера сечений

Проведен анализ влияния высоты ДО на возникновение «р1^ЬоН^».

Получена аналитически с использованием одномерного уравнения Бернулли формула для расчета критической среднеобъемной температуры ПС, при которой начинается «р11щ1юН^»:

- 2 + 7? р ТСД1-С) т =——--——=---——%=- т

гкр 1 + А рг#А(1 + А) + у '

^ —

где g - ускорение свободного падения, м/с ; к = ко / к - безразмерная высота ДО; рг - среднее избыточное давление в ПС, Па; Тгкр = Тг>кр / Тв -

безразмерная критическая температура ПС; Тг,кр - критическая температура ПС, К; Тв - температура холодного воздуха в помещении, К; wz,1 - вертикальная проекция скорости в сечении 1, м/с; рг -среднеобъемная плотность смеси газов и дыма в

ПС, кг/м3; С -

коэффициент гидравлического сопротивления на участке между сечениями 1-3.

Выполнено численное исследование термогазодинамической картины пожара в модельном помещении с модельной горючей нагрузкой с использованием трехмерной полевой модели.

Рассматривается помещение в форме параллелепипеда с размерами 30x25x15 м. Горючим веществом является турбинное масло. Мощность горения постоянна по времени и составляет 1,26 и 11,34 МВт. Размер ДО в потолке равен 1,2x1,2 м или 3x3 м.

Выполнено сопоставление зависимостей критической среднеобъемной температуры ПС от высоты ДО, полученных с использованием формулы (1) и трехмерной полевой модели [1-3], с экспериментальными данными, приведенными в литературе. Результаты сопоставления представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Зависимости безразмерной критической температуры ПС от безразмерной высоты ДО: 1 - формула (1); 2 - формула (1) при wz,1=pг=0; 0 - полевая модель [2]; о - полевая модель [3]; эксперимент [4]: □, А.

Из рисунка 2 видно, что учет трехмерности течения и гидравлических потерь (формула (1), экспериментальные данные и полевая модель) приводит к существенному уменьшению величины безразмерной критической температуры по сравнению с одномерным подходом (выражение (1) при wz,1=pг=0), при котором учитывается только влияние подъемных сил.

Зависимости безразмерных массовых расходов, выходящих из помещения наружу через ДО, от безразмерной высоты ДО при среднеобъемной температуре ПС Тг=343 К, ^=0,5 м и площади ДО ^,=1,2 м2 показаны на рисунке 3.

Обозначения на рисунке 3 следующие: 0о - массовый расход через ДО при Ио=0, кг/с; Око - массовый расход через ДО при Ноф0, кг/с; О -безразмерный расход. _

Из рисунка 3 видно, что при ^=4,8 возникает явление «р1и§Ьо1т§»:

С^/ю С^кр-

ё 3,5

з,о 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

к.

Рис. 3. Зависимости безразмерных массовых расходов газов,

выходящих из помещения наружу через ДО, от безразмерной высоты ДО:

1 - ^о / О0; 2 - Окр / О0 ; 3 - Окр / ^ .

Дальнейшее увеличение высоты ДО не приведет к увеличению расхода удаляемого дыма, так как при этом холодный воздух будет подниматься выше по ДО, блокируя поступление газовой смеси из ПС.

Обнаружено, что высота ДО существенно влияет на возникновение «р1и§Ио11炙 и на максимальную величину массового расхода продуктов горения, удаляемого из помещения через ДО.

Минимальная среднеобъемная температура ПС, при которой появляется «поддув», зависит от высоты стенки ДО, толщины ПС, перепада давлений по высоте внутри и снаружи ДО, скорости движения газовой смеси в ПС, а также от коэффициента гидравлического сопротивления ДО.

Список использованной литературы

1. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. -336 с.

2. Пузач С.В. Интегральные, зонные и полевые методы расчета динамики опасных факторов пожара. Свидетельство об официальной регистрации программы № 2006614238 в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 08.12.2006 г.

3. McGrattan K., Klein B., Hostikka S., Floyd J. Fire Dynamics Simulator (Version 5). National Institute of Standards and Technology. Special Publication. 2007. - 1019-5. - 202 p.

4. Ji J., Gao Z.H., Fan C.G., Sun J.H. Large Eddy Simulation of stack effect on natural smoke exhausting effect in urban road tunnels fires // Int. J. of Heat and Mass Transfer. 2013. - № 66. - P. 531-542.

АНАЛИЗ ПОДВЕРЖЕННОСТИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫМ ПРОИСШЕСТВИЯМ

К.Ж. Раимбеков, к.ф.-м.н.

А.Б. Кусаинов

Кокшетауский технический институт Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан, г. Кокшетау

Из всех источников опасности на транспорте наибольшую угрозу для населения представляют дорожно-транспортные происшествия (ДТП). Большинство всех происшествий происходит из-за нарушения правил дорожного движения водителями транспортных средств. Остается высоким удельный вес происшествий, при которых зафиксированы неудовлетворительные дорожные условия.

За последние 12 лет на дорогах Казахстана произошло более 175,5 тыс. ДТП, при которых погибло более 37 тыс. человек и свыше 212,7 тыс. человек получили ранения (рис. 1) [1].

35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0

1 Количество ДТП

1 Количество пострадавших

Количество погибших

¿Vv ¿bv <AV ¿bv л^- ov

Рис. 1. Динамика дорожно-транспортных происшествий произошедших в республике в период с 2002 по 2013 годы

Высокие темпы автомобилизации создают дополнительные предпосылки к ухудшению обстановки на автодорогах республики. По данным органов внутренних дел автомобильный парк Казахстана с 2002