CC BY
9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВОДЫ ИЗ КВАРТИРНЫХ ПОЖАРНЫХ КРАН-КОМПЛЕКТОВ
Е.А. Петухова, к.т.н., доцент Национальный университет гражданской защиты Украины
С 1 сентября 2009 года в Украине вступил в действие ДБН В.2.2-24-2009, регламентирующий применение пожарных кран-комплектов диаметром 19, 25 и 33 мм в жилых и общественных зданиях высотой свыше 47 м. Для эффективного использования предложенного оборудования, необходимо проанализировать особенности его размещения, количество воды, которое можно из него получить для пожаротушения, фактический напор и длину пожарной струи.
Определение зависимости фактических расходов из кран-комплектов от основных факторов (давления в водопроводной сети, длины рукава, диаметра насадки ствола) целесообразно выполнять экспериментально с использованием теории планирования эксперимента. В ходе проведения эксперимента кран-комплект присоединялся к трубопроводу хозяйственно - питьевого назначения. Для обеспечения возможности определения фактических расходов в зависимости от давления в сети в экспериментальную установку был включен насос. Для измерения расходов воды использовалась водомерная емкость. Снятие показателей выполнялось для рукавов диаметром 19 мм, 25 мм и 33 мм. Для определения фактических значений расходов воды из кран-комплектов при всех возможных комбинациях уровней факторов (давления в сети, диаметра насадки ствола, длины пожарного рукава при его диаметрах 19 мм, 25 мм и 33 мм) при проведении эксперимента использовалась полиномиальная зависимость второго порядка [1], центральный, композиционный, рототабельный униформ-план. На первом этапе кодировались переменные по стандартным зависимостям, строилась план - матрица эксперимента. Для определения коэффициентов при квадратичных членах была выполнена серия опытов в звездных точках, при этом звездное плечо а=1,682 (для двухуровневого трехфакторного эксперимента).
Необходимое количество опытов N=20, при количестве факторов к=3 и количества опытов в центре плана п0=6.
В табл. 1 приведены данные об уровнях варьированиях факторов.
Таблица 1.
Уровни варьирования факторов
Интервал варьирования и уровень факторов Давление в сети, м Диаметр насадка ствола, мм Длина рукава, м
Нулевой уровень х; = 0 31 8 14
Интервал варьирования 17 2 4
Нижний уровень X; = -1 14 6 10
Верхний уровень х; = +1 48 10 18
Звездные точки: х; =-1,682 2 4 8
X; =+1,682 60 12 20
Кодовое обозначение XI х2 х3
При проведении эксперимента использовалась стандартная план матрица. По результатам экспериментов были определены коэффициенты регрессии.
Таблица 2.
Коэффициенты регрессии
Коэффициенты регрессии Значения, при диаметре рукава
19 мм 25 мм 33 мм
Ьо 2,96 3,38 4,03
Ь1 0,95 1,09 1,29
ъ2 -0,03 -0,05 -0,084
Ьз -0,39 -0,43 -0,5
Ь12 -0,009 -0,014 -0,02
Ьхз -0,111 -0,125 -0,145
Ьгз 0,011 0,016 0,027
Ьп -0,156 -0,178 -0,21
Ь22 0,028 0,0312 0,034
Ьзз 0,112 0,125 0,144
С целью проверки значимости коэффициентов получены статистические оценки дисперсии коэффициентов по формулам [2-4]. Коэффициент модели считается значимым, если выполняется следующее соотношение
Ъ.
>г ■ я
БКр I
где ъ - значение коэффициента модели; 5 - соответствующая оценка дисперсии коэффициента;
/л. 1:р = 2,57 - критическое значение критерия Стьюдента при количестве степеней свободы /д. = 5 при значимости 5%.
Окончательно модели фактических расходов воды из кран-комплектов при разных диаметрах рукавов (19 мм, 25 мм и 33 мм) приняли вид:
ух = 2,96 + 0,95^ - 0,03х2 - 0,39*3 - 0,11 Хх^ - 0,156^ +
+ 0,028^2 + 0,1 у2 = 3,38 +1,09^ - 0,05^2 - 0,43л3 - 0,014*^ -
-0,125^^ +0,016х2х3 -0,178^ +0,031^ + 0,125.х| У3 = 4,03 +1,29^ - 0,0842 - 0,5*3 - 0,02^^ -
-0,145^^+0,027^^ -0,21*2 +о,034х| +0,144х|
(2)
(3)
(4)
Проверка адекватности полученных моделей осуществляется по критерию Фишера. Значение критерия Фишера (Б), рассчитанное с помощью модели, не должно превышать его критического значения (Ркр). Для проведенных экспериментов условие Р<Екр выполняется, то есть
модели являются адекватными реальным процессам в рамках принятых условий и допущений.
Анализируя модели (2) - (4), приходим к выводу, что фактические затраты воды из кран-комплектов находятся в пределах 0,5 7,2 л/с, но в зависимости от давления в сети, к которой подключен кран-комплект, фактические расходы могут иметь совсем другие значения. В условиях зданий повышенной этажности, на последних этажах реальное давление не превышает 3 - 4 м, то есть фактические расходы будут не больше (0,8 2,3) л/с, а значит, они не смогут обеспечить отвод необходимого количества тепла для прекращения горения.
Таким образом, экспериментально определенные фактические расходы воды из кран-комплектов изменяются в пределах (0,5 7,2) л/с. Наибольшее влияние на величину расходов оказывает давление в сети, к которой присоединен кран-комплект. Для обеспечения необходимой длины компактной части струи величина давления должна быть не менее 6 м или, характеристики элементов, входящих в состав кран-комплектов, должны обеспечивать наименьшее сопротивление, т.е. иметь максимальный диаметр рукава, насадки ствола, минимальную длину рукава, который не для всех квартир обеспечит орошение каждой точки от кран-комплекта.
Список использованной литературы
1. Петухова Е.А., Бутенко Т.Ю., Горносталь С.А. Определение необходимого количества воды для успешного тушения пожара в жилых зданиях повышенной поверхностности / Е.А. Петухова и др. // Проблемы пожарной безопасности: сб. науч. трудов. - Вып.22,- Харьков: УГЗУ. - 2007,- С. 143 - 148.
