CC BY
8сооружений. Отечественная и зарубежная промышленность предоставляет широкий спектр приборов для подземных гаражей на любые газы и гарантии их дальнейшего обслуживания.
Применение современной аппаратуры при эксплуатации ответственных объектов не только повышает безопасность этих сооружений, но и снижает расходы на эксплуатацию за счет эффективного управления вентиляцией и экономии на отоплении. Важнейшей работой газочувствительных извещателей является также управление системами климат-контроля и систем воздухоочист-ки для поддержания экологических норм по контролю воздуха во всех помещениях высотных и любых других замкнутых помещений.
БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ
УДК 614.841
Ю. А. Кошмаров
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России
С. С. Лапшин
адъюнкт Академии ГПС МЧС России
Д. В. Тараканов
адъюнкт Академии ГПС МЧС России
Yu. Koshmarov, S. Lapshin, D. Tarakanov
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ СКОРОСТИ ВЫГОРАНИЯ НА РАСЧЁТ ДИНАМИКИ ОФП НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ
Проведена оценка одного из допущений интегральной модели пожара в помещении. Показано, что в некоторых частных случаях упрощение уравнения материального баланса может обуславливать погрешность при расчёте среднеобъёмной температуры среды при пожаре. Данная погрешность приводит к ужесточению требований пожарной безопасности.
Ключевые слова: моделирование, пожар, температура.
ESTIMATION OF INFLUENCE OF MASS RATE LOSS VALUE ON CALCULATION DANGER FIRE FACTOR DYNAMICS FOR OBJECTS OF POWER
The estimation of one of room fire integral model assumptions is spent. It is shown that in some special cases, simplification of the equation of material balance can cause an error at calculation temperatures of environment at a compartment fire. The given error leads to tightening of requirements of fire safety.
Keywords: fire, modeling, temperature.
Объекты энергетики характеризуются, как правило, наличием большого количества горючей нагрузки. При возникновении аварий в помещения может поступить значительное количество горючих веществ. Выделим для рассмотрения случай, когда при пожаре в помещении массовая скорость выгорания горючей нагрузки достигает больших величин. Примером таких ситуаций может служить аварийный розлив горючих жидкостей.
Рассмотрим начальную стадию пожара. Также как и в работе [1], сделаем следующие допущения: газовая среда внутри помещения при пожаре является смесью идеальных газов; в каждой точке пространства внутри помещения в любой момент времени реализуется локальное равновесие; режим газообмена является односторонним: поступление воздуха в помещение из окружающей среды отсутствует, а продукты горения выходят через все имеющиеся проемы в смежное помещение; среднее давление среды в помещении остается практически постоянным, равным давлению наружного воздуха; отношение теплового потока в ограждения к тепловыделению есть величина постоянная, равная своему среднему значению на рассматриваемом интервале времени.
Запишем две системы уравнений для определения среднеобъёмной температуры в помещении очага пожара: первую, из работы [2] обозначим модель-1, вторую, из работы [1] - модель-2.
Модель-1:
- уравнение материального баланса:
^-в,, (1)
- уравнение энергетического баланса:
ПУ ° (1 - ф)- СрТт1вд = О. (2)
Модель-2:
- уравнение материального баланса:
= у-вд, (3)
! т
- уравнение энергетического баланса:
ПУ^О-ф) СрТт2вд = °. (4)
Для замыкания систем необходимо уравнение состояния газовой среды. В силу принятого выше допущения о неизменности среднего давления в помещении, примем:
Р»Т» = Р/. (5)
В этих уравнениях: у- массовая скорость выгорания горючей нагрузки, кгс-1; вд - расход газов, уходящих из помещения через проемы, кгс-1; - среднеобъемная плотность газовой
среды в помещении, кгм-3; ра - плотность атмосферы, кгм-3; п - коэффициент полноты сгорания горючего; Онр - низшая теплота сгорания горючей нагрузки, Дж^кг-1; 1^- количество вещества, выделившегося в результате термической деструкции горючего, кг кг-1; Ср - теплоемкость среды при постоянном давлении, Дж^кг' "1-К-1; Тт/ - среднеобъемная температура, К; / - температура атмосферы, К; ф - коэффициент теплопоглощения; У- объем помещения, м3; т - время, с; / = 1, 2 - индекс 1 обозначает, что параметр относится к модели-1, индекс 2 -к модели-2.
Пока модели не имеют различий. Однако, в работе [1] в ходе решения уравнения (3) производится упрощение, в результате которого уравнение материального баланса модели-2 будет иметь вид:
1/^в”2 _-П С т я
(6)
Теперь модель-2 отличается от модели-1 отсутствием одного члена в правой части - скорости выгорания у, при этом расход газов в обеих моделях вя определяется из уравнения энергетического баланса:
пу#нр(1-ф)
°я =■
0рТ1т
(7)
Для замыкания систем необходимо усредненное уравнение состояния газовой среды:
Рт = Рт,ЯТт, , (8)
ті г'.ті ті '
г.-Уи-і
где Я- газовая постоянная, Я= 8,31 кДж^кг -К 1 .
В итоге, необходимо решить следующие уравнения:
для модели-1:
для модели-2: Решение модели-1:
СРт1+УЯ Ст V Рт1 _
V
Ст V
~ТТ~ Рт2 _ °.
Рт1 _ Ро +(Р° -Р )ЄХР
( т Л -а | уСт
о
V
г V
-J уСт _ —1п
V У
рт1 -р* ■
а Р -р
(9)
(1°)
(11)
(12)
решение модели-2:
Рт2 _ Р°ЄХР
( т Л
-а | уСт
о
V
-[уСт _ — !п Рт2,
о а Р°
где р,_р°; а_п°"'(1"ф)
(1-фЮ;го' ~ О/р
Решения также отличаются друг от друга на величину:
( ( т Л л
-а| уСт
Рт1 Рт2 _ Р
1- ехр
о
V V
(13)
(14)
(15)
(16)
/у
Учитывая соотношение (5), запишем:
(17)
Г П^нО-ф)
' * - Л
(18)
где Т* - пороговая температура - максимально возможная температура в помещении при горении заданной горючей нагрузки.
Функция в правой части уравнения (13) определена на интервале (0; р0], поэтому при неограниченном увеличении массовой скорости выгорания температура будет также неограниченно возрастать.
Функция в правой части уравнения (11) определена на интервале [р*; р0 ], поэтому при неограниченном увеличении массовой скорости выгорания, температурная кривая будет иметь максимум, который может быть рассчитан по формуле (17). Например, для горючей нагрузки с параметрами п = 0,93; 6?нр = 13,8 • 106 Дж^кг-1; ф = 0,9; Ср = 1000 Дж'кг-1'К-1 (древесина), максимальная температура будет равна 1283 К.
Для сравнения моделей проведён расчёт по формулам (10) и (12). Исходные данные: горючая нагрузка - дизельное топливо $нр = 45,4 -106 Дж^кг-1; р0 = 1,2 кгм-3; /= 100 м3; п = 1; ф = 0,9;
Т =293 К; Ср = 1000 Дж'кг-1'К-1. Зависимость разности температур обсуждаемых моделей от величины массовой скорости выгорания представлена на рис. 1.
Тпо. ~ Тт 1, К 40 ................................................................
20
30
10
0
у, кгс
-1
2
3
4
5
Рис. 1. Зависимость т - Тт1 от у
Таким образом, расчёт среднеобъёмной температуры в помещении очага пожара по формуле (12), в ряде частных случаев, которые характеризуются большими значениями массовой скорости выгорания горючего материала, будет сопровождаться существенной погрешностью. Следует отметить, что такое завышение «работает в запас», так как уменьшает критическую продолжительность пожара по температуре и, следовательно, ужесточает требования пожарной безопасности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кошмаров Ю А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. -М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118 с.
2. Лапшин С. С., Тараканов Д. В. Обобщённое решение системы уравнений начальной стадии пожара в помещении // Вестник Ивановского института ГПС МЧС России. - 2008. - № 1. - С. 25-28.
УДК 614.841
Ю. А. Поляков
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры физики Академии ГПС МЧС России
С. А. Дегтярёв
кандидат технических наук, адъюнкт Академии ГПС МЧС России Yu. Polyakov, S. Degtyaryov
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ ТРАНСПОРТНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В работе представлены результаты разработки и использования быстродействующих тонкоплёночных термопреобразователей в качестве пожарных извещателей в системах автоматической пожароврывобезо-пасности тепловозных дизель-генераторов. Эксперименты на натурных объектах подтвердили реальную возможность оперативного применения тонкоплёночных сигнализаторов аварийной ситуации в картерах дизелей магистральных локомотивов.
Ключевые слова: пожаровзрывобезопасность дизелей, тонкопленочные термосенсоры.
RESEARCH OF PREVENTION POSSIBILITY OF FIRE FOR LOCOMOTIVE DIESEL ENGINES-GENERATORS
The results of the development and use of thin-film termoconverters as fire detectors in the systems of automatic fire and explosion safety of locomotive diesel engines-generators are observed. Experiments on full-scale installations have confirmed the real possibility of operational use of thin-film emergency detectors in sumps of diesel main engines.
Keywords: fire and explosion safety of diesel main engines, thin-film emergency detectors.
Среди факторов, обеспечивающих безопасное движение на железнодорожном транспорте, весьма важную роль играет пожаровзрывобезопасность. Анализ существующих систем пожарной сигнализации показывает, что в целях повышения надёжности и быстродействия необходимы качественно новые сигнализаторы аварийных ситуаций. Так, например, одним из главных источников аварий, взрывов и пожаров является дизель; он несёт в себе основную ценность тепловоза, поэтому для него необходима специальная автоматическая подсистема сверхраннего обнаружения и предупреждения о нарушении штатного режима его функционирования.
