CC BY
25
ПОЖАРНЫЙ РИСК ПРИМЕНЕНИЯ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОГО УГЛЕРОДА В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
А.В. Калач, М.А. Преображенский, А.М. Черепахин, О.Б. Рудаков
Сформулированы виды пожарных рисков, возникающих при использовании ЧХУ и растворов на его основе в закрытых помещениях, и определены относительные их веса в целевой функции. Определены физико-химические процессы, приводящие к реализации пожарных рисков. Определена зависимость пожарного риска от молярных концентраций компонентов бинарного раствора «четыреххлористый углерод - органический растворитель». Сформулированы технические методы и пространственно-планировочные решения уменьшения пожарного риска применения растворов, содержащих четыреххлористый углерод.
Результаты эксперимента и математического моделирования свидетельствуют о том, что механизмом, запус-кающим цепь развития пожарной ситуации, является повышение концентрации ЧХУ в газовой фазе, а основным пожар-ным риском является его термическое разложение с выделением токсичных хлорсодержащих газов. Установлено, что физико-химические свойства ЧХУ приводят к наличию трех интервалов критических температур быстрого роста пожарного риска, адекватно описываемые сигмоидной функцией. Предложенные технические решения позволяют значительно снизить пожарный риск применения ЧХУ.
Ключевые слова: пожарный риск, четыреххлористый углерод, кипение, целевая функция, поле опасных факторов пожара, термический распад.
Введение. Практическое применение Федерального закона от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», устанавливающего нормативные значения пожарных рисков в соответствии с методикой определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (в ред. Приказа МЧС РФ от 14.12.2010 N 649), требует определения расчетных величин пожарного риска и ее последствий для людей и сопоставления их с нормативными значениями. При этом в соответствии с п. 3.3.2. данных методических указаний для определения возможных сценариев возникновения и развития пожаров необходимо использовать метод логических деревьев событий, являющийся практическим применением теории ациклических неориентированных графов [1]. Исходными вершинами логических деревьев являются пожароопасные ситуации для каждого технологического процесса, которые могут вызвать возникновение аварии с пожаром с дальнейшим его развитием. Определение набора пожароопасных ситуаций требует формулирования полного перечня причин, возникновение которых позволяет характеризовать ситуацию как пожароопасную.
В качестве наиболее вероятных причин возникновения таких ситуаций в нормативных документах (в частности Приказ МЧС РФ от 30 июня 2009 г. № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности») рекомендуется принимать следующие события:
1. выход параметров технологических процессов за критические значения;
2. разгерметизация технологического оборудования;
3. механическое повреждение оборудования. В соответствии с методикой оценка
величин пожарных рисков проводится на основе анализа физических явлений, протекающих при пожароопасных ситуациях, пожарах, взрывах. При этом должны быть учтены следующие процессы, возникающие при реализации пожароопасных ситуаций и пожаров или являющиеся их последствиями:
1. истечение газа из отверстия;
2. двухфазное истечение из отверстия;
3. растекание жидкости при разрушении оборудования;
4. выброс газа при разрушении оборудования;
5. формирование зон загазованности;
6. сгорание газопаровоздушной смеси в открытом пространстве;
7. сгорание газопаровоздушной смеси в технологическом оборудовании или помещении;
8. вскипание и выброс горящей жидкости при пожаре в резервуаре.
Развитие пожароопасной ситуации и пожара должно рассматриваться постадийно с учетом места ее возникновения на объекте оценки риска, уровня потенциальной опасности каждой стадии и возможности ее локализации и ликвидации.
В случае применения на оцениваемом объекте растворителей одним из основных факторов пожарного риска, определяющим явления 1-8, является кипение жидкостей,
находящихся в зоне горения, сопровождающееся интенсивным выделением паров и, следовательно, повышением концентраций компонентов растворителей в зоне дыхания людей, находящихся на объекте в момент пожара [15]. Кроме того, кипение растворителей при температурах более низких, чем температура горения, повышает и риск возникновения открытого пламени на объекте. Поэтому локализация полей опасных факторов пожара в значительной мере определяется расположением емкостей, содержащих
растворители.
Задача анализа методов оценки и уменьшения индивидуальных и коллективных пожарных рисков в зданиях и сооружениях привлекает значительный интерес российских и зарубежных ученых, ему посвящена обширная литература [20]. В работе [9] оптимизирована методика расчета индивидуального пожарного риска, в работе [10] проанализирована эффективность ряда объемно-планировочных решений, а в работе [12] - применение технических средств, обеспечивающих
ограничение распространения пожара. Показано, что степень влияния данных мероприятий на величину индивидуального пожарного риска определяется его влиянием на динамику распространения пожара.
Особое внимание в отечественной и зарубежной литературе уделено анализу полей опасных факторов, определяемых газовой фазой продуктов термического распада [13,17], анализу влияния этих полей на процессы эвакуации персонала [22, 23]. В связи с этим, большое внимание уделяется техническим методам оптимизации этого процесса [11]. В то же время показана ограниченность такого подхода [18] и продемонстрирована необходимость использования широкого спектра средств повышения пожарной безопасности [16], основанных на анализе физико-химических процессов, происходящих в инженерных системах в условиях пожара [21]. Именно такой подход позволяет, в частности, выделить зоны особой опасности и на этой основе оптимизировать методы конструирования путей эвакуации людей при пожаре [19].
1. Анализ полей опасности, возникающих при использовании ЧХУ. При использовании в технологических процессах (жидкостно-жидкостная экстракция, дистилляция, перегонка, ректификация и др.) или для тушения возгорания с применением четыреххлористого углерода (тетрахлорметан, фреон 10, хладон 10, ЧХУ) и бинарных растворителей на его основе особую опасность представляет истечение и растекание газа и жидкости, приводящее к формированию зон загазованности. Определяется это физико-химическими свойствами ЧХУ. Во-
первых, поскольку ЧХУ имеет молярную массу (М=153.82 дальтон) и плотность газовой фазы, значительно превышающие соответствующие характеристики кислорода, зона загазованности ЧХУ совпадает с зоной дыхания людей. При этом он ядовит и при вдыхании паров, попадании внутрь через желудочно-кишечный тракт или всасывании через кожные покровы и слизистые оболочки. При ингаляционном отравлении вызывает токсический отек легких и острую эмфизему. Даже кратковременное воздействие ЧХУ в высоких концентрациях способно вызвать нарушения центральной нервной системы. При этом наблюдаются все признаки интоксикации: головная боль, головокружение, сонливость, часто сопровождаемые тошнотой и рвотой. В тяжелых случаях могут развиться ступор, кома и даже наступить летальный исход [5]. Поэтому даже вне зоны пламени при повышении температуры (в частности, на путях эвакуации) увеличение концентрации ЧХУ, связанное с интенсивным парообразованием, при кипении приводит к образованию поля опасных факторов. Именно поэтому ЧХУ не используется как средство тушения в гражданской технике и авиации. Еще большую опасность представляет ЧХУ при повышении температуры: при нагревании с водой до 250 С0 происходит гидролиз с образованием боевого отравляющего вещества фосгена. При повышении температуры до 500 С0 ЧХУ превращается в смесь тетрахлорэтилена и гексахлорэтана с выделением свободного хлора [5].
Все эти свойства ЧХУ и бинарных растворителей на его основе должны быть описаны в функции пожарного риска для каждой вершины графа развития пожара. При этом должен быть определен уровень опасности, количественной мерой которого является целевая функция риска. Поскольку механизмом, запускающим цепь развития негативных воздействий, является повышение концентрации ЧХУ в газовой фазе, особенно интенсивное при кипении, целевая функция риска должна описывать этот эффект. При использовании на объекте сложных жидких систем необходим также расчет зависимости температуры кипения от относительной концентрации компонентов растворителя. Решению этих задач и посвящена данная работа.
2. Целевая функция пожарного риска бинарных растворов на основе ЧХУ. Наиболее часто используемые на практике, линейные [2] и кусочно-линейные по оцениваемым параметрам (в частности - по температуре) функции пожарного риска [4] имеют ограниченную область практического применения. Как показано в работах [6,8] адекватными реальной ситуации являются двухпараметрические сигмоидные функции /-го риска вида.
= arctan[a- -{Т - 7')] +1 q)
R т 2
Область допустимых значений [0;1] функции (1) разбивается на две подобласти насыщения [с- \ ] и \\ + л/3/щ; 0_|,
область максимальной скорости изменения оценки - Т - Тз/щ; Т + 73/а1 ]. Параметр \ определяет положение этих подобластей, а параметр эластичности оценки риска ау - их ширины. При этом в середине отрезка Т — л/3/а1; Ту + л/3/ау ] зависимость оценки
риска от температуры является линейной. Таким образом, сигмоидная функция (1) описывает все характерные особенности поведения техногенных
рисков [4]. График зависимости оценки риска Яу
от аргумента Т и параметра эластичности а при фиксированном значении температуры реализации Т приведен на рис. 1. Уровни постоянного значения функции расположены на расстоянии А 1п Я = 0.07 . На графике наглядно виден переход от гладкого (при малых значениях коэффициента эластичности) до резкого, практически ступенчатого (при а. > 0.3) поведения оценки пожарного риска.
Рис. 1. Зависимость логарифма сигмоидного представления пожарного риска (ось аппликат) от абсолютной температуры помещения Т (ось абсцисс) и коэффициента эластичности а (ось ординат) при характерной температуре реализации пожароопасной ситуации Ту =300 К
Физико-химические свойства ЧХУ определяют наличие трех видов пожарных рисков, каждый из которых характеризуется собственно температурой реализации:
1. Кипение, сопровождающееся интенсивным переходом ЧХУ в газовую фазу, область локализации которой совпадает с зоной дыхания людей.
2. Гидролиз ЧХУ с образованием фосгена.
3. Образование смеси тетрахлорэтилена и гексахлорэтана с выделением свободного хлора.
Описывая каждый из этих рисков сигмоидной функций (1) и суммируя полученные выражения с весами С, определяющими их относительный вклад, получим интегральный пожарный риск использования ЧХУ и растворов на его основе в виде:
3
R = ]Г CR (2)
i=1
В выражении (2) вес пожарного риска кипения принимает максимальное значение, поскольку это явление, помимо того что представляет самостоятельную значительную опасность, является исходным пунктом дальнейшего развития пожарной ситуации. Особую опасность представляет кипение бинарных растворов на основе ЧХУ, что определяется нелинейными отклонениями от закона Рауля [3]. Этот эффект приводит к понижению температуры кипения гомогенных растворителей в область температур, характерных не только для зон открытого пламени, но и для смежных помещений, в частности - для путей эвакуации [6].
Вес парциального риска 2 сравним с риском кипения, что определяется соотношением зон реализации этих явлений и степеней тяжести их последствий. С одной стороны, образование фосгена, происходящее при 250 СО, в зонах нахождения людей возможно только локально на нагретых поверхностях. Однако, с другой стороны, возможен перенос образовавшего боевого отравляющего вещества за счет конвекции и диффузии в зоны эвакуации людей, приводящий к тяжелым токсическим поражениям.
Вклад парциального риска 3 минимален, поскольку для его реализации необходима высокая температура, характерная для зон горения, где нахождение людей невозможно. Перенос свободного хлора в зону дыхания людей увеличивает степень токсического поражения. Однако на более ранней стадии развития пожарной ситуации уже возникла зона локализации боевого отравляющего вещества, вследствие чего включение нового локального механизма выделения отравляющего газа незначительно меняет суммарный токсический риск. Параметры эластичности для рисков токсического 2, 3 загрязнения принимает значения, обеспечивающие ступенчатое поведение целевой функции, что определяется малой допустимой концентрацией фосгена и свободного хлора (Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г., Приложение «Предельно допустимые
концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»). С другой стороны оценка риска повышения концентрации ЧХУ в газовой фазе характеризуется высокой эластичностью вследствие сравнительно высоких значений допустимой концентрации ЧХУ в газовой фазе.
0.5 300
Рис. 2. Зависимость нормированного на единицу логарифма интегрального пожарного риска К (ось аппликат) от абсолютной температуры Т (ось абсцисс) и коэффициента эластичности а (ось ординат)
График зависимости оценки интегрального риска К от аргумента Т и параметра эластичности а риска повышения концентрации ЧХУ в газовой фазе при фиксированных значениях температур реализации парциальных рисков Т\ приведен на рис. 2. На графике наглядно виден переход от гладкого (при малых значениях коэффициента эластичности) до резкого, практически ступенчатого (при увеличении значений а), поведения оценки пожарного риска. Положение скачков оценки рисков определяется температурами реализации процессов кипения, гидролиза и выделения свободного хлора соответственно. Соотношение весов парциальных рисков равно 5:4:1.
Помимо непосредственного использования растворов, содержащих ЧХУ в технологических процессах, возможно их образование и в результате применении фреона для пожаротушении на особо опасных объектах (кораблях, электростанциях и т.д.) при его взаимодействии с органическими растворителями. Как показано в работе [7], для таких растворов отклонение от закона Рауля приводит к понижению температуры кипения, что увеличивает оценку пожарного риска по сравнению с чистыми растворителями. Метод учета этого эффекта основывается на выделении аддитивной по компонентам части зависимости температуры кипения от концентрации компонентов.
Т = Тхщ + Т2п2 + АТ. (3)
Здесь Т, Ту, Т2 - температуры кипения раствора, первого и второго компонента соответственно; Щ, П2 - молярные концентрации компонентов; АТ - неаддитивная поправка,
описываемая гармоническим трехпараметрическим представлением вида [7].
АТ = АТе ■ sin
л 1 — exp(—а п) / \Ж N ---^ + ст(п — пе )
2 1 — exp (—а)
2 N
(4)
где АТ е - величина экстремума функции АТ (и).
Здесь (4) введены обозначения N = П — Пе и
Ы- = 1 — Пе и <г(пе) -ступенчатая сигмоидная функция концентраций (1). Коэффициенты
регрессии для гомогенных растворов «ЧХУ -органический растворитель» приведены в табл. В последней колонке таблицы приведено значение относительной ошибки регрессии (3).
Таблица
Результаты расчетов параметров гармонической трехпараметрической аппроксимации неаддитивной _поправки для гомогенных растворов ЧХУ - органический растворитель_
Растворитель - АТе а ne ffn
Ацетон 9,37 7,93 0,16 0,011
Метанол 18,26 33,85 0,11 0,019
Аллиловый спирт 15,15 4,77 0,20 0,027
Метиленхлорид 9,88 4,47 0,06 0,044
Хлороформ 1,90 1,10 0,5 0,011
Бензол 0,76 3,99 0,22 0,029
1,1-Дихлорэтан 4,37 2,31 0,10 0,011
1-Бутанол 10,62 3,16 0,07 0,022
Этанол 12,92 1,31 0,31 0,021
Этилацетат 2,69 1,77 0,47 0,085
Трихлорэтилен 0,64 3,47 0,31 0,29
Тетрахлорэтилен 14,63 4,95 0,10 0,18
1-Пропанол 12,76 6,67 0,19 0,063
Циклогексан 0,089 2,85 0,31 0,41
Трихлорэтан 9,61 6,36 0,11 0,011
Изопропанол 12,25 7,71 0,85 0,082
Подставляя выражения (3) и (4) в интегральный пожарный риск использования растворов на основе ЧХУ (2), получим зависимость оценки пожарного риска от абсолютной температуры помещения и состава бинарной гомогенной смеси «ЧХУ -органический растворитель». Пример результатов
расчета риска кипения для раствора «ЧХУ -метанол» приведен на рис. 3. На рис. 3 наглядно виден сдвиг области увеличения пожарного риска в область меньших температур с ростом концентрации метанола в растворе.
Ri
Рис. 3. Зависимость нормированного на единицу логарифма сигмоидного представления пожарного риска кипения раствора «ЧХУ - метанол» Я1 (ось аппликат) от абсолютной температуры Т (ось абсцисс) и концентрации разбавителя/(ось ординат) при значении коэффициента эластичности а=0.25
Выводы. В результате экспериментальных исследований и математического моделирования впервые установлено, что физико-химические свойства четыреххлористого углерода приводят к наличию трех интервалов критических температур быстрого роста пожарного риска адекватно описываемые сигмоидной функцией. Первый интервал определяется интенсивным переходом четыреххлористого углерода в газовую фазу при его кипении, область локализации которой совпадает с зоной дыхания людей, как в зонах его технологического использования, так и на путях эвакуации. Особенно сильно этот механизм формирования полей опасных факторов пожара действует при взаимодействии четыреххлористого углерода с органическими растворителями. Этот эффект обусловлен понижением температуры кипения бинарного растворителя на основе четыреххлористого углерода по сравнению с величиной, определяемой законом Рауля. Вследствие этого зоны совместного использования четыреххлористого углерода и органических растворителей представляют особую пожарную опасность. Также нежелательно и тушение пожара в местах использования или хранения органических растворителей средствами, в состав которых входит данный хладон (фреон). Кроме кипения и интенсивного испарения четыреххлористого
углерода и растворов на его основе, охватывающего все помещение, в котором произошло возгорание, возможно и локальное выделение фосгена и свободного хлора в зонах повышения температуры свыше критических для соответствующих химических реакций.
Рекомендации. Таким образом, анализ сценариев развития пожара и пожарной ситуации в зданиях и сооружениях, предназначенных для хранения и технологического использования ЧХУ и органических растворителей позволяет
сформулировать архитектурно-планировочные и технические решения, позволяющие на начальном этапе развития пожарной ситуации уменьшить риск ее катастрофического развития, а при невозможности избежать такого развития, уменьшить степень тяжести последствий для персонала и окружающей среды. Исследования свидетельствуют, что по соотношению цена/отдача наиболее эффективными являются следующие меры:
1. Разделение мест хранения четыреххлористого углерода и органических растворителей герметическими взрывопожаростойкими перегородками.
2. Обязательный учет в проектах помещений, предназначенных для использования четыреххлористого углерода, автономных запасов
воды и систем ее дисперсной подачи в зоны возможного повышения температуры свыше 250 C0
3. Отказ от использования в помещениях хранения и использования четыреххлористого углерода металлических дверей и перегородок, являющихся местами локального повышении температуры выше значений его термического разложения.
4. Проектирование помещений для эвакуации персонала выше мест хранения и технологического использования четыреххлористого углерода и его смесей с органическими растворителями.
5. Отказ от использования систем пожаротушения с использованием
Библиографический список
1. Белов Н.В. Теория графов / Н.В. Белов. - М.: Наука,1968. - 377 с.
2. Вишняков Я.Д., Радаев, Н.Н. Общая теория рисков / Я.Д. Вишняков, Н.Н. Радаев. - М.: Академия, 2011. - 368 с.
3. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия / Ф. Даниэльс, Р. Олберти. - М.: Мир, 1978. - 648 с.
4. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении / Ю.А. Кошмаров. -М.: Академия ГПС МВД РФ, 2012. - 118 с.
5. Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: Учебник для слушателей и курсантов военно-медицинских вузов / С.А. Куценко, Н.В. Бутомо, А.Н. Гребенюк и др. -СПб.: Изд-во Военно-медицинской академии, 2013. -524 с.
6. Преображенский М.А., Рудаков О.Б., Черепахин А.М. Применение сигмоидных функций для оценки пожарной опасности водно-органических смесей / М.А. Преображенский, О.Б. Рудаков, А.М. Черепахин //Научный вестник ВГАСУ. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. - 2014. - №8. - С. 135-141.
7. Преображенский М.А., Рудаков, О. Б. Регрессионная модель для расчета изобар температур кипения бинарных растворов на основе тетрахлорметана / М.А. Преображенский, О. Б. Рудаков //Журнал физической химии. - 2016. - Т. 90, -№ 1. - С. 74-77.
8. Рудаков О.Б. Информационно-аналитическая система в оценке технико-эксплуатационных свойств жидких сред / О.Б. Рудаков, МА. Преображенский, А.В. Калач, Ю.В. Спичкин // Пожаровзрывобезопасность. -2013. - №4. - С. 22-27.
9. Седов, Д. В. Уточнение методики расчета индивидуального пожарного риска / Д. В. Седов // Пожарная безопасность. - 2010. - № 2. - С. 116-122.
10. Седов Д.В. Эффективные мероприятия,
четыреххлористого углерода в помещениях, предназначенных для хранения, транспортировки и технологического применения органических растворителей.
6. Проектирование в помещениях, предназначенных для хранения и технологического использования четыреххлористого углерода и его смесей, систем газоудаления ниже зоны дыхании людей.
7. Проектирование путей эвакуации персонала выше зон концентрирования четыреххлористого углерода и вне зон возможной его диффузии.
References
1. Belov N.V. Teorija grafov / N.V. Belov. - M.: Nauka,1968. - 377 s.
2. Vishnjakov Ja.D., Radaev, N.N. Obshhaja teorija riskov / Ja.D. Vishnjakov, N.N. Radaev. - M.: Akademija, 2011. - 368 s.
3. Danijel's F., Olberti R. Fizicheskaja himija / F. Danijel's, R. Olberti. -M.: Mir, 1978. - 648 s.
4. Koshmarov Ju.A. Prognozirovanie opasnyh faktorov pozhara v pomeshhenii / Ju.A. Koshmarov. - M.: Akademija GPSMVD RF, 2012. - 118 s.
5. Kucenko S.A., Butomo N.V., GrebenjukA.N. i dr. Voennaja toksikologija, radio-biologija i medicinskaja zashhita: Uchebnik dlja slushatelej i kursantov voenno-medicinskih vuzov / S.A. Kucenko, N.V. Butomo, A.N. Grebenjuk i dr. - SPb.: Izd-vo Voenno-medicinskoj akademii, 2013. - 524 s.
6. Preobrazhenskij M.A., Rudakov O.B., Cherepahin A.M. Primenenie sigmoidnyh funkcij dlja ocenki pozharnoj opasnosti vodno-organicheskih smesej / M.A. Preobrazhenskij, O.B. Rudakov, A.M. Cherepahin // Nauchnyj vestnik VGASU. Serija: Fiziko-himicheskie problemy i vysokie tehnologii stroitel'nogo materialovedenija. - 2014. - №8. - S. 135-141.
7. Preobrazhenskij M.A., Rudakov O. B. Regressionnaja model' dlja rascheta izobar temperatur kipenija binarnyh rastvorov na osnove tetrahlormetana / M. A. Pre-obrazhenskij, O. B. Rudakov //Zhurnal fizicheskoj himii. - 2016. - T. 90, - № 1. - S. 74-77.
8. Rudakov, O.B. Preobrazhenskij M.A., Kalach A.V., Spichkin Ju.V. Informacionno-analiticheskaja sistema v ocenke tehniko-jekspluatacionnyh svojstv zhidkih sred / O.B. Rudakov, M.A. Preobrazhenskij, A.V. Kalach, Ju.V. Spichkin // Pozharovzryvobezopasnost'. -2013. - №4. - S. 22-27.
9. Sedov, D.V. Utochnenie metodiki rascheta individual'nogo pozharnogo riska / D. V. Sedov // Pozharnaja bezopasnost'. - 2010. - № 2. - S. 116-122.
10. Sedov D.V. Jeffektivnye meroprijatija, napravlennye na snizhenie urovnja individual'nogo pozharnogo riska v obshhestvennyh zdanijah / D. V. Sedov //Pozharnaja bezopasnost'. - 2011. - №2. - S. 66 -69.
11. Holshhevnikov V.V. Problema besprepjatstvennoj jevakuacii ljudej iz zdanij, puti reshenija i ocenki / V.V. Holshhevnikov //Algoritm bezopasnosti. - 2006. - №4. -
направленные на снижение уровня индивидуального пожарного риска в общественных зданиях / Д.В. Седов //Пожарная безопасность. - 2011. - №2. - С. 66 -69.
11. Холщевников В.В. Проблема беспрепятственной эвакуации людей из зданий, пути решения и оценки / В. В. Холщевников // Алгоритм безопасности. - 2006. - №4. - C. 12-15.
12. Шебеко А.Ю. Моделирование влияния водяных завес на распространение облаков горючих газов и паров в атмосфере /А.Ю. Шебеко, Ю.Н. Шебеко, В.А. Сулименко //Пожарная безопасность. - 2016. - № 3. -С. 311-317.
13. Chyzy T. Simplified function of indoor gas explosion in residential buildings / T. Chyzy, M. Mackiewicz //Fire Safety Journal. - 2017. - Vol. 87, - No.
1. - P. 1-9.
14. Groner N.E. Can the cognitive engineering approach prevent «normal accidents»? How design might improve societal resiliency to critical incidents / N.E. Groner // Journal Crit. Incid. Anal. - 2011. - Vol. 1. - No.
2. - P. 96-104.
15. Kuligowski E., A Review of Building Evacuation Models, 2nd edition / E. Kuligowski, R. Peacock, B. Hoskins. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, MD, (NIST TN-1680), 2010. - 471 p.
16. Law, A. The role of modelling in structural fire engineering design /A. Law //Fire Safety Journal. - 2016. - Vol. 80. - No. 2. - P. 89-94.
17. Lundstrom F. V. Study of ignition and extinction of small-scale fires in experiments with an emulating gas burner / Lundstrom F.V., Sunderland P. B., Quintiere J. G., Van Hees P., De Ris J. L. // Fire Safety Journal. -2017. - Vol. 87. - No 1. - P. 18-24.
18. Maluk. C, Woodrow M, Torero J. L. The potential of integrating fire safety in modern building design / C. Maluk, M. Woodrow, J. L. Torero // Fire Safety Journal. - 2017. - Vol. 88. - No. 3. - P. 104-112
19. O'Conner D. Considerations and Challenges n Refuge Areas in Tall Buildings / D. O'Conner, K. Clawson, E. Cui, in: Proceedings of the 9-th International Conference on CTBUH, Shanghai. - 2012. - P. 77 - 81.
20. Perrow C. Normal Accidents: Living with High Risk Technologies/ C. Perrow. Princeton: Princeton University Press, NJ. - 1999. - 531 p.
21. Vach J. Beams with corrugated web at elevated temperature, analytical and numerical models for heat transfer / J. Vacha, P. Kyzlik, Both I., Wald F. // Fire Safety Journal. - 2016. - Vol. 86. - No. 2. - P. 83-94.
22. Xing Z. Simulation of Fire and Evacuation in High-Rise Building / Xing Z., Tang Y. // Procedia Engineering. - 2012. - Vol. 45. - P. 705-709.
23. Yang J. Numerical Simulation of Smoke Movement Influence to Evacuation in a High-Rise Residential Building Fire / J. Yang, Y. Yang, Y. Chen // Procedia Engineering. - 2012. - Vol. 45. - P. 727-734.
C. 12-15.
12. Shebeko A.Ju. Modelirovanie vlijanija vodjanyh zaves na rasprostranenie oblakov gorjuchih gazov i parov v atmosfere / A.Ju. Shebeko, Ju.N. Shebeko, V.A. Sulimenko //Pozharnaja bezopasnost'. - 2016. - № 3. - S. 311-317.
13. Chyzy, T. Simplified function of indoor gas explosion in residential buildings / T. Chyzy, M. Mackiewicz // Fire Safety Journal. - 2017. - Vol. 87, -No. 1. -P. 1-9.
14. Groner, N.E. Can the cognitive engineering approach prevent «normal accidents»? How design might improve societal resiliency to critical incidents / N.E. Groner // Journal Crit. Incid. Anal. - 2011. - Vol. 1. - No. 2. - P. 96 -104.
15. Kuligowski E., A Review of Building Evacuation Models, 2nd edition / E. Kuligowski, R. Peacock, B. Hoskins. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, MD, (NIST TN-1680), 2010. - 471 p.
16. Law A. The role of modelling in structural fire engineering design / A. Law // Fire Safety Journal. -
2016. - Vol. 80. - No. 2. - P. 89-94.
17. Lundstrom, F. V. Study of ignition and extinction of small-scale fires in experiments with an emulating gas burner / Lundstrom F.V., Sunderland P. B., Quintiere J.G., Van Hees P., De Ris J.L. // Fire Safety Journal. -
2017. - Vol. 87. - No 1. P. 18-24.
18. Maluk. C., Woodrow M., Torero J. L. The potential of integrating fire safety in modern building design / C. Maluk, M. Woodrow, J. L. Torero // Fire Safety Journal. - 2017. - Vol. 88. - No. 3. - P. 104-112
19. O'Conner D. Considerations and Challenges n Refuge Areas in Tall Buildings / D. O'Conner, K. Clawson, E. Cui, in: Proceedings of the 9-th International Conference on CTBUH, Shanghai. - 2012. -P. 77 - 81.
20. Perrow C. Normal Accidents: Living with High Risk Technologies/ C. Perrow. Princeton: Princeton University Press, NJ. - 1999. - 531 p.
21. Vach. J. Beams with corrugated web at elevated temperature, analytical and numerical models for heat transfer / J. Vacha, P. Kyzlik, Both I., Wald F. // Fire Safety Journal. - 2016. - Vol. 86. - No. 2. - P. 83-94.
22. Xing. Z. Simulation of Fire and Evacuation in High-Rise Building / Xing Z., Tang Y. // Procedia Engineering. - 2012. - Vol. 45. - P. 705-709.
23. Yang. J. Numerical Simulation of Smoke Movement Influence to Evacuation in a High-Rise Residential Building Fire / J. Yang, Y. Yang, Y. Chen // Procedia Engineering. - 2012. - Vol. 45. - P. 727-734.
THE FIRE RISK APPLICATION OF SOLUTIONS BASED ON CARBON TETRACHLORIDE IN CONFINED AREAS
In accordance with the regulations, the description of the dynamics of the fire situation requires the formulation of a complete list of the causes of its emergence and development. Selection from the complete list of phenomena, the most dangerous and defining the key stages of the development of the situation allows us to formulate methods to reduce the risk of transfer of the situation in a critical phase. Carbon tetrachloride has a large number of practical applications. This make demands the development of methods of fire danger evaluation processes; struggle with their occurrence and development and to minimize negative consequences.
The types offire risks arising from the use of the CCl4 and solutions based on it in confined areas, and identifies their relative weight in the objective function are formulated. The physico-chemical processes leading to the implementation of fire risk are defined. The dependence of the fire risk from the molar concentration of the components of a binary solution «CCl4 - organic solvent». Some technical methods and spatial-planning decisions, reduce fire risk, using of solutions containing the CCl4 are formulated. Experimental results and mathematical modeling indicate that the mechanism triggers the chain fire situation is increasing the concentration of the CCl4 in the gas phase, and the primary fire risk is its thermal decomposition with release of toxic chlorine gases. It is established that the physico-chemical properties of the CCl4 lead to the presence of three intervals, the critical temperature for rapid growth in risk adequately described by sigmoidal function. The proposed technical solution can significantly reduce the fire risk of the CCl4.
Keywords: fire risk, carbon tetrachloride, boiling, the objective function, the field of dangerous factors of a fire, thermal decomposition.
Калач Анлрей Владимирович,
заместитель начальника института по научной работе, профессор, д.х.н.,
Воронежский институт ГПС МЧС России,
Россия, Воронеж,
e-mail: A VKalach@gmail.com
Kalach A. V.,
the deputy chief on scientific work fInstitute, prof., Sc. In Chemistry,
Voronezh Institute of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Voronezh.
Преображенский М.А.,
доц. кафедры физики, к. ф.-м. н.,
Воронежский государственный технический университет,
Россия, г. Воронеж
Preobrazhensky M.A.,
Assoc. Prof. of Department ofphysics,
PhD. p.-m. s.,
Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh.
Рудаков О.В.,
зав. кафедрой химии и химической технологии материалов, д.х.н., профессор,
Воронежский государственный технический университет,
Россия, г. Воронеж
e-mail: rudakov@vgasu.vrn.ru
Rudakov O B.,
Head OF Department of chemistry, Dr. Chem. Sciences, Professor, Voronezh State Technical University,
Russia, Voronezh. Черепахин М.А.,
младший научный сотрудник кафедры химии, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж Cherepakhin M.A.,
Junior researcher of Department of chemistry, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh.
© Калач А.В., Преображенский М.А.,Рудаков О.В., Черепахин М.А., 2017
