Практическая работа
Тема: «Определение скорости выгорания древесины»
Задание к практической работе:
1. Прочитайте теоретическую часть. Осмыслите прочитанный материал, найдите в теоретической части основные термины и формулы.
2. В тетрадь запишите все определения и формулы, необходимые для изучения темы.
3. Ознакомьтесь с практической частью. Запишите решение задачи в тетрадь.
4. Решите подобную задачу по своему варианту.
5. Работу представьте преподавателю на проверку.
Теоретическая часть.
Для решения практических задач пожарной безопасности необходимо знать параметры, описывающие комплекс процессов, составляющих такое сложное явление, как пожар.
Суммарная масса горючих веществ и материалов, приходящихся на 1м 2 площади их размещения F, называется удельной горючей нагрузкой Pгн, кг/м2, и определяется по формуле
Pгн = ∑mi / F пола, (1.1)
где mi – масса i-го горючего материала, кг;
F пола – площадь размещения, м2.
Площадью размещения называется площадь участка, выделенного ограждающими конструкциями или противопожарными разрывами, на котором находятся горючие вещества и материалы.
Если горючие вещества и материалы находятся в помещении, не разделенном преградами с нормируемым пределом огнестойкости или проходами (проездами), ширина которых меньше требуемых, площадь размещения равна площади пола.
Все горючие вещества и материалы, находящиеся на объекте, являются потенциальными источниками энергии, которые при пожаре выделяют тепло.
Поэтому выделяемое горючей нагрузкой количество тепла при полном сгорании 𝑔гн = ∑𝑚𝑖𝑄н𝑖 𝑆, (1.2)
где 𝑔гн – количество тепла, МДж/м2;
Qнi – низшая теплота сгорания i-го горючего вещества или материала, кДж/кг.
Продолжительность (время) пожара τп – время с момента возникновения горения до полного его прекращения, мин, ч.
Время свободного развития пожара – время с момента возникновения горения до начала подачи огнетушащего вещества в очаг пожара, мин, ч.
Площадь пожара Fп – площадь проекции зоны горения на горизонтальную плоскость.
Площадь поверхности горения Fпг – характеризует реальную площадь горючего, которая участвует в горении, т. е. выделяет горючие газы при пиролизе или испарении, а также взаимодействует с окислителем в гетерогенном режиме.
Коэффициент поверхности горения Кп – отношение площади поверхности горения к площади пожара:
𝐾п = Fпг /Fп. (1.3)
Линейная скорость распространения пожара vл – путь, который на данном объекте проходит фронт пламени в единицу времени, м/мин.
Величина vл определяет площадь пожара на данный момент. Она зависит от вида горючего, характеристик пожарной нагрузки, вида пожара и других факторов.
Массовая скорость выгорания абсолютная 𝜈м абс – масса горючего вещества, сгорающая в единицу времени.
Удельная массовая скорость выгорания 𝜈м уд – масса горючего вещества или материала, выгорающая в единицу времени с единицы площади пожара:
𝜈м уд = 𝜈м абс Fп. (1.4)
Приведенная массовая скорость выгорания 𝜈м пр – масса горючего вещества или материала, выгорающая в единицу времени с единицы площади поверхности горения: 𝜈м пр = 𝜈м абс Fпг. (1.5)
Теплота пожара qп, кВт, – количество тепла, выделяющееся в зоне горения в единицу времени:
𝑞п = 𝜈м абс𝑄н𝛽, (1.6)
где β – коэффициент полноты сгорания (0,75–0,9).
Температура пожара. Температурой внутреннего пожара считается среднеобъёмная температура газовой среды в помещении, температурой открытого пожара – максимальная температура пламени.
Основными параметрами пожара газового фонтана являются:
дебит D – расход газа, млн м 3 газа в сутки:
𝐷 ≈ 0,0025𝐻ф 2, (1.7)
где Нф – высота газового (нефтяного) фонтана, м;
коэффициент излучения факела f:
𝑓 = 0,05 √М, (1.8)
где М – средняя молярная масса компонентов горючей смеси,
M=∑Miai, (1.9)
где Мi – молярная масса i-го компонента горючей смеси;
ai – доля i-го компонента в смеси;
плотность потока излучения из центра факела фонтана W, кВт/м2:
𝑊 = 𝑞л 4𝜋𝑅2 = 𝑓𝑄нVг 4𝜋𝑅2, (1.10)
где R – расстояние от центра фонтана, м;
qл – интенсивность излучения, кВт;
Vг – расход газа, м3 /с;
интенсивность излучения qл, кВт:
qл = fQнVг. (1.11)
Практическая часть.
Пример решения задачи
Пример 1.
Определить абсолютную массовую скорость выгорания материала при площади пожара 10 и 20 м2, если табличное значение удельной массовой скорости выгорания равно 0,014 кг/(м2 ∙с).
Решение.
Удельная массовая скорость выгорания 𝜈м уд, как следует из определения, это абсолютная массовая скорость выгорания, приведенная к единице площади пожара Fп. Таким образом:
𝜈м абс = 𝜈м прFп.
При Fп = 10 м2 – 𝜈м абс= 0,014 · 10 = 0,14 кг/с.
При Fп = 20 м2 – 𝜈м абс= 0,014 · 20 = 0,28 кг/с.
Задание для самостоятельного решения
Определить абсолютную массовую скорость выгорания материала при площади пожара и табличном значении удельной массовой скорости выгорания:
| № | площадь пожара | площадь пожара | табличная удельная массовая скорость v уд, кг/(м ·с) | абсолютная массовая скорость выгорания материала |
| 1. | 0,012 | ? | ||
| 2. | 0,011 | ? | ||
| 3. | 0,013 | ? | ||
| 4. | 0,014 | ? | ||
| 5. | 0,012 | ? | ||
| 6. | 0,011 | ? | ||
| 7. | 0,01 | ? | ||
| 8. | 0,012 | ? | ||
| 9. | 0,013 | ? | ||
| 10. | 0,014 | ? | ||
| 11. | 0,016 | ? | ||
| 12. | 0,015 | ? | ||
| 13. | 0,01 | ? | ||
| 14. | 0,012 | ? | ||
| 15. | 0,013 | ? | ||
| 16. | 0,014 | ? | ||
| 17. | 0,015 | ? | ||
| 18. | 0,016 | ? | ||
| 19. | 0,018 | ? | ||
| 20. | 0,01 | ? | ||
| 21. | 0,011 | ? | ||
| 22. | 0,012 | ? | ||
| 23. | 0,013 | ? | ||
| 24. | 0,014 | ? | ||
| 25. | 0,015 | ? |