Новый подход к расчету времени блокирования путей эвакуации по потере видимости в дыму при пожаре в помещении

Введение. Точность расчета дальности видимости при пожаре в помещении существенно зависит от величины дымообразующей способности веществ и материалов, полученной экспериментально в маломасштабных установках. Поэтому для нахождения дальности видимости в полномасштабном помещении актуальной задачей является разработка метода расчета, позволяющего учесть масштабный фактор и не использующего удельный коэффициент дымообразования.
Цели и задачи. Целью данной работы является разработка нового подхода к расчету времени блокирования путей эвакуации по потере видимости, учитывающего масштабный фактор и не использующего удельный коэффициент дымообразования. Для ее достижения проведен анализ схем развития пожара в маломасштабном и полномасштабном помещениях, для этих схем получены теоретические зависимости среднеобъемной оптической плотности дыма от других среднеобъемных параметров газовой среды помещения и выполнено сравнение результатов расчетов по полученным зависимостям с экспериментальными данными.
Методы. Решение нестационарных уравнений законов сохранения энергии газовой среды в помещении, оптической плотности дыма и массы кислорода при закрытой и открытой схемах тепломассообмена в помещении. Проведение огневых испытаний в маломасштабной установке. Сравнение теоретических и экспериментальных данных.
Результаты. Получены аналитические зависимости среднеобъемной оптической плотности дыма от изменения среднеобъемной температуры и среднеобъемной парциальной плотности кислорода для закрытой и открытой схем протекания пожара в помещении. Проведена серия огневых испытаний кабелей ВВГнг при различной плотности падающего на образец теплового потока. Получены экспериментальные зависимости от времени оптической плотности дыма и удельного коэффициента дымообразования. Выполнено сравнение результатов расчета среднеобъемной оптической плотности дыма по предложенным аналитическим выражениям с экспериментальными данными.
Выводы. Предлагается использовать экспериментальные зависимости среднеобъемной оптической плотности дыма от изменения среднеобъемной температуры или среднеобъемной парциальной плотности кислорода, полученные в маломасштабной установке, не решая дифференциального уравнения закона сохранения оптической плотности дыма.

1. Александренко М.В., Акулова М.В., Ибрагимов А.М. Математическое моделирование пожара // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 4–1 (35). C. 28–29. URL: https://research-journal.org/technical/matematicheskoe-modelirovanie-pozhara.

2. Ярош А.С., Чалаташвили М.Н., Кроль А.Н., Попова Е.А., Романова В.В., Сачков А.В. Анализ математических моделей развития опасных факторов пожара в системе зданий и сооружений // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности/ Industrial safety. 2019. № 1. С. 50–56.

3. Dennai B., El M., Khelfaoul R. Numerical investigation of flow dynamic in mini-channel: case of a mini diode Tesla // Fluid Dynamics & Materials Processing. 2016. Vol. 12 (3). Pp. 102–110. DOI: 10.3970/fdmp.2016.012.102

4. Du J., Wu X., Li R., Cheng R. Numerical simulation and optimization of a mid-temperature heat pipe exchanger // Fluid Dynamics & Materials Processing. 2019. Vol. 15 (1). Pp. 77–87. DOI: 10.32604/fdmp.2019.05949

5. Ihdene M., Malek T.B., Aberkane S., Mouderes M., Spiterri P., Abderrahmane G. Analytical and numerical study of the evaporation on mixed convection in a vertical rectangular cavity // Fluid Dynamics & Materials Processing. 2017. Vol. 13 (2). Pp. 85–105.

6. Ja A., Cheddadi A. Numerical simulation of thermosolutal convective transitions in a very narrow porous annulus under the influence of Lewis Number // Fluid Dynamics & Materials Processing. 2017. Vol. 13 (4). Pp. 235–249. DOI: 10.3970/fdmp.2017.013.235

7. Triveni M.K., Panua R. Numerical study of natural convection in a right triangular enclosure with sinusoidal hot wall and different configurations of cold walls // Fluid Dynamics & Materials Processing. 2018. Vol. 14 (1). Pp. 1–21. DOI: 10.3970/fdmp.2018.014.001

8. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учебное пособие. М. : Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.

9. Колодяжный С.А., Переславцева И.И. Математическое моделирование динамики основных опасных факторов в начальной стадии пожара // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 4 (30). С. 403–412. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23419307

10. Husted B.P., Carlsson J., Goransonn U. Visibility through inhomogeneous smoke using CFD proceedings of interflam. Edinburgh, 2004. Pp. 697–702.

11. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров / пер. с англ. М. : Стройиздат, 1990. 424 c.

12. Мустафин В.М., Пузач С.В. Влияние начальной освещенности и дымообразующей способности на расчетное время блокирования путей эвакуации по потере видимости // Безопасность жизнедеятельности. 2020. № 2. С. 17–22.

13. Orzel R.A. Toxicological aspects of firesmoke: polymer pyrolysis and combustion // Occupational Medicine. 1993. Vol. 8 (3). Pp. 414–429.

14. Пузач С.В., Смагин А.В., Лебедченко О.С., Абакумов Е.С. Новые представления о расчете необходимого времени эвакуации людей и об эффективности использования портативных фильтрующих самоспасателей при эвакуации на пожарах. М. : Академия ГПС МЧС России, 2007. 222 с.

15. Мустафин В.М., Пузач С.В., Акперов Р.Г. Влияние условий проведения испытаний в камере сгорания мелкомасштабной экспериментальной установки на дымообразующую способность древесины // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 1. С. 23–31. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.01.23-31

16. Rasbash D.J., Drysdale D.D. Fundamentals of smoke production // Fire Safety Journal. 1982. Vol. 5. Issue 1. Рp. 77–86.

17. Барботько С.Л., Вольный О.С. Оценка тепловыделения при горении электрических кабелей // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. Т. 25. № 11. С. 35–44. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.11.35-44

18. 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.

19. Mouritz A.P., Gibson A.G. Fire properties of polymer composite materials. Dordrecht, Netherlands : Springer, 2006. 398 p.

20. Widmann J.F. Evaluation of the planck mean absorption coefficients for radiation transport through smoke // Combustion Science and Technology. 2003. Vol. 175. Pp. 2299–2308. DOI: 10.1080/714923279

21. Пузач С.В., Сулейкин Е.В. Новый теоретико-экспериментальный подход к расчету распространения токсичных газов при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. Т. 25. № 2. С. 13–20. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.02.13-20

22. Пузач С.В., Акперов Р.Г. Экспериментальное определение удельного коэффициента образования монооксида углерода при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2016. Т. 25. № 5. С. 18–25. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.05.18-25