Расчетные методы по отработке версий возникновения пожаров от теплогенерирующих установок

Расчетные методы по отработке версий возникновения пожаров от теплогенерирующих установок

Мнение эксперта для суда и любых оппонентов более убедительно, когда оно обосновано расчетами и подтверждено экспериментально. К сожалению, процессы возникновения и развития горения чрезвычайно сложны, и воспроизвести даже отдельные этапы удается далеко не всегда. То же самое касается и расчетов, основанных на применении современной вычислительной техники, - при анализе ситуации конкретного пожара часто не хватает исходных данных, отсутствуют (не разработаны) многие математические модели. Однако определенные возможности в этой области имеются.

В частности, в рамках задания № 17 «Создать комплекс программных средств для проведения теплофизических расчетов, обеспечивающих решение специфических задач пожарно-технической экспертизы» ГНТП «Защита от чрезвычайных ситуаций» разработано программное средство, состоящее из 5 модулей и сочетающее физико-математические модели и базы данных, позволяющее оценить возможность воспламенения различных объектов и материалов, подвергающихся воздействию тепловых потоков, создаваемых высокотемпературными источниками без проведения сложных и дорогостоящих экспериментов.

Сразу хочу оговориться, о том, что все разработанные программные модули прошли экспериментальную апробацию на сходимость результатов натурных экспериментов с расчетными значениями, полученными при использовании комплекса.

Первый модуль «Огневой радиационный нагрев поверхностей» (открытие заставки). Предназначен для определения показателя температуры на поверхности различных веществ и материалов, находящихся на определенном расстоянии от источника открытого пламени (горящего строения; разлитой ЛВЖ (ГЖ), фонтанирующего газа и т.п.).

Полученный в результате расчета показатель температуры поверхности, подвергающейся воздействию теплового потока, является основой для оценки возможности воспламенения материала, из которого она состоит.

Входными данными для расчета являются: размеры источника теплового излучения (высота и диаметр, которые можно узнать из опроса и осмотра места происшествия); характерные размеры тепловоспринимающей поверхности (высота и толщина, которые уточняются на мете происшествия путем измерений); температура пламени (принимается из справочной литературы); параметры окружающий среды (температура воздуха на момент возникновения горения); расстояние от источника теплового излучения до тепловоспринимающей поверхности, а также ее пространственное расположение по отношению к источнику (уточняется проведением измерений); задаются пространственные положения точки температуры (высота рецептора); скорость ветра и время теплового воздействия; помимо этого из базы данных программного средства выбираются соответствующие параметры плотности, степени черноты, теплоемкости нагреваемого материала, а также свойства пламени.

Например, специалисту необходимо определить возможность воспламенения деревянного забора, расположенного на расстоянии 4 метров от центра пятна горевшего на земле бензина.

В ходе разбирательства по пожару были установлены следующие исходные параметры для расчета:

Высота пламени H, м: 2.5

Диаметр пламени d, м: 1

Температура окружающей среды, С: -15

Время теплового воздействия, мин.: 10

Характерный размер нагреваемого объекта (высота забора), м: 1.75

Толщина доски забора, м: 0.04

Плотность нагреваемого материала забора, кг/м³: Сосна 500

Степень черноты нагреваемой поверхности: 0.85

Теплоемкость нагреваемого материала, Дж/(кг К): Сосна 2300

Теплопроводность нагреваемого материала, Вт/(м К): 0.09

Свойства пламени из базы данных: Бензин

Концентрация CO₂ (мольная доля): 0.135

Концентрация H₂O (мольная доля): 0.123

Концентрация CO (мольная доля): 0.009

Температура пламени, С: 1100

Расстояние R, м: 4

Высота рецептора, м: 1

Скорость ветра, м/с: 2.2

Расчет показывает, что забор при данных условиях воспламениться не мог, если он сгорел, то может рассматриваться версия его поджога.

Второй и третий модули: «Определение температуры на необогреваемой стороне конструкций» и «Распределение температуры по толщине нагреваемых конструкций».

Предназначены для определения температуры на теплоотдающих поверхностях работающих нагревательных приборов, а также на необогреваемых поверхностях строительных конструкций, выполненных однослойными или многослойными, подвергающихся одностороннему нагреву в течение заданного времени, а также распределения температуры по толщине нагреваемой конструкции.