Мощность очага пожара

Такой параметр как мощность очага пожара является одним из ключевых понятий в пожарной науке. Данный параметр является исходным при расчете динамики опасных факторов пожара, например, при помощи FDS (Fire Dynamics Simulator), эффективности систем дымоудаления и при решении многих других задач. Мощность  при горении — это количество тепла, выделяющегося в единицу времени.Численно данная величина определяется так:

Q'=m'·Hc=ηψF·Hc
где m' — массовая скорость выгорания пожарной нагрузки (количество пожарной нагрузки, сгорающей в единицу времени), кг/с; Hc — теплота сгорания материала пожарной нагрузки (количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 кг пожарной нагрузки), Дж/кг, η - коэффициент полноты сгорания, ψ - удельная массовая скорость выгорания, кг/м2·с, F — площадь очага горения, м2.

В практических расчетах мощность очага пожара выражается в киловаттах или мегаваттах. Как видно, численное значение мощности зависит от теплоты сгорания, которая является свойством самого материала, а также от массовой скорости выгорания, которая зависит как от свойств горючего материала, так и от условий воздухообмена в очаге пожара.

Понятно, что при горении веществ и материалов скорость выгорания не может быть постоянной величиной. С момента зажигания горючих материалов мощность возрастает с течением времени, и, достигнув максимального (пикового) значения, постепенно снижается с выгоранием горючей нагрузки.

Плотность, теплота сгорания и массовая скорость выгорания некоторых жидких топлив приведена далее в таблице.

Топливо

Плотность, кг/м3

Теплота сгорания, МДж/кг

Массовая скорость выгорания, кг/м2·с

Сжиженные газы

водород

70

120

0,017±0,001

метан

415

50

0,078±0,018

пропан

585

46

0,099±0,009

Спирты

метанол

796

20

0,015 (D<0,6 м)

0,022 (0,6 м<D<3 м)

0,029 (D>3 м)

этанол

794

26,8

Органические топлива

бутан

573

45,7

0,078±0,003

бензол

874

40,1

0,085±0,002

гексан

650

44,7

0,074±0,005

гептан

675

44,6

0,101±0,009

ксилол

870

40,8

0,09±0,007

ацетон

791

25,8

0,041±0,003

диоксан

1035

26,2

0,018

диэтиловый эфир

714

34,2

0,085±0,018

Нефтепродукты

бензин

740

44,7

0,048±0,002

газолин

740

43,7

0,055±0,002

керосин

820

43,2

0,039±0,003

трансформаторное масло

760

46,4

0,039

мазут

940-1000

39,7

0,035±0,003

сырая нефть

830-880

42,5-42,7

0,022-0,045

 

Как уже выше отмечено, мощность очага пожара используется довольно часто при моделировании пожаров в качестве входного параметра.

Для этой цели необходимо иметь обширные данные о горючих веществах и материалах, входящих в состав пожарной нагрузки.

В нашей стране единственным более менее широко известным источником таких справочных данных является книга Ю.А. Кошмарова «Прогнозирование опасных факторов пожара». Данные оттуда не совпадают с зарубежной практикой по выделению продуктов горения и во вторых не вызывают особого доверия, поскольку опубликованы без какой-либо ссылки на первоисточник.

Наиболее обширные данные о параметрах очага пожара, в том числе и его мощности можно найти в зарубежной литературе.

Горящий объект

Масса, кг

Скорость тепловыделения, кВт

Мусорная корзина для бумаг

0,73-1,04

4-18

Шторы (бархат/хлопок)

1,9

160-240

Шторы (акрил/хлопок)

1,4

130-150

Телевизоры

27-33

120-290

Кресло

26

160

Сухая ёлка

6,5-7,4

500-650

Двухместный диван(каркас — дерево, наполнитель полиуретан, обивка — синтетическая ткань)

40

2890

Легковой автомобиль

150-200 (горючие материалы)

≈8000

Грузовой автомобиль 400-500 (горючие материалы)

≈20000

 

Массовую скорость выгорания и мощность очага пожара определяют весовым методом, при помощи сжигания материалов, а иногда целых объектов (автомобилей, фрагментов офисных помещений), на весах или весовых платформах, заранее зная теплоту сгорания веществ и материалов, входящих в сжигаемый объект.

На мой взгляд, данные по горению различных мелких объектов (урны, бытовые приборы, стулья и т.п.) наиболее применимы для моделирования пожара, в том числе и при проведении экспертизы.
Данные по горению более крупных объектов, таких как кресел, диванов, паллетов, штабелей поддонов, автомобилей, применимы уже в более широком круге вопросов, касающихся и гибкого нормирования, разработки специальных технических условий, а также грамотной разработки систем противопожарной защиты. Например, со вступлением в силу СП 7.13130.2009 производительность системы дымоудаления уже необходимо определять в соответствии с мощностью очага пожара. Зная, как горят автомобили, и как между ними перескакивает огонь, можно разработать адекватную концепцию противопожарной защиты автостоянок, включающую в себя автоматические системы пожаротушения, дымоудаления и т.д.

В рамках данного ресурса, конечно, пока нет возможности разместить всю необходимую информацию о мощности очага пожара и массовой скорости выгорания веществ и материалов. В процессе такие данные будут мною выложены.


К записи "Мощность очага пожара" 4 комментария
  1. Alex:

    Здравствуйте. Не подскажете как вычисляется площадь очага горения F и от чего она зависит.

    Спасибо.

    [Ответить]

  2. admin:

    Alex, здравствуйте!

    Площадь очага горения вычисляется в зависимости от ситуации.

    Если речь идет о горящем проливе ЛВЖ или ГЖ, то за площадь пожара принимается площадь пролива при свободном изливе жидкости или площадь поддона (обвалования), когда жидкость проливается в пределах ограниченного участка.

    Если речь идет о горении твердых горючих материалов, то, как правило, площадь будет зависеть от линейной скорости распространения пламени и времени. При круговом развитии пожара площадь будет равна площади круга, в центре которого изначально возник пожар, и до периметра которого дошел фронт пламени. Т.е. F=3,14*([линейная скорость распространения пламени]Х[время])2

    [Ответить]

  3. Василий Углов:

    Добрый день!

    Подскажите пожалуйста, откуда взята первая таблица в этой статье (плотность, теплота сгорания и массовая скорость выгорания некоторых жидких топлив).

    Из книги Кошмарова или из других источников?

    [Ответить]

    admin

    Данные взяты из книги SFPE Handbook of Fire Protection Engineering.

    [Ответить]

Оставить свой комментарий

Подписка на блог
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ E-MAIL:

Поиск
Наши партнеры
Вверх
© 2017    Копирование материалов запрещено