Расчет времени эвакуации

шую дверь выходят в коридор (2). Открывается клапан дымоудаления в

коридоре на этаже пожара (клапаны дымоудаления на всех остальных этажах остаются закрытыми). Начинает работать вентилятор дымоудаления,

включаются вентиляторы  подачи воздуха в незадымляемые  лестничные

клетки второго типа (Н2) и в шахты лифтов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часть 2. Решение  задач. (Вариант №7).

Задача  №1.

Требуется определить площадь  проёма дымоудаления из одноэтажного здания высотой Н, м. Требуемая высота незадымляемой зоны Z, м, от пола помещения. Горючая нагрузка – древесина (теплота сгорания Q_р, кДж/кг, удельная скорость выгорания Ψ, кг/(м²с)), площадь очага пожара F_гор, м², площадь помещения F_пом, м², периметр ограждающих конструкций Р_ок, м. Температура наружного воздуха равна t, ⁰C.

Исходные данные для задачи.

№ варианта	Н, м	Z, м	Qр, кДж/кг	Ψ, кг/(м2с)	Fгор,  м2	Fпом, м2	Рок, м	t, 0C
1	2	3	4	5	6	7	8	9
7	4,5	2,2	13000	0,010	7,0	800	115	23

 

Решение:

Определяем конвективную мощность очага пожара:

Q = (1 – φ) η Q_р Ψ_уд F_гор = (1 – 0,4) · 0,9 · 13000 · 0,010 · 7 = 491 кВт.

Расход дыма, поступающего с конвективной колонкой в подпотолочный  слой помещения определим по формуле:

G_К = 0,032 Q^3/5 Z = 0,032 · 491^3/5 · 2,2 = 2,9 кг/с.

Температура продуктов горения:

t_ПГ = { Q_С / [(c_P G_y) + α [F_пом + Р_ок (Н – Z)]} + t_B =

= {491/ [ (1,09 · 2,9) + 0,012 · [800 + 115 · (4,5 – 2,2)]} + 23 = 54⁰C = 327 K.

Плотность продуктов горения  и наружного воздуха определяем по формулам:

ρ_Н = 353/(23 + 273) = 1,2 кг/м³,

ρ_ПГ = 353/(54 + 273) = 1,08 кг/м³.

 

Располагаемый перепад давления в дымоудаляющем устройстве:

∆Р_расп = g (Н – Z)( ρ_Н - ρ_ПГ) = 9,81 (4,5 – 2,2)(1,2 – 1,08) = 2,7 Па.

Требуемая площадь проёма дымоудаления:

F_У = G_y / [μ · (2 · ρ_ПГ · ∆Р_расп) ^0,5] = 2,9 / [0,64 · (2 · 1,08 · 2,7) ^0,5] = 1,28 м².

Объемный часовой расход удаляемого дыма:

L = 3600 · G / ρ_ПГ = 3600 · 2,9 / 1,08 = 9667 м³/ч.

 

Задача  № 2.

Определить расход продуктов  горения из одноэтажной стоянки  автомобилей высотой Н, м, при горении одного автомобиля. Хранение автомобилей одноярусное. Требуемая высота незадымляемой зоны Z, м, от пола помещения, площадь помещения F_пом, м², периметр ограждающих конструкций Р_ок, м. Мощность очага пожара N, МВт. Температура наружного воздуха равна t, ⁰C.

Исходные данные для задачи.

№ варианта	Н, м	Z, м	Fпом, м2	Рок, м	N, МВт	t, 0C
1	2	3	4	5	6	7
7	3,5	2,2	500	115	4,6	12

 

Решение:

Определяем расход продуктов  горения при горении одного автомобиля:

 Q = (1 – φ)  Q_n = (1 – 0,4) · 4,6  = 2,76 МВт = 2760 кВт.

Расход дыма, поступающего с конвективной колонкой в подпотолочный  слой помещения определим по формуле:

G_К = 0,032 Q^3/5 Z = 0,032 · 2760^3/5 · 2,2 = 8,17 кг/с.

 

 

Температура продуктов горения:

t_ПГ = { Q_С / [(c_P G_y) + α [F_пом + Р_ок (Н – Z)]} + t_B =

= {2760/ [ (1,09 · 8,17) + 0,012 · [500 + 115 · (3,5 – 2,2)]} + 12 = 177⁰C = 450 K.

Плотность продуктов горения  и наружного воздуха определяем по формулам:

ρ_Н = 353/(12 + 273) = 1,2 кг/м³,

ρ_ПГ = 353/(177 + 273) = 0,78 кг/м³.

Располагаемый перепад давления:

∆Р_расп = g (Н – Z)( ρ_Н - ρ_ПГ) = 9,81 (3,5 – 2,2)(1,2 – 0,78) = 5,4 Па.

Требуемая площадь отверстий  дымоудаления:

F_У = G_y / [μ · (2 · ρ_ПГ · ∆Р_расп) ^0,5] = 8,17 / [0,64 · (2 · 0,78 · 5,4) ^0,5] = 4,4 м².

Объемный часовой расход удаляемого дыма:

L = 3600 · G / ρ_ПГ = 3600 · 8,17 / 0,78 = 37708 м³/ч.

 

Задача  № 3.

Требуется определить площадь  устройства дымоудаления из одноэтажной автостоянки закрытого типа высотой Н, м. Хранение автомобилей – двухъярусное. Требуемая высота незадымляемой зоны Z, м, от пола помещения, площадь помещения F_пом, м², периметр ограждающих конструкций Р_ок, м. Мощность очага пожара N, МВт. Температура наружного воздуха равна t, ⁰C. Доля тепла, отдаваемая ограждающим конструкциям, φ = 0,4.

Исходные данные для задачи.

№ варианта	Н, м	Z, м	Fпом, м2	Рок, м	N, МВт	t, 0C
1	2	3	4	5	6	7
7	5	2,2	500	115	4,6	12

 

 

Решение:

Конвективная мощность очага  пожара:

 Q = (1 – φ)  Q_П = (1 – 0,4) · 4,6 · 2  = 5,52 МВт = 5520 кВт.

Расход дыма, поступающего с конвективной колонкой в подпотолочный  слой помещения определим по формуле:

G_К = 0,032 Q^3/5 Z = 0,032 · 5520^3/5 · 2,2 = 12,4 кг/с.

Температура продуктов горения:

t_ПГ = { Q_С / [(c_P G_y) + α [F_пом + Р_ок (Н – Z)]} + t_B =

= {5520/ [ (1,09 · 12,4) + 0,012 · [500 + 115 · (5 – 2,2)]} + 12 = 248⁰C = 521 K.

Плотность продуктов горения  и наружного воздуха определяем по формулам:

ρ_Н = 353/(12 + 273) = 1,2 кг/м³,

ρ_ПГ = 353/(248 + 273) = 0,678 кг/м³.

Располагаемый перепад давления:

∆Р_расп = g (Н – Z)( ρ_Н - ρ_ПГ) = 9,81 (5 – 2,2)(1,2 – 0,678) = 14,3 Па.

Требуемая площадь отверстий  дымоудаления:

F = G / [μ · (2 · ρ_ПГ · ∆Р_расп) ^0,5] = 12,4 / [0,64 · (2 · 0,678 · 14,3) ^0,5] = 4,4 м².

Объемный часовой расход удаляемого дыма:

L = 3600 · G / ρ_ПГ = 3600 · 12,4 / 0,678 = 65841 м³/ч.

 

Задача  № 4.

Определить площадь устройства дымоудаления из помещения для обеспечения незадымление путей эвакуации и помещений, смежных с горящим. Планировка здания показана на рисунке. Высота помещения Н, м, температура наружного воздуха равна t, ⁰C, температура продуктов горения t_ПГ, ⁰C, скорость ветра U, м/с. Размеры проемов дверей и ворот: ƒ₁ = ƒ₂ = ƒ₃= ƒ₇= ƒ₉= ƒ₁₃ = 2,5 х 2,5 = 6,25 м²; ƒ₄ = ƒ₅ = ƒ₆= ƒ₈= ƒ₁₀= ƒ₁₁ = ƒ₁₂ = ƒ₁₄ = 1 х 2 = 2 м².

Коэффициенты расходов проёмов  дверей и ворот μ_П = 0,64, коэффициент расхода проёма дымоудаления μ_У = 0,8, аэродинамический коэффициент устройства дымоудаления К_У = 0.

Исходные данные для задачи.

№ варианта	Н, м	t, 0C	t, 0C	UВ, м/с
1	2	3	4	5
7	5	15	550	5,0

1

 ƒ₁ ƒ₂ ƒ₃

ƒ₄ ƒ₅ ƒ₆

4 ƒ₇ 2

 ƒ₈ ƒ₉

ƒ₁₀ ƒ₁₁

 

ƒ₁₂ ƒ₁₃

  

 ƒ₁₄ 3*

3**

Решение:

Расчет системы дымоудаления начинаем с определения неблагоприятного для работы системы направления ветра. Неблагоприятным направлением считается такое направление, при котором площадь устройства дымоудаления или расход удаляемого дыма максимальны из четырёх возможных.

 

 

1. Фасад 1:

F₁ = ƒ₄ + ƒ₅ + ƒ₆ = 2 + 2 + 2 = 6 м²;

F₂ = ƒ₁ +ƒ₂ + ƒ₃ = 6,25 + 6,25 + 6,25 = 18,75 м²;

О₁ = F₁ / F₂ = 6 / 18,75 = 0,32;

F_ЭКВ1 = 1 / (1 / F₁² + 1 / F₂²)^0,5 = 1 / ( 1 / 6² + 1 / 18,75²)^0,5 = 5,71 м².

 

2. Фасад 2:

F₁ = ƒ₈ =  2 м²; F₂ = ƒ₉ = 6,25 м²; О₂ = F₁ / F₂ = 2 / 6,25 = 0,32;

F_ЭКВ2 = 1 / (1 / F₁² + 1 / F₂²)^0,5 = 1 / ( 1 / 2² + 1 / 6,25²)^0,5 = 1,9 м².

 

3. Часть фасад 3*:

F₁ = ƒ₁₁ =  2 м²; F₂ = ƒ₁₃ = 6,25 м²; О_3* = F₁ / F₂ = 2 / 6,25 = 0,32;

F_ЭКВ3* = 1 / (1 / F₁² + 1 / F₂²)^0,5 = 1 / ( 1 / 2² + 1 / 6,25²)^0,5 = 1,9 м².

 

4. Часть фасад 3**:

F₁ = ƒ₁₀ =  2 м²;

F₂ = 1 / (1 / (ƒ₁₂)² + 1 / (ƒ₁₄)²) ^0,5 = 1 / (1 / 2² + 1 / 2²) ^0,5 = 1,41 м²;

О_3** = F₁ / F₂ = 2 / 1,41 = 1,4;

F_ЭКВ3** = 1 / (1 / F₁² + 1 / F₂²)^0,5 = 1 / ( 1 / 2² + 1 / 1,41²)^0,5 = 1,15 м².

 

Эквивалентная площадь проемов  для фасада 3 в целом будет равна:

F_ЭКВ3 = F_ЭКВ3* + F_ЭКВ3** = 1,9 + 1,15 = 3,05 м².

 

5. Фасад 4:

F₁ = ƒ₇ =  6,25 м²; F₂ → ∞; О₄ = F₁ / F₂ = 0;

F_ЭКВ4 = 1 / (1 / F₁² + 1 / F₂²)^0,5 =  ƒ₇  = 6,25 м².

В качестве заветренного (подветренного) фасада для расчета выбираем тот, у которого отношение О_i наибольшее. Наибольшее отношение О_i = 1,4 у части фасада 3**. В качестве заветренного (подветренного) выбираем фасад 3, а в качестве наветренного выбираем противоположный фасад, т.е. фасад 1.

Вычисляем ветровое давление, давление на наветренном, заветренном  и боковых фасадах:

Р_В = ρ_Н U_В² / 2;  Р_НЗ = - 0,4 Р_В; Р_НБ = 0; Р_НН = 0,6 Р_В;

Р_В = 1,2 · 5²  / 2 = 15 Па; Р_НЗ = - 0,4 · 15 = - 6 Па; Р_НБ = 0; Р_НН = 0,6 · 15 = 9 Па.

Определяем давление на уровне пола горящего помещения, при котором  предотвращается выход дыма через  проемы в смежные помещения и  на пути эвакуации:

Р_ОВ = Р_НЗ – h · g · ∆ρ · [1 + 0,5 · (F₁ / F₂)²]; ∆ρ = 353 / (550 + 273) = 0,429;

Р_ОВ = - 6 – 2 · 9,81 · 0,429 · [ 1 + 0,5 · (1,4)²] = -35 Па.

Определяем расход воздуха, поступающего в горящее помещение  через открытые проемы со стороны  заветренного, бокового и наветренного фасадов:

G_З = μ · F_{З, ЭКВ} · [2 · ρ_Н · (Р_НЗ – Р_ОВ – 0,5 · h · g · ∆ρ)]^0,5;

G_З = 0,64 · 3,05 · [2 · 1,2 · (- 6 + 35 – 0,5 · 2 · 9,81 · 0,771)]^0,5 = 14,00 кг/с;

G_З = μ · F_{Б, ЭКВ} · [2 · ρ_Н · (Р_НБ – Р_ОВ – 0,5 · h · g · ∆ρ)]^0,5;

F_{Б, ЭКВ} = F_{ЭКВ 2} + F_{ЭКВ 4} = 1,9 + 6,25 = 8,15 м²;

G_Б = 0,64 · 8,15 · [2 · 1,2 · (0 + 35 – 0,5 · 2 · 9,81 · 0,771)]^0,5 = 42,33 кг/с;

G_Н = μ · F_{Н, ЭКВ} · [2 · ρ_Н · (Р_НН – Р_ОВ – 0,5 · h · g · ∆ρ)]^0,5;

G_Н = 0,64 · 5,71 · [2 · 1,2 · (9 + 35 – 0,5 · 2 · 9,81 · 0,771)]^0,5 = 34,18 кг/с;

Располагаемый перепад давления вычисляем по формуле:

∆Р_расп = Р_ОВ – К_У · Р_В + Н · g · ∆ρ, где К_У – аэродинамический коэффициент устройства дымоудаления; ∆ρ – разность плотностей наружного воздуха и продуктов горения, кг/м³. Так как по условию задания аэродинамический коэффициент устройства дымоудаления равен нулю, получим:

∆Р_расп = - 35 + 5 · 9,81· 0,771 = 3 Па.

Площадь устройства дымоудаления определяем по формуле:

F_У = 1,1 · (G_З + G_Б + G_Н) / [μ · (2 · ρ_ПГ · ∆Р_расп) ^0,5];

F_У = 1,1 · (14 + 42,33 + 34,18) / [0,8 · (2 · 0,429 · 3) ^0,5] = 68,2 м².

 

 

 

Задача  № 5.

Определить расход и давление на оголовке шахты системы дымоудаления из коридоров многоэтажного здания. Этажность здания 2 этажа, высота этажа здания h_ЭТ, м, тип здания – Т, температура наружного воздуха для холодного периода t_Н, ⁰C, температура продуктов горения в коридоре t_Д, ⁰C, скорость ветра U, м/с, размеры дверей из лестничной клетки в коридор b x h м, шахта дымоудаления – кирпичная неоштукатуренная, размеры шахты дымоудаления 0,8 х 0,6 м, установочные размеры клапана дымоудаления 0,8 х 0,6 м; уровень расположения выбросного отверстия системы дымоудаления 14 м.

Исходные данные для задачи.

№ варианта	Этажность здания	Тип здания	hЭТ, м	b x h, м	tН, 0C	tД, 0C	U, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8
7	2	Жилое	3,0	1,0 х 2.1	- 28	300	3.0