CC BY
13
динку. Застосування ieрархiчних мереж neTpi дае змогу пов'язати Bci piBHi та тдсистеми в одну багатоpiвневу структуру на 0CH0Bi спiльного piвня iеpаpхп. Наведено результати роботи тдсистем охорони та освилення будiвлi, а також граф досяжносп для ще1 моделi.
Л1тература
1. Allen S.M. (2001). Receiving help at home: The interplay of human and technological assistance / S.M. Allen, A. Foster, K. Berg // Journal of Gerontology. - Vol. 56B, (November, 2001), S274-S382, ISSN 1079-5014.
2. Clicks & Mortar: The costs and benefits of intelligent buildings, The Hammer Smith Group. -New York 10 c. [Electronic resource]. - Mode of access http://nairaland.com/1148345/smart-homes-group
3. Kis Y.P. Methods and tools of authentication biometric data in information systems / Y.P. Kis, V.M. Teslyuk // Actual Problems of Economics. - 2012. - № 12(138). - Pp. 174 -182.
4. Гололобов В.Н. "Умный дом" своими руками / В.Н. Гололобов. - М. : НТ Пресс, 2007. - 416 с.
5. Роберт К. Элсенпитер. Умный Дом строим сами : пер. з англ. / Роберт К. Элсенпитер, Тоби Дж. Велт. - М. : Изд-во "Кудиц-образ", 2005. - 384 с.
6. Kurt Jensen, Lars M. Kristensen Coloured Petri Nets: Modelling and Validation of Concurrent Systems. - Springer -Verlag Berlin Heidelberg, 2009. - 384 с.
7. Джонс Дж. К. Методы проектирования : пер. с англ. / Дж.К. Джонс. - М. : Изд-во "Мир", 1986. - 326 с.
8. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования : учебник [для студ. ВУЗов]. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.]. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 c.
9. Котов В.Е. Сети Петри / В.Е. Котов. - М. : Изд-во "Наука", 1984. - 160 с.
10. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. - М. : Изд-во "Мир", 1984. - 264 с.
11. Teslyuk Vasyl. Schematic Model of Protection and Lighting Subsystems for Analysis of Intellectual House / Vasyl Teslyuk, Cristina Beregovska // Proc. of the Xll Intern. Conf. on The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM '2013). - Lviv - Polyana, Ukraine, 2013. - Pp. 436-437.
Теслюк В.М., Береговская Х.В., Береговский В.В. Модель работы подсистем освещения и охраны интеллектуального дома
Разработана модель работы подсистем освещения и охраны интеллектуального здания на основании иерархических сетей Петри и приведены результаты исследования этой модели. Она позволит повысить эффективность автоматизированного проектирования интеллектуальных зданий.
Ключевые слова: модель, подсистема освещения, подсистема охраны, иерархические сети Петри.
Teslyuk V.M., Beregovska С. V., Beregovskyi V. V. Protection and lighting subsystems model for intellectual building work analysis
Protection and lighting subsystems model for intellectual building work analysis on the basis of hierarchical Petri nets is developed and the research results of this model are presented. It enables to enhance the efficiency of automated intellectual buildings design.
Keywords: model, lighting subsystem, security subsystem, hierarchical Petri nets.
УДК 614.843(075.32) Ст. помiчник нач. змти оперативно-координацшного центру О.М. Коваль, канд. техн. наук - Головне управлтня державног служби Украгни з надзвичайних ситуацш у Львiвськiй области
МОДЕЛЮВАННЯ РОЗВИТКУ ТА ПОШИРЕННЯ ПОЖЕЖ1 НА В1ДКРИТИХ СКЛАДАХ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В
Розглянуто процес розвитку та поширення пожежi на вщкритих складах пилома-терiалiв деревообробних шдприемств. Встановлено з використанням математичних моделей процес розповсюдження пожежi на штабелях та и перехщ на сусщш штабелi де-
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
ревини за рахунок теплового випромшювання i розкидання конвективною колонкою головешок, що горять, з урахуванням швидкост вiтру. На пiдставi результатiв аналiзу розповсюдження пожежi можна розробити систему заходiв до зменшення ризику ви-никнення пожежта, а у випадку 11 виникнення - до зменшення площi 11 розповсюдження, що е дуже важливим для зменшення збитгав вiд пожежг
Ключовi слова: пожежа, склад пиломатерiалiв, штабель, процес поширення поже-ж^ конвективна колонка, теплове випромiнювання.
Постановка проблеми. Найбшьш небезпечними пожежами е пожеж1 на вщкритих складах пиломатер1ал1в. Таю пожеж1 в бшьшосп випадюв мають виг-ляд масово! пожеж^ За даними роботи [1], для таких пожеж характерне розкидання юкор 1 головешок, що горять, в рад1ус1 до 300 м, а за штормово! швидкос-т в1тру - в рад1ус1 бшьш 1000 м. Вивчення пожеж на вщкритих складах пило-матер1ал1в, наприклад у Росп, було розпочато в 50-60-т роки минулого столптя на результатах експериментальних дослщжень з використанням натурних об'екпв. Було встановлено, що швидюсть розповсюдження полум'я на складах пиломатер1ал1в в десятки раз1в бшьша вщ швидкосп розповсюдження полум'я на складах круглого люу [2]. Результати, як були отримаш на шдстав1 експериментальних дослщжень, дали змогу отримати деяю кшьюсш оцшки за ф1зични-ми чинниками горшня штабел1в, але по сут отримаш результати е не вщтворю-ваними. Тому процес горшня на вщкритих складах пиломатер1ал1в почали роз-глядати на моделях. Але використання юнуючих математичних моделей для розгляду розвитку та поширення пожеж1 на вщкритих складах пиломатер1ал1в не дае змогу забезпечити вшх можливих пожежних ситуацш. Виходячи з цього, ставиться проблема розроблення удосконалено! математично! модел1 розвитку та поширення пожеж1 на вщкритих складах пиломатер1ал1в, а виршення ще! проблеми е важливою 1 актуальною задачею сьогодення.
Анал1з останшх досл1джень 1 публжацш. Одну з перших робгг стосов-но розвитку та поширення пожеж на вщкритих складах пиломатер1ал1в була оп-рилюднено на 10-му Симпоз1ум1 з процешв горшня на пожежах у 1965 р. у м. Шттсбург (США) за результатами дослщжень [3]. Мехашзм поширення пожеж! був представлений у вигляд1 розповсюдження юкор 1 головешок, що горять, як розлгтаються тд д1ею конвективно! колонки, що утворюеться над осе-редком пожеж^ Цей мехашзм поширення пожеж1 на вщкритих складах розви-нено в кандидатськш дисертацп М.С. Артемьева, яку було захищено у 1981 р. у Москв1 (В1ПТШ).
Заслуговують уваги результати роботи П.П. Девлишева [4], в якш автор розглядав процеси горшня штабел1в на моделях. Було встановлено вплив ге-ометричних розм1р1в штабел1в 1 окремих елеменпв пиломатер1ал1в, густини розподшу в певному об'ем1 пожежного навантаження на ф1зичш чинники горшня. Результати роботи не дали змогу отримати критер1альних р1внянь, але було встановлено законом1рност1 горшня штабел1в.
За результатами роботи [4] отримано емшричш залежност для визна-чення швидкосп розповсюдження фронту пожеж1 по штабелям на складах пи-ломатер1ал1в [5]. Але щ залежносп неможливо використовувати для розрахунку швидкосп розповсюдження фронту пожеж1 по територп складу пиломатер1ал1в, тому що вони не враховують протипожежних розрив1в м1ж штабелями.
На сучасному етат найбшьш використовують математичш модел1 про-цесу розповсюдження пожеж1 по територп складу пиломатер1ал1в з використан-ням теплового випромшювання, яке нагр1вае поверхню деревини сусщнього штабеля вщ факелу полум'я штабеля, що горить. Кр1м цього, враховують пере-кидання в1тром юкор 1 головешок, що горять, на деревину сусщнього штабеля, яю також сприяють поширенню пожеж1 [6]. Як показали результати експери-ментальних дослщжень, у процеш моделювання необхщно обов'язково врахову-вати вплив в1тру на положення факела в простор^ тобто на його кут нахилу вщ-носно вертикально! ои.
Анал1з основних роб1т щодо сучасного стану в галуз1 математичного моделювання процесу поширення пожеж1 по територп вщкритого складу ль соматер1ал1в показуе, що на сьогодш вщсутш удосконалеш методики для виз-начення швидкосп !! поширення. Тому поставлено мету, досягнення яко! до де-яко! м1ри дасть змогу лжвщувати щ недолжи для того, щоб на тдстав1 отрима-них даних розробити додатков1 заходи протипожежно! безпеки на цих складах.
Мета роботи. Удосконалити на тдстав1 математичного моделювання методику розвитку та поширення пожеж1 на вщкритих складах пиломатер1ал1в.
Постановка задач1 та 11 розв'язання. За основу для постановки задач1 приймаемо рекомендацп [7], зпдно з якими площа групи штабел1в пиломатерь ал1в вщкритого збер1гання повинна бути не бшьше 1200 м2. Групи штабел1в необхщно вщокремлювати м1ж собою поздовжшми та поперечними розривами. Ширина повздовжшх розрив1в Ъпое повинна бути не менше 1,5 к (де к - висота штабеля), а поперечних - не менше Ьпоп = к. За повздовжшми розривами перед-бачають тверде покриття шириною не менше 3 м для про!зду пожежних машин. Вщстань вщ штабел1в пиломатер1ал1в до середини вказаних дор1г необхщно приймати з урахуванням розсипання штабел1в при пожеж1, але не менше 8 м. Весь склад подшяють на квартали 1з загальною площею не бшьше 4,5 га, а шириною не бшьше 100 м. Протипожежш розриви м1ж кварталами Ък можна визначити за залежшстю (найменше значення розриву Ък = 40 м при к до 7 м)
Ък = 22,638 ехр[0,0806к], м. (1)
На тдстав1 рекомендацш [7] розглянемо план розташування штабел1в одного кварталу складу пиломатер1ал1в (рис. 1). Основш параметри одного кварталу складу: штабел1 розм1ром Ъ х I х к = 6x6x5 м; ширина поздовжшх роз-рив1в м1ж штабелями Ъпое = 16 м; ширина поперечних розрив1в м1ж штабелями Ъпоп = 5 м; загальна юльюсть повздовжшх ряд1в кварталу 5 сумарною шириною 94 м; загальна юльюсть поперечних ряд1в 18 сумарною довжиною 193 м; загальна площа кварталу 18142 м2 ~ 1,8 га; протипожежш розриви м1ж кварталами за висоти штабел1в 5 м дор1внюють 40 м.
Процес розвитку та поширення пожеж1 на вщкритих складах пиломате-р1ал1в проходить за декшька етатв: перший етап - виникнення та поширення пожеж1 штабелем пиломатер1ал1в; другий етап - у процеш вигорання деревини штабеля утворюеться конвективна колонка, яка тдносить догори юкри та головешки, що горять, яю за наявносп в1тру переносяться на сусщш штабел1 пило-матер1ал1в; третш етап - теплове випромшювання вщ факелу полум'я, розм1ри якого приймаються як поверхня одше! з б1чних граней штабеля з1 збшьшенням
Нащомальмий лкотехшчний унiверситет Укршми
11 висоти на висоту факела полум'я. За критерш займання полум'ям приймаемо температуру спалаху деревини за 11 певно! вологостi. Крiм цього, необхiдно враховувати кут нахилу факела (конвективно! колонки) над поверхнею штабеля, який впливае на величину теплового випромшювання на сусщнш штабель.
Напрям втру
щг ш у ы 1.5
13 □ □ □ и
¡3 □ □ □ □ 1
а □
□
д □ □ □ □
16
16
94
40
□ Д
ЦГ~ЕГ~ЕГ~ЕГ~а
Рис. 1. План вiдкритого складу пиломатерiалiв з розташуванням штабов
одного кварталу
Розглянемо наведет етапи розвитку та поширення пожежi на вщкритих складах пиломатерiалiв.
Перший етап. Для розгляду першого етапу розвитку та поширення по-жежi скористаемося даними роботи [1]. На цьому етат визначимо швидюсть розповсюдження фронту полум'я УП штабелем
Уп =
КрМЩ^ХкЬф)02
1+■
, м/с,
(2)
0,01 вУКроХ. КИ)"'33(К/ф)"'2
де: уп - питома швидкiсть вигоряння, кг/м2 с; Кр - густина укладки пиломатерь ашв;
КР = ^;
Р у '
' ш
(3)
де: Уд - об'ем деревини в штабел^ м3; Уш - об'ем штабеля пиломатерiалiв (Ьх/хИ), м3; ю - вологiсть деревини, %; К - величина поверхш деревини в оди-ницi об'ему штабеля, м2;
К = (1м2)2гКр, м2; (4)
де: г - юльюсть рядiв пиломатерiалу на висотi 1 м; И - висота штабеля, м; Ув -швидюсть вггру, м/с; Ьф - довжина фронту полум'я, м.
Шсля визначення Уп визначаемо час тш, за який верхня площина штабеля буде охоплена полум'ям
тш , С. (5)
уп
Другий етап. На другому етапi необхщно спочатку визначити температуру Тф факела за залежнютю [8]
Т _ Qmln^nТшKш к (6)
срО
де: Qmm - значення найнижчо! робочо! теплоти згорання горючого навантажен-ня, кДж/кг; ср - питома теплоемнють штабеля, для якого розглядаеться пожежа, кДж/кгК; G - пожежне навантаженням маси одного шару штабеля на вдарил для полум'я поверхш штабеля, кг/м2; Kш - коефщент, який враховуе тривалiсть до повного охоплення горшням всiх поверхонь штабеля, за яко! факел полум'я пожежi досягае максимально! температури з урахуванням, що одна бiчна сторона вже горить
2(bh + Щ + Ы/ л
КК ш _-—--1-
Ы/
Пюля цього визначаемо висоту осi конвективно! колонки над штабелем за залежнютю [1]
н _ , м, (7)
де: х - горизонтальна координата ош конвективно! колонки, м (максимальне значення для одного штабеля х = 0,5 /); Qmln - значення найнижчо! робочо! теплоти згорання горючого навантаження, КДж/кг; БП - площа пожежi на поверхш штабеля, м2 (максимальне значення для одного штабеля Бп = Ы/); Г - температура повiтря, К.
Кут нахилу ак конвективно! колонки вiдносно вертикально! ос
ак _ аг^(Н / х). (8)
Визначаемо значення пiдйомно! сили ^ конвективно! колонки. Зпдно зi законом Ньютона-Рихмана, кшькють тепла, яка вiддаеться одиницею поверхш тша в одиницю часу, пропорцшна рiзницi температур поверхнi тiла, наприклад, Тф i навколишнього середовища Г. У цьому випадку густину теплового потоку можна визначити за залежнютю
д _а(Тф - Г), Вт/м2, (9)
де: а - коефщент тепловiддачi при горiннi штабеля вщ його верхньо! площини, Вт/м2К (наприклад тд час горiння штабеля пиломатерiалiв а = 5 Вт/м2К) [10]. Ддйомна сила конвективно! колонки буде становити
р _ 1,02дБпТд , Н, (10)
н
де тд - час тдйому теплового потоку вщ верхньо! площини штабеля на висоту Н, с.
Враховуючи, що маса т одше! головешки, що горить, помножена на прис-корення вiльного падiння g, е силою тяжiння головешки ¥г i ця сила значно менша 5. Тнформацшш технолопУ галуз1 307
Нацюнальний л1сотехм1чмий ум1верситет УкраУми
вiд пщйомно! сили конвективно! колонки (Р >> Ег). У цьому випадку головешка, що горить, шдтметься на висоту И + Н, а потж вiтру 11 вiднесе на вщстань Ь
Ь = Ув. , м. (11)
ё
У випадку, коли Ь > Ьпоп або Ьпов головешки, що горять, потрапляють на поверхнi сусiднiх штабелiв, а це призводить до виникнення на них полум'я з iмовiрнiстю Р = 0,8... 0,9 через 10...15 хв [1]. Крiм цього, головешки та юкри по-падають на поверхнi сусiднiх штабелiв, деревина яких вже попередньо отримала теплове випромiнювання вiд факелу полум'я, а це скорочуе час 11 займання.
Третш етап. Розглянемо можливють поширення пожежi по штабелях вiд теплового випромшювання факела полум'я одного штабеля. Для цього на першому етат визначимо густину потоку qp результуючого випромiнювання [10] вiд штабеля, який горить
qp = , "Тд\- , Вт/м2, (12)
1 1 , 3ах — +--1 +-
Аф Ад 4
де: а = 5,7-10-8 Вт/(м2К4) - стала Стефана - Больцмана; Тд - температура займання деревини, К (зпдно з даними [12], температура займання деревини сосни во-лопстю 8-9 % дорiвнюе 528 К, ялини - 487 К, дуба - 511 К); Аф = 0,9 - стутнь чорноти факела полум'я [1]; Ад = 0,6 - стутнь чорноти деревини штабеля [1]; а - осереднений за спектром коефщент поглинання середовища (за даними ро-боти [11] а = 0,45//с, де /с - найбшьша товщина шару середовища мiж сусщшми штабелями, м); х - дшсна вiдстань мiж штабелями, м.
На другому етат визначаемо тепловий потж випромiнювання вiд боко-во1 поверхш штабеля, яку залежно вiд пожежно1 ситуацп, можна розглядати вздовж поперечних або повздовжтх розривiв. При цьому за площину випромь нювання приймаемо бокову поверхню штабеля i площину, яка утворюеться ви-сотою конвективно1 колонки i довжиною боково1 сторони штабеля. У цьому випадку площу поверхт, яка випромiнюе тепловий потж, можна визначати так:
• для поперечних розривш ^еуюп = Ь(И + Н), м2; (13)
• для повздовжтх розривш 5впов = /(И + Н), м2, (14)
де 8е.поп, 8в.пов - площi випромiнювання теплового потоку вщповщно у поперечних i повздовжнiх розривах мiж штабелями. Для спрощення позначень надалi площi випромiнювання теплового потоку будемо позначати >%,.
Визначаемо тепловий потiк випромшювання
б = qpSв, Вт. (15)
На третьому етапi визначаемо значення температури на боковш поверхш сусщнього штабеля, який знаходиться поряд зi штабелем, що горить. Для цього скористуемося рекомендащями [13], зпдно з якими
б = ащ$ш(Тш - Т0), кВт, (16)
де: аш - коефщент тепловiддачi для бiчноl площини штабеля, кВт/(м2К); -площа боково1 площини штабеля у поперечних або повздовжшх розривах мiж штабелями, м2; Тш - температура на боковш площинi штабеля, К; Т0 - початко-ва температура на боковш площиш штабеля, К.
Усереднене значення коефщента тепловiддачi [13]
^^Т222, кВт/(м2К), (17)
$в )
де уд - густина деревини штабеля, кг/м3.
Тодi за залежнютю (16) можна визначити Тш
Тш = 0— + То, К. (18)
Пюля визначення Тш, його значення порiвнюють з температурою займання деревини Тд. У випадку коли Тш > Тд сусщнього штабеля, то пожежа переходить на цей штабель. На пiдставi отриманих математичних моделей роз-глянемо приклад поширення пожежi на вiдкритому складi пиломатерiалiв.
Приклад. Визначити час i площу поширення пожежi на складi пиломате-рiалiв (рис. 1). У штабелях збер^аються бруски сосни густиною уд = 540 кг/м3, волопстю 8-9 % з температурою займання Тд = 528 К. Кшьюсть брускiв на 1 м висоти штабеля г = 10 з густиною укладки пиломатерiалiв Кр = 0,6. Основш па-раметри одного кварталу складу: штабелi розмiром Ь х I х Н = 6x6x5 м; ширина повздовжшх розривiв мiж штабелями Ьпов = 16 м; ширина поперечних розривiв мiж штабелями Ьпоп = 5 м; загальна кiлькiсть повздовжнiх рядiв кварталу 5 су-марною шириною 94 м; загальна кшьюсть поперечних рядiв 18 сумарною дов-жиною 193 м; загальна площа квартала 18142 м2 ~ 1,8 га; протипожежнi розри-ви мiж кварталами за висоти штабелiв 5 м дорiвнюють 40 м. Пожежа виникла в першому поперечному рядi кварталу на штабелi № 1.3. Швидкiсть виру Ув = 4 м/с, температура навколишнього середовища / = 293 К, а поверхонь штабеля Т0 = 300 К. Час до1зду пожежно-рятувального шдроздшу до мiсця виникнення пожежi та оперативного розгортання 20 хв. За даними роботи [1, 9, 13]: Qmln = 13800 кДж/кг; уп = 0,0145 кг/м2 с; ср = 1,7 кДж/кгК; Аф = 0,9; Ад = 0,6. Довжина фронту полум'я на штабелi Ьф = 6 м. Розе 'язок.
1. Визначаемо величину площ1 поверхш деревини в одинищ об'ему штабеля за залежшстю (4)
К = (1м2)2гКр = (1м2)2 -10 • 0,6 = 12 м2
2. Визначаемо швидюсть поширення пожеж1 вздовж штабеля пиломатер1ал1в за вггром
0,016 • 4 • 0,6 • 9(12- 5)0,33(12 • 6)0,2 "
7,5- 0,0145
Уп =-
0,6 • 9(12 • 5)0,(12 • 6)0
1 +-
= 0,06 м/с.
7,5 • 0,0145
3. Визначаемо час тш, за який весь штабель буде охоплено полум'ям
Тш = — = = 100 с. ш Уп 0,06
Нацюмальмий л1сотехм1чмий ум1верситет УкраУми
4. Визначаемо температуру Тф факела за залежшстю (6).
Пожежне навантаження маси одного шару штабеля на його верхню пло-щину з урахуванням загально1 кшькосп шар1в хш штабеля хш = хк
и ИудКр 5 • 540 • 0,6 324 2
и = —-— =-= 32,4кг / м2;
хш 50
^ 2(ЬИ + /И) + Ь/ . 2(6 • 5 + 6 • 5) + 6 • 6 , ,,
К ш =--1 =--1 = 3,3;
ш Ь/ 6 • 6
т = бтшУпТшКш = 13800 • 0,0145-100 • 3,3 = К
ф срО 1,7 • 32,4 '
5. Визначаемо висоту осi конвективно1 колонки над штабелем за залежшстю
(7) при х = 3 м i SП = Ь/ = 6-6 = 36 м2
Н = 1,32^X2^^1 = 1,32^32 [ ^ ^ = 0,98 м.
6. Кут нахилу ак конвективно1 колонки вiдносно вертикально: ос
ак = ап%(0,98/3) = 720.
7. Визначаемо густину теплового потоку вщ конвективно1 колонки
q = 5(1198 - 293) = 4525 Вт/м2
8. Шдйомна сила конвективно1 колонки
^ = ' 02 >525'36 ' = 169549 Н.
0,98
Маса одше1 головешки, що горить в середньому дор1внюе 30 г (0,03 кг). У цьому випадку сила тяжшня буде ¥г = 0,03-9,81 = 0,294 Н, тобто головешки будуть шдшматися над конвективною колонкою.
9. Визначаемо вщстань на яку потш вiтру вiднесе головешку, що горить
г „ /2(5 + 0,98) „ „„ Ь = 4 Р--—= 4,42 м.
V 9,81
Враховуючи, що Ь < Ьпоп, пожежа головешками, яю горять, може переда-тися на сусщнш штабель пиломатер1ал1в тшьки за рахунок 1х шдскакування при удар1 в момент падшня на дорогу поперечного розриву. В цьому випадку пожежа головешками, яю горять, може передатися на сусщнш штабель пиломатерь ал1в у випадку, коли швидюсть виру буде в межах 5.6 м/с.
10. Визначаемо густину потоку qp.nов результуючого випромiнювання вздовж
повздовжнього ряду до сусщнього штабеля, який знаходиться на вщсташ х
= 5 м, за залежшстю (12)
5,7 • 10-8(11984 - 5284) 2
qPnюв =---= 60000 Вт/м .
0,9 0,6 4
За аналопею для повздовжнього ряду визначаемо густину потоку qp.nоn вздовж поперечного ряду до сусщнього штабеля, який знаходиться на вщсташ х = 16 м - qpnоn = 53392 Вт/м2.
11. Враховуючи, що в нашому приклад1 Ь = I для вшх штабел1в, то площа по-верхш, яка випром1нюе тепловий потж на поперечш \ повздовжш ряди су-мдтх штабел1в, може визначатися так:
8е = 6(5 + 0,98) = 35,88 м2.
12. Визначаемо тепловий потж випром1нювання вздовж повздовжшх \ попе-речних ряд1в штабел1в:
Qпоe = 10-3дрпов5в = 10-3 • 60000 • 35,88 = 2152,8 кВт; Qпоп = 10ЛР.поп$в = 10-3 • 53392 • 35,88 = 1915,7 кВт.
13. Визначаемо усереднене значення коефщента тепловщдач1 за залежшстю
(17)
аш = 0,0159 { 6 •6 •5 •540 • °,6 Г22 = 0,082 кВт/(м2К). ^ 35,88 )
14. Визначаемо температуру на бокових поверхнях сумдщх штабел1в вздовж повздовжшх Тш.пов 1 поперечних Тш.поп ряд1в:
2152,8
0,082 • 30 1915,7 0,082 • 30
+ 300 = 1175 К; 300 = 1078 К.
15. Визначаемо час поширення пожеж1 на сусщш штабел1 вщ штабеля № 1.3 в першому поперечному ряд1, на якому виникла пожежа. Час охоплення по-лум'ям штабеля № 1.3 становить 100 с або 1,67 хв. Шсля цього часу тепло-ве випром1нювання д1е на штабел1 № 1.2 [ № 1.4 першого ряду та на штабель № 2.3 другого ряду. Температура, яка д1е на боков1 поверхш штабел1в № 1.2 [ № 1.4 першого ряду, дор1внюе Тш,поп = 1078 К, а на штабель № 2.3 другого ряду - Тшлое = 1175 К, що значно перевищуе температуру займання деревини штабеля, яка дор1внюе Тд = 528 К. Але займання сумд-тх штабел1в буде проходити з деякою затримкою. Згщно з даними роботи [11], час затримки спалаху враховують коефщентом к = 0,4...0,6. У нашому приклад1 при к = 0,4 час займання тз сусщшх штабел1в тсля охоплення полум'ям штабеля № 3 буде через час, який дор1внюе
Тш 1,67
т3 =--тш =--1,67 = 2,5 хв.
3 к ш 0,4
На пiдставi цих даних можна стверджувати, що вiд початку пожежi за час тП = тш + т3 = 1,67 + 2,5 = 4,17 хв площа пожежi на складi пиломатерiалiв буде = 36 м2, а через час 2тП = 8,34 хв - $П2 = 144 м2 (горять штабелi № 1.2, 1.3, 1.4 першого ряду i № 2.3 другого ряду). Вщповщно час 3тП = 12,51 хв - = 288 м2 (горять всi п'ять штабелiв першого ряду i штабелi №2.2, 2.3, 2.4 другого ряду). Протягом часу 4тП = 16,68 хв - = 468 м2 (горять вс п'ять штабелiв першого i другого рядiв i штабелi №3.2, 3.3, 3.4 третього ряду) i т. д. На рис. 2 зображено за умов прикладу, який розглядаеться, вплив часу вшьного го-ршня на площу пожежi.
Т
1 ш.поп
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
1 /
) 1
)
'о ^^ 5 10 5 : ю :
25 Час пожеаа, хв
Рис. 2. Залежшсть плош^ пожежi на складi пиломатерiалiв вiд часу и втьного горшня за швидкост1 втру Ув = 4 м/с
На пiдставi отриманих результат можна визначити для наведеного прикладу швидюсть поширення фронту пожежь Для цього скористаемося за-лежшстю для прямокутно! форми пожежi
2
Яп = ЪквУфТп, м
де Ькв = 94 м - ширина кварталу.
Тодi швидюсть фронту пожежi при Ув = 4 м/с буде
Уф == 648 = 0,335 м/хв.
Ф Ьквтп 94 • 20,58
16. За час вщ виникнення пожеж1 до часу дойду пожежно-рятувального тд-розд1лу до мюця виникнення пожеж1 та виконання оперативного розгортан-ня { початку лшвщаци пожеж1 (зпдно з умовами цей час дор1внюе 20 хв) на склад1 пиломатер1ал1в буде знищено пожежею 18 штабел1в пиломатер1ал1в, або 1944 м3 деревини. Висновки:
1. Розроблено математичну модель розвитку та поширення пожеж на вщкри-тих складах пиломатер1ал1в, яка дае змогу визначити вс необхщт чинники розвитку та поширення пожеж1, що можуть сприяти розробленню опера-тивних платв л1квщаци пожеж на цих об'ектах.
2. Найбшьше впливае на швидюсть поширення фронту пожеж1 теплове вип-ромшювання вщ штабеля, який горить, до сусщтх штабел1в пиломатерь ал1в. Кр1м цього, ця швидюсть тдсилюеться швидюстю вггру. Наприклад, за швидкост вггру бшьше 5 м/с швидюсть поширення фронту пожеж може збшьшитися майже в два рази за рахунок розкидування на сусщт штабел1 головешок, що горять.
3. На швидюсть поширення фронту пожеж1 на склад1 пиломатер1ал1в також впливае мюце виникнення пожеж1 на вщповщному квартал^ Наприклад, якщо пожежа виникне в центр! кварталу, то в цьому випадку ми отримаемо кругову форму пожеж1, що приведе до збшьшення швидкост поширення фронту пожеж1.
Л1тература
1. Копылов Н.П. Моделирование пожаров на складах лесоматериалов / Н.П. Копылов // Моделирование пожаров и взрывов. - М. : Изд. дом "Пожнаука", 2000. - С. 189-197.
2. Курбатский О.М. Тушение пожаров на складах лесопиломатериалов / О.М. Курбатский, И.И. Петров // Успехи пожарной науки и техники : сб. науч. тр. - М. : Стройиздат, 1967. - С. 60-66.
3. Tarifa C.S. On the flight path and the lifetime of burning partches of wood / C.S. Tarifa, P.P. Notario, F.G. // 10-th Simposium (int.) on Combustion. - Pittsburgh, 1965. - Pp. 1021-1037.
4. Девлишев П.П. Исследование кинетики пожара на моделях / П.П. Девлишев // Пожарная наука и техника : сб. науч. тр. - М. : Изд-во ВНИИПО, 1977. - С. 178-208.
5. Иванов И. А. Определение скорости распространения пламени по штабелям лесобирж / И. А. Иванов // Пожарная профилактика : информ. сб. - М. : Стройиздат. - 1977. - Вып. 11. - С. 84-92.
6. Копилов Н.П. О влиянии ветра на величину тепловых потоков от пламени открытого пожара / Н.П. Копылов, Г.М. Гроздов // Пожарная профилактика : сб. науч. тр. - М. : Изд-во ВНИИПО, 1980. - Вып. 16. - С. 68-73.
7. СНиП 21-03-2003. Склады лесных материалов. Противопожарные нормы РФ. - М. : Изд-во "Пожарный Центр", 2003. - 18 с.
8. Гулща Е.М. Метод статистичного моделювання пожежi в примщенш / Е.М. Гулща, О.В. Меньшикова // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во НУГЗУ. - 2010. -Вып. 28. - С. 65-73.
9. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности / С.В. Пузач. - М. : Изд-во Академии ГПС МЧС России, 2005. - 336 с.
10. Исаченко В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В. А. Осипова, А.С. Сукомел. - М. : Изд-во "Энергия", 1975. - 488 с.
11. Гулща Е.М. Математична модель розповсюдження шсово! пожежi за рахунок теплового випромшювання / Е.М. Гулща, О.О. Карабин, О.О. Смотр // Науковий вюник УкрНД1ПБ : зб. наук. праць. - 2006. - № 1 (13). - С. 24-30.
12. Цапко Ю.В. Визначення ефективност вогнезахисту целюлозовмюних матерiалiв / Ю.В. Цапко // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Львiв : Вид-во Л1ПБ, 2005. - № 7. - С. 132134.
13. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении / Ю.А. Кошмаров. - М. : Изд-во Академии ГПС МВД России, 2000. - 118 с.
Коваль А.М. Моделирование развития и распространения пожара на открытых складах пиломатериалов
Рассмотрен процесс развития и распространения пожара на открытых складах пиломатериалов деревообрабатывающих предприятий. Установлен, с использованием математических моделей, процесс распространения пожара на штабелях и ее переход на соседние штабели древесины за счет теплового излучения и разбрасывания конвективной колонкой головешек, которые горят, с учетом скорости ветра. На основании результатов анализа распространения пожара становится возможным разработать систему мероприятий с целью уменьшения риска возникновения пожара, а в случае ее возникновения - к уменьшению площади ее распространения, что очень важно для уменьшения убытков от пожара.
Ключевые слова: пожар, состав пиломатериалов, штабель, процесс распространения пожара, конвективная колонка, тепловое излучение.
Koval O.M. Modeling and distribution of fire on the open storage lumber
The process of development and distribution of fire is considered on the open storage of lumber wood processing enterprises. The process of spread of fire on stacks and its passing is set with the use of mathematical models to the nearby stacks of wood due to thermal radiation and convection column spreading embers that burn with the wind speed. Based on the analysis of the spread of fire is possible to develop guidelines for forecasting activities to reduce the risk of fire, and in the case of its occurrence - to reduce the area of its distribution, which is important to reduce losses from fire.
Keywords: fire, the composition of lumber, pile, the spread of fire, convective column, thermal radiation.
