ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ВНУТРЕННИХ ПОЖАРОВ Часть 2. - презентация

1 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ВНУТРЕННИХ ПОЖАРОВ Часть 2

2 3. Газообмен на внутреннем пожаре Большое влияние на тепловой режим пожара, на интенсивность его развития, на скорость и направление распространения пожара и задымление внутреннего объема помещения оказывает газообмен - конвективные газовые потоки, образующиеся над зоной горения. Рассмотрим развитие пожара (рис.) с момента его загорания. Как известно, над всяким источником тепла формируется тепловая струя. Воздух (газ), нагретый в зоне горения до высокой температуры, уносится вверх, а взамен его к очагу пожара подтекают новые порции более холодного воздуха.

3 В начальной стадии развития пожара горение происходит за счет воздуха, находящегося в объеме помещения, газообмен с окружающей (внешней) атмосферой отсутствует. Нагретые в зоне горения до высокой температуры продукты горения поднимаются вверх, вовлекая по пути движении примыкающие к ним массы холодного воздуха. В результате обмена энергией тепловой струи (продуктов горения) с холодным воздухом ее скорость и температура по мере удаления от источника пожара уменьшаются и охлажденный воздух (а точнее, смесь воздуха с продуктами горения) вновь возвращаются к очагу горения. На ранней стадии, когда площадь пожара невелика, тепловая струя затухает, не достигнув верхнего перекрытия помещения.

4 Зона горения является мощным побудителем движения воздушных масс в объеме помещения. При увеличении площади пожара мощность тепловой струи увеличивается, горячие газы с холодным воздухом частично растекаются под перекрытием, частично удаляются через проемы, а охлажденный воздух за счет потерь теплоты опускается вдоль стен вниз, попадает в зону химических реакций и, нагретый вновь, поднимается вверх. В помещении здания создается непрерывная циркуляция газовых потоков, температура в объеме помещения постепенно возрастает. В результате перепада температур между окружающим воздухом и горячим газом в объеме помещения (из-за разности плотностей между горячим газом и холодным воздухом г < в ) возникает газообмен.

5 Кроме того, поскольку объем нагретых газов больше того же объема холодных, а давление в помещении остается постоянным ( = бap ), то часть газов будет вытесняться за счет термического расширения. То есть масса газов (G= V П0М ) в помещении будет постепенно уменьшаться по мере роста температуры. Взамен ушедшего из помещения газа поступает свежий воздух из окружающей атмосферы. Причиной газообмена является разности давлений столбов наружного и внутреннего воздуха, которая равна:, где Δ - гравитационное давление (напор).

6 Основные закономерности газообмена на пожаре рассмотрим на примере помещения, показанного на рис. Поскольку пожар является нестационарным физико-химическим процессом, сделаем следующие основные допущения: 1.Температура газов в помещении выше, чем температура окружающего воздуха, и с течением времени температура в помещении не изменяется. 2.Ветровые нагрузки на здание отсутствуют. 3.Площади проемов 1 и 2 с течением времени не изменяются. 4.Масса втекающих в объем помещения газов равна массе удаляемых газов.

7

8 Так как при пожаре температура в помещении значительно выше, чем температура окружающего воздуха, то в > г. Под влиянием гравитационного давления начнется газообмен между окружающим воздухом и объемом помещения. Через нижний проем 1 в помещение будет входить более плотный окружающий воздух и выталкивать по закону Архимеда через проем 2 горячий газ - смесь продуктов горения с воздухом. Направление движения газовых потоков указывает на то обстоятельство, что давление в нижней зоне помещения меньше, а в верхней - больше давления окружающей среды. Если объем помещения мысленно рассечь по высоте множеством горизонтальных плоскостей, то найдется такая плоскость, в которой избыточное давление будет равно нулю. Эта плоскость называется плоскостью равных давлений или нейтральной зоной (H 3 ). Положение нейтральной зоны можно менять путем изменения соотношения между площадями нижних и верхних проемов. Этим приемом часто пользуются практические работники - нейтральную зону «поднимают» вверх с целью снижения задымленности и уменьшения температуры в нижней рабочей зоне при тушении пожаров.

9 Для расчета положения нейтральной зоны определим расстояния h 1 и h 2 от центров нижних и верхних проемов до плоскости равных давлений. Абсолютные избыточные давления в центре нижних и верхних отверстий равны: Избыточные давления создают скоростные напоры в отверстиях: для нижнего отверстия для верхнего отверстия где v 1 и v 2 - соответственно скорости потока газов в нижнем и верхнем отверстиях.

10 Подставив значенияи Р 1 и Р 2. после преобразований, получим:

11 Так как объекты входящего и выходящего газа различны из- за разницы плотностей, расчет будем вести по массовым расходам. При установившемся режиме газообмена масса воздуха, втекающего в помещение через нижнее отверстие 1, равна массе уходящих газов через верхнее отверстие 2, т.е. G 1 = G 2. Тогда так как, откуда где f 1 и f 2 - соответственно площадь нижнего и верхнего отверстий; μ 1 и μ 2 - соответственно коэффициенты расхода нижнего и верхнего отверстий.

12 Подставив в получим: Значения коэффициентов μ 1 и μ 2 даются в гидравлических справочниках, и с незначительной погрешностью при одинаковой форме отверстий они могут быть приняты равными для приточного и вытяжного отверстий (μ 1 = μ 2 ), тогда:

13 Следовательно, расстояние от плоскости равных давлений до центров нижних и верхних отверстий обратно пропорционально квадратам площадей этих отверстий и плотностям удаляемых газов и окружающего воздуха. Так как h 1 + h 2 =Н, то, зная площади приточных и вытяжных отверстий, можно определить расстояния от оси верхних или нижних отверстий до нейтральной зоны:

14 Учитывая, что плотность газа обратно пропорциональна температуре, эти выражения можно представить в виде: Скорости воздуха в отверстиях определяются по формулам: Подставив значения h 1 в формулу скорости, получим выражение массового расхода приточного или удаляемого воздуха:

15 Если площади нижних и верхних отверстий неравны, например, f 1 > f 2, то увеличение газообмена может быть подсчитано по формуле V' 1 и V - величины удельных воздухообменов при f 1 > f 2 и f 1 = f 2 соответственно, м 3 /(ч * м 2 ). При n = 2 газообмен увеличится приблизительно на 26%, при n =0,5 уменьшится на 36%.

16 Когда газообмен осуществляется через один дверной или оконный проем или через несколько проемов, расположенных на одном уровне, то в этом случае через верхнюю часть проема удаляются продукты горения, а нижняя часть работает на приток свежего воздуха. Положение нейтральной зоны относительно проема может быть рассчитано по следующим формулам: где Н - высота проема, м.

17 Уравнение для определения массового расхода при установившемся режиме (G 1 = G 2 ) имеет следующий вид: где b - ширина проема.

18 Таким образом, в условиях внутреннего пожара приток воздуха в зону горения и отток продуктов горения из помещения определяется геометрическими параметрами здания, такими как высота помещения, соотношение площадей отверстий, соединяющих внутренний объем с окружающей атмосферой, их взаимным расположением и т.д. Газообмен при пожарах в зданиях характеризуется коэффициентом избытка воздуха. Под коэффициентом избытка воздуха на внутреннем пожаре понимают отношение фактического массового расхода воздуха, поступающего к зоне горения, к теоретически необходимому секундному массовому расходу воздуха на процесс горения:

19 Секундный массовый расход воздуха, теоретически необходимый для полного сгорания пожарной нагрузки при заданной площади пожара F П и установившийся к данному моменту времени приведенной скорости выгорания ' М, можно рассчитать по формуле: где V 0 в - объем воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг горючего вещества, м 3 /кг.

20 Секундный расход воздуха, поступающего в помещение, вычислим по формуле где F ПР - площадь проема, м 2. Подставляя выражения для G Ф В и G TP B в формулу получим:

21 На рис. приведен график изменения коэффициента избытка воздуха, а в объеме помещения по времени пожара. Характер изменения коэффициента избытка воздуха объясняется тем, что газообмен осуществляется только внутри помещения под действием циркуляции тепловой струи (газообмен с окружаю- щей средой отсутствует), который приводит к уменьшению содержания кислорода в объеме помещения. По мере развития площади пожара температура повышается и под действием гравитационного напора осуществляется газообмен внутреннего объема помещения с окружающей средой. В некоторый момент времени (при постоянной площади приточных и вытяжных отверстий) процесс горения выходит на стационарный режим (участок II). Необходимо отметить, что при постоянной площади проемов на стадии развившегося пожара произведение v' м F п будет величиной относительно постоянной.

22 Поскольку приведенная массовая скорость выгорания ( v' м ) зависит от количества воздуха, поступающего в зону горения, то на установившемся режиме горения ( G 1 = G 2 ) площадь пожара (F П ); достигнув определенной величины, должна изменяться незначительно. Поэтому при определенном соотношении площади приточного отверстия к площади пожара F 1 /F П будет вполне определенная приведенная массовая скорость выгорания, зависящая от физико-химических свойств пожарной нагрузки и коэффициента поверхности К п. Существенное влияние проемов на газообмен и развитие пожара происходит тогда, когда площадь пожара в 10 раз и более превышает приточную площадь проема, при F 1 /F П =0,1 процесс горения резко замедляется.

23 На рис. показано влияние газообмена на процесс горения внутри помещения. Испытаниями установлено, что на ранней стадии пожара при значительном удалении очага горения от окон помещения процесс горения поддерживается кислородом, содержащимся в воздухе помещения. При этом температура в помещении сначала повышается, а затем постепенно снижается. Это объясняется тем, что по мере расходования кислорода скорость выгорания уменьшается, уменьшается и тепловыделение. В дальнейшем процесс горения поддерживается за счет воздуха, поступающего через неплотности. После того как стекла в окнах разрушились, горение резко интенсифицируется и приводит к пожару во всем объеме помещения, а температура повышается до 1000°С.

24 Ориентировочные данные об изменении коэффициента избытка воздуха и скорости выгорания древесины на внутреннем пожаре в зависимости от отношения площади приточных проемов к площади пожара F 1 /F П при К п =4 приведены на нижеследующем рисунке. В экспериментах а определяют по процентному содержанию кислорода в продуктах горения:

25 График изменении коэффициента избытка воздуха на внутреннем пожаре от F 1 /F П : 1 - при F 1 /F П 1: F 1 /F П = 1:18; 3 - F 1 /F П = 1:10; 4 - F 1 /F П =1:6; 5 - F 1 /F П = 1:4; 6 - F 1 /F П = 1:3

26 Количественной характеристикой газообмена на внутреннем пожаре является интенсивность газообмена. Интенсивностью газообмена называется количество воздуха, протекающего к единице площади пожара в единицу времени. Интенсивность газообмена подразделяют на фактическую I Ф Г и требуемую I тр : подставив сюда значение G Ф В, получим: подставляя значение v В, получим: Отсюда видно, что фактическая интенсивность газообмена зависит от конструктивно-планировочных решений данного здания, помещения, сооружения (F 1 /F П ; h; μ ) и от параметров пожара.

27 Требуемая интенсивность газообмена определяется по формуле: Подставив значение G TP, получим: Интенсивность газообмена определяет скорость выгорания пожарной нагрузки, полноту ее сгорания, интенсивность тепловыделения и теплообмена в зоне горения, скорость и направление распространения пожара, интенсивность дымообразования и скорость задымления помещения и др.

28 На рис. показано распределение газовых потоков в объеме помещения в зависимости от взаимного расположения приточных и вытяжных отверстий и очага пожара. Чем дальше расположен очаг пожара от приточного отверстия, тем дальше 'простреливает' помещение приточная струя. Часть тепловой конвективной струи, смешиваясь с приточным воздухом, уходит из помещения через фонарь, а остальная масса газа (смесь продуктов горения с воздухом) опускается вниз, смешивается с приточным воздухом и поступает к зоне горения. Циркуляция газов в объеме помещения и положения застойных (мертвых) зон зависят от места расположения очага пожара и конструктивно-планировочных особенностей здания. Аэродинамику газовых потоков внутри помещения необходимо учитывать при разработке автоматических систем пожаротушения, а также при введении боевых действий по ликвидации пожара.

29 Классификация помещений по интенсивности газообмена в зависимости от конструктивно-планировочных особенностей приведена в табл. Группа поме- щения Наименование помещения Высота поме- щения, м F 1 /F ПОЛА Инт-сть газообмена, кг/(м 2 *с) IПодвалы, трюмы судов, камеры холодильников, горизонтальные туннели и т.п. До 61/12До 6

30 Основные закономерности газообмена необходимо знать для правильного использования их при тушении пожара. На практике известны случаи, когда при недостатке сил и средств для тушения пожара в трюме судна, находящегося в рейсе, прибегают к герметизации отсека для снижения интенсивности тепловыделения. При этом охлаждают водой перегородки, соединяющие данный отсек с соседними. При пожарах выделяется дым. Плотность дыма на пожарах в основном зависит от вида ТГМ и интенсивности газообмена. Увеличение концентрации дыма в зоне задымления происходит в результате разности количества выделяемого дыма в зоне горения, и количества дыма, удаляемого через проемы, где происходит пожар.

31 Количество дыма, выделяемого со всей площади пожара, можно определить по уравнению: где φ – коэффициент пропорциональности; v' M - приведенная массовая скорость выгорания, кг/(м 2 *с); V п.г - количество продуктов горения (дыма) при сжигании 1 кг горючего, м 3 /кг; F П - площадь пожара, м 2 ; Т п - температура пожара, К. Количество дыма, удаляемого из помещения (объем отходящих газов ) определим по формуле

32 Если количество удаляемого дыма пропорционально количеству дыма, выделяемого в зоне горения, то изменение концентрации дыма в помещении объемом V пом по времени при постоянных площади горения, температуре пожара, полноте сгорания и скорости выгорания пожарной нагрузки запишется так: где Z - концентрация дыма. Задавшись степенью задымления или концентрацией дыма в объеме помещения определим время задымления до заданной его плотности:

33 4. Характерные схемы развития некоторых видов пожаров Для прогнозирования обстановки на пожаре, для правильной организации боевых действий по ведению спасательных работ, по локализации и тушению пожара, для проектирования автоматических систем сигнализации и тушения пожара необходимо знать законы развития и изменения параметров пожара во времени и в пространстве. Рассмотрим зависимость интенсивности развития пожара от вида и характера пожарной нагрузки, состояния горючих материалов и некоторых их специфических особенностей. Если горючий материал, составляющий пожарную нагрузку, однороден (например, древесина, кипы бумаги или другие горючие материалы) и равномерно размещен по площади пола и если в помещении нет ориентированных газовых потоков, то процесс горения будет распространяться равномерно во все стороны и будет иметь форму, близкую к круговой (рис.).

34

35 Чем более горючий материал составляет пожарную нагрузку, тем интенсивнее развитие пожара. Чем больше скорость линейного распространения пламени, тем выше скорость роста площади пожара; чем выше теплота сгорания данного материала, тем больше скорость роста интенсивности тепловыделения на пожаре, выше скорость роста температуры пожара; чем мельче частицы материала (больше дисперсность), тем больше скорость выгорания его. Чем менее компактно уложен материал, тем больше коэффициент поверхности горения К п, тем больше поверхность нагревания горючего материала, легче поступает воздух в зону горения и интенсивнее выходят летучие фракции из горючего материала и тем, соответственно, выше скорость линейного распространения пожара и т.д.

36 Но поскольку неизвестно истинное значение зависимости скорости распространения пожара, то во время его развития p =f(r), которая выражается через p =f 1 (t п ), где t п - температура пожара, которая также переменна во времени t п = (r) и зависит от p =f(r), то в расчетные формулы для определения площади пожара в начальной стадии его развития и после введения первых стволов для тушения вводят поправочный коэффициент к скорости распространения пожара а

37 Пример. Рассчитать изменение площади пожара во времени для здания мебельного цеха. Здание цеха по производству мебели, где произошел пожар, одноэтажное П- образной формы с пристроенными в торцах бытовыми помещениями, с общей площадью 2000 м 2. Стены кирпичные, покрытие горючее (по металлодеревянным фермам уложен рабочий настил на ребро из досок. На тесовую подшивку уложен утеплитель, сверху он закрыт двумя слоями тёса. Кровля в два слоя из рубероида). Цех состоял из трех отделений с площадью: заготовительного м 2, сборочного м 2, отделочного м 2. Заготовительное и сборочное отделения разгорожены гипсовой перегородкой, доходящей до нижнего пояса металлодеревянной фермы, верхняя часть перегородки обшита тесом. Эти помещения соединялись проемом а защищенным противопожарной дверью. Сборочное и отделочное отделения разделены капитальной стеной, в которой было два технологических проема б и в без противопожарной защиты.

38 В день пожара в заготовительном отделении, кроме технологического оборудования, было около 10 м 3 заготовок теса, щитов, в отделочном отделении находились две покрасочные камеры, кирпичная кладовая для хранения сменной потребности лаков, цеховая лаборатория и более 160 шкафов. Для такого объекта линейную скорость распространения пожара можно условно принять равной 2 м/мин. Расчет площади пожара при свободном развитии производится исходя из предположения о равновероятном распространении пламени в горизонтальной плоскости. В рассматриваемом случае пожар возник на некотором удалении от угла помещения (см. рис.). Пожар в этом случае будет распространяться по форме полукруга (показан пунктиром) до того момента, пока пламя не достигнет торцевой стены сборочного отделения. Однако дальше рассчитать F П невозможно, так как форма площади становится неопределенной. В аналогичных случаях искусственно переносят место возникновения пожара в угол помещения. Тогда распространение пожара по сектору будет осуществляться до того момента, пока фронт горения не достигнет стены, разделяющей сборочное и заготовительное отделения, т.е. пройдет путь в 19 м. В первые 10 мин развития пожара скорость распространения пламени принимается равной 0,5 V p табл ( в рассматриваемом случае - 1 м/мин).

39 За 10 мин с этой скоростью пожар распространится на 10 м и площадь его составит: В последующие моменты времени (свыше 10 мин) скорость распространения пламени принимается равной 2 м/мин. Оставшееся расстояние в 9 м со скоростью 2 м/мин пламя пройдет за 4,5 мин, и площадь пожара на 15 мин составит:

40 Для упрощения дальнейших расчетов условно примем, что фронт горения распространяется по ширине помещения. Тогда площадь пожара составит F П (15) =360 м 2. Далее фронт горения будет распространяться до стены, разделяющей сборочное и отделочное отделения. Оставшийся путь в 28 м пламя пройдет за 14 мин, т.е. к 29 мин свободного развития пожара его площадь составит: F П (29) =900 м 2. Распространение пламени в сборочное отделение не будет происходить, так как проем а защищен противопожарной дверью. Через проемы б и в пожар распространится в отделочное отношение. Для расчета площади пожара условно принимаем (как и в предыдущем случае), что распространение пожара по отделочному отделению начинается из угла (потому что расчет F п с учетом распространения пожара через проемы б и в с некоторого момента становится невозможным). Тогда пожар будет распространяться по форме сектора до того момента, пока фронт горения не пройдет путь в 13 м со скоростью 2 м/мин, т.е. до 35,5 минуты.

41 Далее предполагается, что фронт горения распространяется по ширине помещения и с учетом этого площадь пожара на 35,5 мин будет равна: Наконец, оставшееся расстояние в 20 м фронт горения пройдет за 10 мин и площадь пожара на 45,5 мин составит: По полученным данным строят график зависимости площади пожара от времени (ниже рис.). Следует заметить, что пожар может распространиться и в заготовительное отделение, по горючему покрытию, т.е, приведенный расчет площади пожара является приближенным.

42 График роста площади пожара во времени

43 Эти взаимосвязи просматриваются при принятых ранее условиях: однородной пожарной нагрузке; равномерном ее расположении в горизонтальной плоскости; отсутствии ярко выраженных других факторов, влияющих на скорость и направление развития пожара (при равномерном и однородном поле температур, отсутствии внешних принудительных газовых потоков и др.). Если пожарная нагрузка неоднородна, а состоит из более и менее горючих материалов, то распространение и развитие пожара существенно изменится. В характере распространения процесса горения появится доминирующее направление v dom p. Этот фактор и будет определять направление и скорость распространения процесса горения, а стало быть, величину и форму площади пожара и все остальные параметры динамики его развития.

44 То же самое произойдет в случае, если однородная пожарная нагрузка размещена неравномерно. Особенно если часть ее расположена горизонтально (т.е. размещена в плоскости пола или на некотором уровне от пола), а значительная часть ее размещена вертикально (обшивка стен горючими материалами, картины, занавеси, стеллажи книгохранилищ, складов и др.). При прочих равных условиях доминирующим направлением распространения процесса горения станет вертикальное. Причем v dom p может быть в 2-3 раза больше, чем ν p. Характер зависимости ν p = f(а ), где а - угол наклона плоскости размещения горючего материала, рассмотрены ранее. Рассмотрим некоторые простейшие схемы распространения и развития пожара, когда пожарная нагрузка неоднородна или размещена неравномерно.

45 Пожарная нагрузка неоднородна. Таких вариантов множество. Одного и того же вида пожарная нагрузка неравномерно размещена (рис. 1). При разнородной пожарной нагрузке (рис. 2) пожар будет распространяться быстрее и интенсивнее по более легкогорючим материалам. 1. Схема распространения пожара при неравномерном размещении пожарной нагрузки. 2. Схема распространения пожара при разнородной пожарной нагрузке

46 Если пожарная нагрузка размещена неравномерно и различается по структуре (рис. 1), в реальных условиях процесс горения будет распространяться неравномерно и по направлению, и по скорости. Пространственное размещение однородной и неоднородной, пожарной нагрузки. При пространственном (наиболее реальном) размещении пожарной однородной нагрузки преимущество распространения пожара будет определяться направлением действия сил конвекции. Примером может служить распространение пожара в высотных зданиях и высокостеллажных складах (рис. 2). 1. Схема распространения пожара, когда пожарная нагрузка размещена неравномерно и различается по структуре 2. Схема распространения пожара в высокоэтажных складах

47 Схема распространения пожара при наличии отделочных и декоративных материалов Известно, что, когда вектор распространения горения совпадает с вектором конвективных потоков, скорость распространения горения увеличивается в 2-3 раза и более. И наоборот, если направление вектора распространения горения не совпадает с вектором конвективных потоков, скорость распространения горения начинает убывать и в пределе может стать равной нулю. Еще больше усложнится задача прогнозирования обстановки го материала, то пламя распространяется по ней, как по 'пороховой дорожке', как по специальному пламяпроводу (рис.).

48 Тогда, по законам действия конвективных газовых и тепловых потоков, пламя по стеллажу пойдет вверх, а по пегкогорючей и легковоспламенимой ковровой дорожке распространяется до противоположной стены книгохранилища. Боли стеллажи по торцам отделаны декоративным легковоспламенимым и быстрогорящим пластиком, лаком, масляной краской и другими горючими покрытиями, то по ним пламя будет распространяться еще быстрее. Распространение пожара по этим видам горючих материалов вверх и в направлении их размещения будет еще интенсивнее, а задача правильного расчета и прогнозирования направлений и скорости развития пожара - еще сложнее. И, тем не менее, уметь хотя бы приблизительно оценивать направление и интенсивность развития пожара в реальных условиях крайне необходимо. Необходимо это и инженерам- конструкторам и проектировщикам, разрабатывающим автоматические системы сигнализации о пожаре и системы автоматического пожаротушения.

49 Исследования, проведенные за рубежом, показали, что при возникновении пожара в складе у основания стеллажей уже через 3 мин скорость его распространения достигает 10 м/мин. Увеличение высоты стеллажей с 2,5 м до 5 м повышает интенсивность тепловыделения в 9-10 раз, а поскольку в этих условиях она пропорциональна интенсивности выгорания пожарной нагрузки, значит, и скорость выгорания возрастает более чем в 10 раз. Локальная температура под крышей уже через 3-5 мин достигает 870°С (а прочность металлических конструкций резко снижается при t П = С, и при 450°С происходит потеря устойчивости. Динамика распространения и развития пожара во многом зависит от интенсивности газообмена. Искусственные и естественные газовые потоки, существующие в зданиях и помещениях, а особенно естественные конвективные потоки, возникающие при пожарах, существенно влияют не только локально на процессы горения в зоне уже распространяющегося факела пламени, но и определяют весь ход развития и распространения пожара в целом.

50 Увеличение скорости распространения горения с ростом скорости попутных газовых потоков, приводящее к двух-, трехкратному увеличению линейной скорости распространения пожара и скорости распространения процессов горения вверх по направлению конвективных газовых потоков, приводит к резкой интенсификации пожаров на таких объектах, как: театры, высотные здания, туннели, шахты, ангары, выставочные павильоны и т.п. Эти воздушные потоки, резко интенсифицируя динамику пожаров, создавая неожиданные, иногда трудно поддающиеся учету и прогнозированию, направления интенсивного распространения пожара, сильно осложняют обстановку на пожаре. При этом уделяется особое внимание опасности распространения пожара по вентиляционным каналам и лифтовым шахтам, по лестничным клеткам и коммуникациям, по покрытиям больших площадей и другим конструктивным элементам зданий.

51 Схема перехода пожара извне внутрь помещения Нередко на направление и интенсивность распространения пожара решающее влияние оказывают даже такие непредвиденные обстоятельства, как изменения агрегатного состояния горючих материалов. К ним относится растекание расплавленных горящих масс горючих веществ, которые при нормальных условиях являются твердыми материалами, например, проникновение и развитие пожара внутрь здания при горении покрытий больших площадей. Расплавленные смолы, битум, пенополистирол или пенополиуретан горят и стекают через неплотности в покрытии, что является причиной пожара внутри зданий и помещений (рис. ).

52 Знание всех этих особенностей необходимо для правильной оценки обстановки на пожаре. И в первую очередь, это необходимо знать РТП, в задачи и обязанности которого входит, проводя боевую разведку, достаточно точно прогнозировать обстановку на пожаре, определить решающее направление и характер боевых действий, количество и положение отдельных боевых участков и их задачу, необходимость вызова дополнительных сил и средств и т.д. Распространение пожара за пределы одного помещения. Как известно, реальные пожары сравнительно редко ограничиваются юной их первоначального возникновения. Если не будут приняты специальные активные меры по их локализации и тушению, то через некоторое время, после разрушения остекления, прогорания дверей, изолирующих перегородок, перекрытий или по другим каналам пожар перебрасывается за пределы одного помещения и начинает интенсивно распространяться дальше.

53 Схема перехода пожара с нижних этажей на верхние Обычно раньше всего пламя пожара выходит за пределы помещения, где оно первоначально возникло, через оконные проемы, если дверь помещения была при этом плотно закрыта. Это происходит, во-первых, потому, что остекление окон, как правило, разрушается при среднеобъемной температуре пожара °С (т.е. через мин после начала пожара); во-вторых, при недостатке воздуха в зоне горения, который обычно имеет место при внутренних пожарах, эти горючие газы сгорают за пределами помещения, в оконных проемах и над ними. Языки пламени из окна с разрушившимся остеклением вместе, с горячими продуктами горения устремляются вверх и достигают оконных переплетов верхних этажей, которые могут воспламениться (рис.).

54 Схема распространения пожара при интенсивном излучении При очень интенсивном горении пожар может переброситься на близрасположенное здание по механизму передачи лучистой энергии или от искр и головней (рис.). Вероятность распространения пожара несколько меньше рассмотренной, однако пренебрегать ею не следует, так как в реальных условиях такие случаи неоднократно имели место.

55 Еще более естественным и опасным путем распространения пожара за пределы помещения, где он первоначально возник, являются дверные проемы, если дверь в момент возникновения пожара не была закрыта или если она самопроизвольно открылась под действием избыточного давления газовой среды в горящем помещении. Даже если дверь плотно закрыта, это одно из слабых мест в отношении опасности распространения пожара за пределы горящего помещения, так как огнестойкость дверей, как правило, сравнительно мала и составляет мин, а иногда и 4-5 мин. Огнестойкость двери зависит от конструкции материала, из которого она изготовлена, от режима горения в помещении, а также от характера размещения пожарной нагрузки и относительного расположения первоначального очага пожара.

56 Если очаг пожара расположен далеко от двери, то до начала ее загорания она будет испытывать в течение некоторого времени более или менее интенсивное тепловое воздействие процесса горения внутри помещения. Поэтому она будет разогрета и подготовлена к горению. Кроме того, когда пламя достигнет двери и начнется процесс ее горения, он будет протекать под интенсивным воздействием лучистого теплового потока от зоны горения, расположенной внутри помещения. Поэтому огнестойкость двери как огнепреграждающей конструкции, с момента ее воспламенения будет минимальна, она прогорит быстро, и пламя пожара (а также продукты полного и неполного горения) начнет распространяться на смежные помещения. Но с момента начала пожара это произойдет не сразу, а через более или менее продолжительный, промежуток времени (складывающийся из времени, за которое пламя пожара достигнет двери r 1, и времени, за которое прогорит сама дверь r 2 - огнестойкость двери).

57 Если же очаг пожара находится в непосредственной близости от двери, например, при загорании бумаги и мусора в урне, стоящей под дверью, она загорится практически сразу, как только ее поверхность прогреется до температуры начала пиролиза древесины ( t нач пир 250°С). А окрашенная краской или оклеенная горючими синтетическими декоративно-отделочными материалами дверь загорится еще раньше. При этом огнестойкость двери г 2 будет даже выше, чем в предыдущем случае r 2. Но пожар выйдет за пределы горящего помещения еще быстрее, чем в первом случае, так как r' 2 < r 2 +r 1.

58 Другой путь распространения пожара за пределы помещения- его переход горения через вертикальные и горизонтальные ограждающие конструкции (рис.). металлических сборных или сварных элементов, и т.д. Схема распространения пожара за пределы помещения через ограждающие конструкции

59 По вертикальным ограждающим конструкциям пожар может интенсивно распространяться с обогреваемой стороны в пределах того же помещения, если эти конструкции покрыты горючими, а тем более легковоспламеняемыми декоративно-отделочными синтетическими материалами. Если же ограждающие конструкции обладают низкой огнестойкостью и способны прогореть или частично разрушиться под воздействием пламени или высоких температур на обогреваемой поверхности, то пожар распространится в смежное помещение. В некоторых специальных помещениях вертикальные ограждающие конструкции обладают столь высокой теплопроводностью, что способны так интенсивно передавать тепло на необогреваемую сторону, что на ней произойдет воспламенение горючих покрытий или даже горючих элементов близлежащей пожарной нагрузки. Такими конструкциями являются переборки в судовых каютах, лабораторные боксы, перегородки, смонтированные изметаллических сборных или сварных элементов, и т.д.

60 Через горизонтальные ограждающие конструкции пожар может распространиться через перекрытия в этажи здания, расположенные выше горящего помещения. Пожар лишь в редких случаях переходит через перекрытие в этажи, расположенные ниже горящего помещения. Чаще всего он распространяется в верхние этажи. Наиболее опасными путями распространения пожара в верхние этажи здания являются различные пустоты в строительных конструкциях, вентиляционные и кабельные каналы и т.п. Продукты неполного сгорания, интенсивно выделяющиеся в горящем помещении, по законам естественной конвекции устремляются по таким каналам вверх. Скопление их с последующим внезапным воспламенением может вызвать даже взрыв с разрушением элементов конструкции здания и выбросом пламени и продуктов горения в смежные помещения.

61 5. Особенности динамики пожаров на транспорте Развитие пожаров на судах. Анализ статистики пожаров на судах показывает, что пожары в основном происходят в следующих помещениях и отсеках: в жилых и служебных помещениях - 32%; в машинно-котельных отделениях (МКО) - 36%; в грузовых отсеках - 30%; на открытых палубах - 2%. По данным зарубежной статистики, 70% из общего числа пожаров возникает при нахождении судна в порту или на ремонте и 30% - в море.

62 На характер развития внутреннего пожара судна существенное влияние оказывают конструктивно- планировочные решения помещений. Большая часть судов построена из стали. В корпусе судна, надстройках, рубках имеется разветвленная сеть жилых и служебных помещений, связанных между собой коридорами, трапами или шахтами трапов. Количество выходов на верхнюю от крытую палубу ограничено. Пожарная нагрузка достигает кг/м 2. Между отделкой бортов, подволоки, пола и металлической основой судна образуются воздушные зазоры. По ним прокладываются различные коммуникации: трубопроводы, электрокабели, воздуходувы систем вентиляции, которые способствуют развитию пожара и перебросу пламени из одного помещения в другое. Высота жилых и служебных помещений примерно постоянна для всех судов и составляет 2,4-2,7 м.

63 Пожары в жилых и служебных помещениях, как правило, начинаются с загорания в одном из помещений (каюте, салоне, кладовой) и некоторое время развиваются скрыто. Процесс горения осуществляется за счет воздуха, содержащегося в объеме помещения и подаваемого по системе вентиляции. Кратность воздухообмена в жилых и служебных помещениях равна 3-4. Выделяющиеся продукты горения заполняют объем помещения, а также через неплотности и смежные с ним отсеки нагревают отделочные материалы переборок, мебель и др. Пожар, как правило, обнаруживают визуально или по запаху дыма. Во время тушения таких пожаров не рекомендуется открывать дверь помещения, в котором происходит пожар, так как это приводит к резкой интенсификации горения за счет поступления свежих порций воздуха из коридора.

64 При открытии двери пламя выбрасывается в коридор, что приводит к повышению температуры в нем за счет быстрого сгорания продуктов терми ческого разложения. Коридор быстро заполняется дымом, токсикологическая обстановка резко ухудшается и становится опасной для пребывания людей в коридоре и соседних помещениях. Пожар резко возрастает, так как один из главных его параметров - площадь пожара - больше не имеет ограничений и может увеличиваться беспрепятственно. В процессе развития и протекания пожара в этой группе помещений можно выделить три характерные стадии развития. Начальная стадия, которая длится с возникновения пожара до полного 'охвата' всего помещения пламенем, температура в помещении может достигать °С. Длительность этого периода зависит от размеров первоначального очага загорания, его местоположения, характера расположения пожарной нагрузки в помещении и т.п. и может продолжаться до 20 мин.

65 Стадия активного горения начинается с общей 'вспышки' в объеме помещения и длится до выгорания 70-80% пожарной нагрузки. В этот период в объеме помещения температура доо тигает своего максимального значения. И, наконец, стадия затухания, которая характеризуется спадом температуры и длится до полного выгорания пожарной нагрузки. На каждой стадии пожара характерным является и распространение пламени. На начальной стадии линейное распространение пламени происходит по поверхности пожарной нагрузки со скоростью 1,5 - 2 м/мин в зависимости от физических свойств отделочных материалов. На этой стадии пожар развивается в пределах одного помещения. Для второй стадии характерно распространение горения на смежные помещения.

66 Процесс распространения пламени носит объемный характер вследствие возникновения новых очагов горения на некотором расстоянии от первоначального, например, под действием излучения пламени, конвективных токов нагретых газов или теплопроводности. В этом случае линейная скорость распространения пламени резко возрастает и ев значение приближается к скорости распространения пламени по газовоздушным смесям. Стадия активного горения является наиболее опасной. Исследованиями температурного поля в объеме жилых и служебных помещений установлено, что наибольшая неравномерность температур по высоте помещения наблюдается при наименьшей пожарной нагрузке, а при нагрузке 30 кг/м и больше на стадии активного горения температура по высоте помещения практически не изменяется.

67 Температура продуктов горения в верхней части дверного проема каюты несколько выше среднеобъемной. Процесс горения в этой группе помещений может саморегулироваться за счет газообмена, газообмен ограничивает скорость роста площади пожара и ее максимальное значение. В условиях развитого пожара коридоры, дымопроницаемые шахты, отдельные траповые марши, лифты, воздуховоды становятся своеобразной дымовой трубой. По ним пожар может распространиться в рубки постов управления судном и серьезно осложнить обстановку по ликвидации пожара. Специфика развития пожаров на судах накладывает определенные трудности на проведение спасательных операций, так как эвакуация людей и имущества идет снизу вверх, в зону распространения дыма и высоконагретых продуктов горения.

68 В машинно-котельных отделениях (МКО) всех судов используют жидкое топливо с температурой вспышки выше 61°С. Пожары в МКО происходят вследствие утечек топлива из расходных цистерн, трубопроводов топливной системы и др. Воспламенение пролитого топлива происходит в результате его контакта с нагретыми до высокой температуры поверхностями (выхлопные патрубки, коллекторы двигателей, стенки котлов) и под действием открытого пламени. Особенно интенсивно происходит развитие пожара в МКО при разрушении топливных и масляных трубок, находящихся под высоким давлением. Мелкодиспергированное топливо образует мощный факел пламени с высокоразвитой поверхностью горения, что приводит к резкому повышению температуры в объеме машинного отделения.

69 Развитию пожара в МКО способствует большая по сравнению с другими судовыми помещениями кратность газообмена. Поэтому при ликвидации такого пожара в первую очередь необходимо отключить разрушенную топливную магистраль, вентиляцию, принять меры к предупреждению взрыва топливных цистерн и сосудов высокого давления. Пожары в МКО характеризуются высоким температурным режимом, запущенный пожар в результате прогрева переборок н подволок, способствует распространению пожара на смежные отсеки-надстройку, трюмы и т.п. Гораздо реже пожары распространяются из смежных отсеков в МКО.

70 Пожары на танкерах сравнительно редки, но большинство их приводит к сильным повреждениям или гибели судна. Они, как правило, сопровождаются взрывами топливно-воздушной смеси в танках, которые вызывают деформацию корпуса судна. Возникновение взрыва и пожара зависит от загазованности помещений путем распространения газа и наличия в загазованном помещении источников зажигания. Образование взрывоопасных концентраций в танках происходит под действием повышения температуры, а также колебаний нефти при движениисудна.Взрывы и пожары на танкерах можно предотвратить за счет конструктивных мероприятий, исключающих возможность образования горючих паровоздушных смесей, а также применяя системы контроля газовой среды и предупреждения об образовании взрывоопасных концентраций.

71 Наиболее опасными являются пожары в танках, близко расположенных к надстройкам и командным рубкам. Пожар из танка может распространиться под действием ветра в эти помещения через открытые двери или иллюминаторы, что осложняет обстановку управления судном, а следовательно, и процесс ликвидации пожара. Поэтому при тушении пожара судно необходимо сориентировать относительно ветра так, чтобы пламя не попадало на командную рубку. Особую опасность представляют пожары тяжелых нефтепродуктов, склонных к вскипанию и выбросу. Разлив и горение нефтепродуктов вокруг судна резко осложняют обстановку, приводят к увеличению площади пожара на судне, затрудняют эвакуацию людей.

72 Причинами пожаров в сухогрузных трюмах являются:тепловое, химическое или биологическое самовозгорание грузов;небрежное обращение с огнем;нарушение правил пожарной безопасности при работе с открытым огнем. Пожар в трюме, как правило, протекает в режиме тления с сильным задымлением. Эго объясняется плотностью укладки пожарной нагрузки в ооъеме трюма и ограниченным газообменом. Температура развившегося пожара достигает высоких значений, что затрудняет его ликвидацию. Большая плотность укладки и сильная задымленность осложняют доступ к очагу горения.Даже при локальном горении пожар в большинстве случаев приводит к порче всего груза.

73 Развитие пожаров на самолетах и вертолетах. Анализ статистики аварий и катастроф пассажирских самолетов и вертолетов показывает, что значительная часть их приходится на долю пожаров. Причем большинство аварий и катастроф, как правило, сопровождается пожарами и взрывами, что приводит к гибели людей и летательного аппарата. Тенденция развития современной авиации направлена на увеличение скорости и дальности беспосадочного полета и увеличение количества пассажиров. Уже сейчас на авиалиниях мира эксплуатируются самолеты, перевозящие пассажиров; имеются проекты авиалайнеров на 1000 пассажиров. Аварии и катастрофы на таких авиалайнерах представляют угрозу для жизни большого количества людей, поэтому повышению безопасности прлетов и выживаемости пассажиров при авариях и катастрофах на самолетах гражданской авиации придается первостепенное значение.

74 течь топлива при разрушении трубопроводов высокого давления, течь в гидросистеме или маслосистеме самолета; разрушение двигателя, обрыв лопаток турбины, прогар камеры сгорания и т.п.; разрушение трубопроводов системы обогрева и кондиционирования; взрыв топливных баков в результате удара молнии в самолет; различные механические воздействия - удар конструкции самолетов и вертолетов при столкновении с преградами, при грубой посадке, особенно при посадке с убранными шасси, боевое поражение и т.п.

75 Все пассажирские самолеты оснащены эффективными бортовыми автоматическими средствами тушения пожара, которые предназначены для ликвидации пожара во внутренних отсеках самолета, возникшего в полете и вызванного отказами в работе основных систем самолета. Пожары, возникшие на земле, вне конструкции самолета ликвидируются наземными средствами тушения. Пожароопасными отсеками на самолетах и вертолетах являются; отсеки топливных баков; отсеки силовых установок; багажный и технический отсеки; шасси; отсек редуктора несущего винта - у вертолета.

76 Наибольшую пожарную опасность представляют отсеки топливных баков, запас топлива, в которых на современных самолетах достигает т. В качестве топлива применяется керосин с температурой вспышки около 30°С. Особенно опасными являются пожары, вызванные разрушением топливных баков при взлете или посадке. Топливо разбрызгивается на значительное расстояние, площадь пожара достигает нескольких сотен квадратных метров ( м 2 и более) в течение 1-2 мин. Огнестойкость конструкции самолетов и вертолетов очень маленькая. За 23 мин огонь может привести к необратимым изменениям в конструкции самолета и к его разрушению. Поэтому при ликвидации пожара в первую очередь необходимо принять меры к эвакуации людей, защите фюзеляжа самолета и крыльевых топливных баков от действия огня. Пожары могут сопровождаться взрывами топливных баков.

77 Обстановка особенно усложняется, если пожар на самолете происходит при работающих двигателях. В этом случае необходимо принять меры к их выключению путем подачи огнетушащих составов во входное устройство двигателей или путем механического прекращения подачи топлива к ним. Наземные пожары в отсеках силовых установок менее опасны, чем пожары пролитого топлива, так как горючие жидкости в них находятся в меньших количествах, горение происходит при ограниченном газообмене, конструктивные материалы более огнестойки по сравнению с другими отсеками. Прекращение горения достигается перекрытием дроссельного и пожарных кранов двигателя и подачей огнетушащих средств в подкапотное пространство. Наименее опасным для конструкции самолета является пожар внутри двигателя, вызванный неплотным прикрытием дроссельного крана, так как внутренние полости двигателей выполнены из жаропрочных сплавов.

78 Для тушения необходимо поставить сектор газа в положение «Стоп», перекрыть пожарный кран и сделать холодную прокрутку двигателя, Пожары в багажных и технических отсеках развиваются менее интенсивно, чем в других. Они сопровождаются задымле» нием отсеков и проникновением дыма и продуктов пиролиза в пассажирский салон и кабину пилотов, так как они имеют общую систему вентиляции. При тушении таких пожаров необходимо принять экстренные меры к эвакуации людей. Интенсификации развития пожаров в технических отсеках могут способствовать взрывы сосудов высокого давления (гидроаккумуляторов, кислородных баллонов и т.п.), разрушения аккумуляторов. Пожары в багажных и технических отсеках могут быть ликвидированы экипажем ручными огнетушителями. Для подачи огнетушащих составов в полу пассажирского салона предусмотрены специальные люки. Кроме того, в них могут подаваться огнетушащие составы от наземных средств тушения через люки, находящиеся снаружи самолета.

79 Пожары шасси, вызванные перегревом тормозных колодок при резком торможении самолета, являются наименее опасными, так как мала вероятность переброса пламени на фюзеляж самолета. Для их ликвидации требуется наименьшее количество огнетушащих средств. Эвакуация людей из горящего самолета производится через опециальные двери и люки, однако при аварии их может заклинить, поэтому на современных самолетах предусмотрены места для вскрытия обшивки самолета. Развитие пожаров на железнодорожном и шоссейном транспорте. Причины пожаров на железнодорожном транспорте примерно аналогичны причинам пожаров на судах. Процесс горения в купе железнодорожного вагона сопровождается сильным шдымлением, которое по системе вентиляции проникает в смежные помещения. Скорость роста температуры в купе будет определяться мощностью источника зажигания, его расположением относительно пожарной нагрузки, пожарной нагрузкой, ее физико-химическими свойствами и газообменом. Большое влияние на характер развития пожара будет оказывать газообмен; например, пожар в купе при приоткрытом окне, открытой двери в коридор и открытых одном-двух окнах в коридоре будет существенно отличаться от пожара в купе при закрытых окне и двери.

80 На шоссейном транспорте наиболее опасными являются пожары с разливом горючих жидкостей вокруг транспортных средств, так как возрастает вероятность попадания и воспламенения их внутри пассажирского салона. Неисправности топливной системы вызывают пожар в моторном отсеке, который обнаруживается визуально на ранней стадии. В этом случае эвакуация людей из салона может быть произведена раньше, чем пламя распространится на него.

81 СПАСИБО за внимание