IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Важной проблемой является исследование динамики концентраций дымовых газов с учетом неравномерности их распределения высоте помещения в начальной стадии пожара.

В вентиляции для оценки неравномерности распределения газа по высоте помещения используется коэффициент [1]:

, (1)

где c – концентрация газа в рабочей зоне, мг/м³; c_п - концентрация газа в приточном воздухе, мг/м³; c_ух –концентрация газа в удаляемом из помещения воздухе, мг/м³.

Для некоторых производствm_г приведен в работах [1, 2]. Используем коэффициент m_г для оценки неравномерности распределения дымовых газов по высоте помещения.

Выразим концентрацию дымовых газов в удаляемом воздухе через m_г:

. (2)

Рассмотрим систему из 2 сообщающихся между собой объемов помещения, приведенную на рис. 1.

Рис. 1. Схема взаимодействия двух объемов помещения.

L^в - объем вытяжки из первого и второго объема помещения соответственно, м³/с; L^п - объем притока в первый и второй объем помещения соответственно, м³/с; L₁₂ - объем воздуха, перетекающего из первого объема во второй, м³/с; G(t)– интенсивность выделения дымовых газов, мг/с.

Составим 2 уравнения материального баланса по дымовым газам, соответствующие каждому объему:

, (3)

где t – время, с; А – средний по помещению коэффициент турбулентного обмена м²/с; S –площадь помещения, м²; l –расстояние между центрами объемов, м; V – величины объемов, м³.

Подставляя значение c_ухиз выражения (2) в уравнения (3) получим:

. (4)

Преобразуя уравнения (4), получим систему неоднородных дифференциальных уравнений:

(5)

Начальным условием для решения системы (5) является: t=0, c₁=c₁₀, c₂=c₂₀.

Решая аналитически систему (5) получим:

, (6)

. (7)

Используем полученные результаты для расчета изменения концентраций дымовых газов в помещении длинной 10м, шириной 6м и высотой 5м. Помещение было разделено на два объема высотой 4м и 1м. Объем притока в первый объем составлял 720 м³. Интенсивность выделения дымовых газов составляла 100 мг/cм³. Средний коэффициент турбулентного обмена принимался равным 0,35 м²/с [4].

Результаты расчетов изменение концентраций дымовых газов в объемах по зависимостям (6) и (7) приведены на рис. 2.

Рис.2. Изменение концентраций дымовых газов в объемах. 1, 2 – концентрация в первом и втором объеме соответственно.

Таким образом, разработанный подход позволяет изучить концентрации дымовых газов в помещении с учетом коэффициента неравномерности их распределения по высоте помещения.

Библиографический список

1. Бенодекар Р.В. Численный расчет обтекания выступов на плоскости / Р.В. Бенодекар, А.Дж.Г. Годдард, А.Д. Госман, Р.И. Исса // Аэрокосмическая техника. - 1986. -Т.4, № 2. - С. 125-134.

2. Бодров В.И. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, А.Г. Егизаров, Е.С. Козлов. Н. Новгород: Энергоиздат, 1995.-129 с.

3. Бриджмен П.В. Анализ размерностей / П.В. Бриджмен. Пер. с англ. М.- Л.: ОНТИ.- 1934.-412 с.

4. Ахмедов Р.Б. Аэродинамика закрученной струи / Р.Б. Ахмедов. - М.: Энергия, 1977. – 240 с.

Код для цитирования: Скопировать