WEB-ресурс научно-практических конференций

Михайлов Д.В.

Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Україна

СУЧАСНІ НАУКОВІ ПІДХОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРОТИПОЖЕЖНОГО ЗАХИСТУ ОБ'ЄКТІВ ПРОМИСЛОВОСТІ УКРАЇНИ

В Україні функціонує понад 1,5 тис. пожежонебезпечних об'єктів, на яких зосереджено близько 13 млн. тонн твердих і рідких пожежонебезпечних речовин. Підвищується ризик виникнення надзвичайних ситуацій у центральних, східних і південних регіонах України, де знаходиться значна кількість хімічних, нафто- і газопереробних, коксохімічних, металургійних та машинобудівних підприємств, розгалужена мережа нафто-, газопроводів та експлуатація нафто- і газопромислів. Більшість підприємств усіх галузей промисловості працює на морально застарілому обладнанні, а найбільш ризиковою щодо небезпеки виникнення пожеж є вугільна промисловість України.

Неможливість відмовитися від більшості потенційно небезпечних технологій та істотно скоротити обсяги використання горючих рідин спричиняє необхідність розвитку нових підходів до забезпечення протипожежного захисту об'єктів промисловості України.

У цьому зв'язку особливо актуальними стають дослідження, спрямовані на можливість оцінки рівня пожежної небезпеки, варіації технічних заходів щодо протипожежного захисту, моделювання з метою оцінки ефективності пожежної безпеки. Через складність і небезпеку проведення масштабних фізичних експериментів найкращим методом проведення подібних досліджень є розробка математичних моделей з подальшим проведенням з їх допомогою чисельних експериментів. Як показує світова практика, об'єм математичного моделювання при дослідженні явищ, що супроводжують пожежу, неухильно росте, однак на сьогоднішній день практично відсутні дослідження закономірностей взаємодії вентиляційних потоків з конвективними потоками від джерел теплоти при пожежі в приміщенні.

У більшості діючих нормативних документів по пожежній безпеці закладені спрощені методики розрахунку, що не відображають складну термогазодинамічну картину реальної пожежі. Разом з тим точність і наукова обґрунтованість методу розрахунку тепломасообміну в умовах початкової стадії пожежі є ключовими принципами, що дають гарантію одержання надійних результатів, які використовуються при рішенні завдань забезпечення безпеки людей, при виборі типів, параметрів і місць розміщення датчиків систем протипожежної безпеки, а також при проведенні ефективних протипожежних заходів. Складність розробки такого методу полягає в багатофакторності і нелінійності завдання, у тому, що реальна пожежа як неконтрольоване горіння є не вивченим до кінця теплофізичним процесом, що супроводжується зміною хімічного складу та параметрів газового середовища приміщення. Турбулентний конвективний і променистий тепломасообмін у вогнищі горіння, теплообмін між гарячими газами та конструкціями приміщення ускладнюються тепломасообміном з навколишнім середовищем через отвори та внаслідок роботи систем механічної приточно-витяжної вентиляції, димовидалення та пожежогасіння, що приводить до істотної неоднорідності температурних, швидкісних і концентраційних полів продуктів горіння в об'ємі приміщення.

Для створення математичних моделей руху повітря в приміщенні необхідно використовувати рівняння Навье-Стокса. Важливою складовою частиною створення моделі є вибір моделі турбулентності. При чисельнім моделюванні в'язких повітряних течій необхідна розробка адекватних спрощених газодинамічних моделей і ефективних чисельних методів рішення відповідних математичних завдань, які дозволять одержати стійке рішення з досить високою точністю.

В основу математичної моделі розрахунку параметрів поширення пожежі покладено нестаціонарні двомірні рівняння збереження маси, імпульсу та енергії в ейлерових координатах, усереднені по Рейнольдсу. Початковими умовами для рішення рівнянь математичної моделі є: початковий розподіл швидкостей, тисків і температур повітря по приміщенню. Граничні умови визначаються геометрією приміщення, повітряними потоками на границях, умовами непроникності поверхонь устаткування та будівельних конструкцій, рівністю нулю швидкості на поверхнях і теплообміном на поверхнях.

Комплекс розробленої комп'ютерної системи підтримки прийняття рішення для вибору типу системи автоматичного пожежогасіння, пожежних датчиків і схеми їхнього розміщення дозволяє за наявними об'ємно-планувальними характеристиками приміщення, кількістю, типом та розміщенням пожежного навантаження визначити шляхи найбільш імовірного поширення пожежі шляхом математичного моделювання динаміки поширення небезпечних факторів пожежі з урахуванням впливу вентиляційних потоків як усередині приміщення, так і за його межами (у віконних прорізах), а також визначити найбільш підходящі для установки в цьому приміщенні типи пожежної сигналізації, систем автоматичного пожежогасіння та схему їхнього розміщення.

Висновки. Отримані у процесі досліджень з розробки комп'ютерної моделі пожежі у приміщенні з наявністю вентиляційних потоків повітря результати можуть стати основою рекомендацій з оптимізації способів і засобів пожежної безпеки конкретних об'єктів. Вони дозволять обґрунтовувати застосування тих або інших рішень при розробці систем протипожежного захисту різних приміщень на стаціонарних або рухомих об'єктах, розробляти нові програмні продукти в області їхнього протипожежного захисту.

Список літератури:

1. Моделирование пожаров и взрывов /Под ред. Н.Н.Брушлинского и А.Я. Корольченко. – М.: Пожнаука, 2000. – 383 с.

2. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности: Монография. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 336 с.