1.3. Результаты реализации математической модели.

Расчеты производились с использованием персонального компьютера IBM совместимый ПК со следующими характеристиками: процессор Intel Pentium III, ОС Windows XP; видеокарта NVIDIA GeForce FX 5200; разрешение экрана 1024х768 точек на дюйм, ОЗУ 256 Мб.

Программа INTMODEL реализует описанную выше математическую модель и предназначена для расчета динамики пожара жидких и твердых горючих веществ и материалов в помещении, имеющем от одного до девяти проемов в вертикальных ограждающих конструкциях. От известных аналогов программа отличается тем, что позволяет учитывать вскрытие проемов, работу систем механической вентиляции и объемного тушения пожара инертным газом, а также учитывать кислородный баланс пожара, позволяет рассчитывать концентрацию окиси и двуокиси углерода, задымленность помещения и дальности видимости в нем.

Управление программой INTMODEL осуществляется с помощью системы экранных меню, которая состоит из главного меню и подменю более низких уровней, образующих древовидную иерархическую структуру.

Каждое меню состоит из пунктов. Выбор нужного пункта производится клавишами с изображением стрелок, а его выполнение клавишей Enter. Клавиша Esc осуществляет выход из текущего подменю и возврат в предыдущее, а клавиша F1 вызывает на экран контекстно-зависимый справочник. При нажатии клавиши F2 программа переходит в режим калькулятора, изображение которого появляется на экране.

Нижняя строка экрана всегда содержит информацию, напоминающую о доступных в данный момент оперативных клавишах и их назначении. При работе с манипулятором «мышь» его левая кнопка соответствует клавише Enter, правая кнопка – клавише Esc, а одновременное нажатие левой и правой кнопок – клавише F1. средняя кнопка «мыши» не используется.

При работе с системой меню в нижнее части экрана всегда содержится строка подсказки, раскрывающая назначение текущего пункта меню. При смене пункта строки подсказки меняются автоматически.

В некоторых ситуациях программа требует от пользователя подтверждения его действий, выдавая при этом соответствующий запрос. Для ответа «Да» используется клавиша Enter или левая кнопка «мыши» (выполнить операцию), а для ответа «Нет» - клавиша Esc или правая кнопка «мыши» (отменить операцию и продолжить работу).

При работе с программой требуется задать исходные данные, произвести расчет, просмотреть на экране полученные результаты в виде таблиц или графиков и на основе их анализа сделать соответствующие выводы применительно к конкретной решаемой задаче. Последний этап (анализ результатов и принятие решений) может быть осуществлен только пользователем, сама же программа является объективным инструментом, многократно облегчающим и ускоряющим решение задачи.

Результаты расчетов газовой среды, площади пожара и координат плоскости равных давлений (ПРД) сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Параметры газовой среды, площадь пожара и координаты плоскости равных давлений (ПРД) от времени.

Время τ, мин	Т-ра Tm , °С	Конц. О2, масс, %	Конц. СО, масс, %	Конц. СО2, масс, %	Задымл. μm, Нп/м	Плотн. ρm, кг/м3	Пл. гор. FГ, м2	Коорд. ПРД y*, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	20	23	0	0	0	1,2053	0	0,95
1	22	22,98	0,001	0,004	0,008	1,1974	0,57	-4,85
2	37	22,809	0,009	0,035	0,067	1,1384	2,28	-6,74
3	75	22,286	0,035	0,129	0,219	1,0149	5,13	-6,62
4	142	21,12	0,094	0,342	0,509	0,8517	9,09	-5,24
5	227	18,977	0,204	0,745	1,247	0,7067	13,99	-1,64
6	277	16,118	0,367	1,339	4,049	0,6427	19,32	0,53
7	269	13,69	0,538	1,965	11,899	0,6523	24,63	1,05
8	239	12,089	0,692	2,525	24,877	0,6903	29,73	1,17
9	209	11,069	0,824	3,008	39,958	0,7332	34,44	1,15
10	184	10,374	0,94	3,43	54,738	0,7727	38,77	1,16
11	165	9,865	1,043	3,808	68,147	0,8072	42,77	1,13
12	149	9,472	1,137	4,151	79,834	0,8368	46,49	1,09
13	137	9,155	1,223	4,467	89,796	0,8623	49,98	1,05
14	126	8,892	1,304	4,762	98,173	0,8843	53,28	1,02
15	118	8,667	1,38	5,04	105,149	0,9035	56,41	1
16	111	8,472	1,452	5,303	110,914	0,9203	59,41	0,98
17	105	8,301	1,521	5,553	115,647	0,9352	62,28	0,96
18	99	8,149	1,586	5,792	119,501	0,9484	65,04	0,94
19	95	8,013	1,649	6,022	122,618	0,9601	67,71	0,93
20	91	7,89	1,71	6,243	125,121	0,9707	70,23	0,91
21	87	7,779	1,768	6,456	127,091	0,9803	72,45	0,9
22	84	7,679	1,824	6,661	128,595	0,9892	74,49	0,9
23	81	7,588	1,878	6,858	129,698	0,9973	76,41	0,89
24	79	7,505	1,93	7,048	130,465	1,0047	78,21	0,88
25	76	7,429	1,981	7,232	130,953	1,0115	79,93	0,87
26	74	7,358	2,03	7,411	131,214	1,0177	81,57	0,86
27	72	7,293	2,077	7,584	131,291	1,0235	83,15	0,86
28	70	7,232	2,123	7,752	131,221	1,0288	84,66	0,85
29	69	7,175	2,168	7,915	131,034	1,0337	86,12	0,85
30	67	7,121	2,211	8,075	130,758	1,0382	87,54	0,84
31	66	7,071	2,254	8,23	130,413	1,0425	88,91	0,84
32	65	7,024	2,295	8,381	130,018	1,0464	90,24	0,83
33	63	6,979	2,336	8,529	129,586	1,05	91,53	0,83
34	62	6,937	2,375	8,674	129,13	1,0535	92,79	0,83
35	61	6,897	2,414	8,815	128,659	1,0567	94,02	0,82
36	60	6,858	2,452	8,953	128,181	1,0597	95,22	0,82
37	60	6,817	2,49	9,091	127,547	1,0615	96,39	0,79
38	59	6,778	2,527	9,226	126,855	1,0629	97,53	0,8
39	59	6,744	2,562	9,357	126,253	1,0645	98,65	0,8
40	58	6,713	2,597	9,484	125,711	1,0662	99,75	0,8
41	58	6,684	2,632	9,609	125,216	1,0679	100,83	0,8
42	57	6,657	2,665	9,731	124,762	1,0694	101,89	0,8
43	57	6,631	2,698	9,851	124,345	1,0709	102,94	0,79
44	56	6,606	2,73	9,969	123,963	1,0723	103,97	0,79
45	56	6,583	2,762	10,085	123,613	1,0737	104,98	0,79
46	56	6,56	2,793	10,199	123,293	1,0749	105,98	0,79
47	55	6,539	2,824	10,312	123,003	1,0761	106,96	0,79
48	55	6,518	2,854	10,422	122,74	1,0772	107,94	0,79
49	55	6,498	2,884	10,531	122,503	1,0783	108,9	0,78
50	54	6,479	2,913	10,638	122,29	1,0793	109,84	0,78
51	54	6,46	2,942	10,743	122,1	1,0803	110,78	0,78
52	54	6,442	2,971	10,847	121,931	1,0812	111,71	0,78
53	53	6,425	2,999	10,949	121,783	1,082	112,62	0,78
54	53	6,409	3,026	11,05	121,653	1,0829	113,53	0,78
55	53	6,393	3,053	11,149	121,541	1,0836	114,43	0,78
56	53	6,377	3,08	11,247	121,445	1,0844	115,31	0,78
57	52	6,362	3,107	11,344	121,364	1,0851	116,19	0,78
58	52	6,348	3,133	11,439	121,298	1,0858	117,07	0,78
59	52	6,333	3,158	11,533	121,245	1,0865	117,93	0,77
60	52	6,32	3,184	11,625	121,204	1,0871	118,78	0,77
61	52	6,306	3,209	11,717	121,176	1,0877	119,63	0,77
62	52	6,293	3,234	11,807	121,157	1,0883	120,47	0,77
63	51	6,281	3,258	11,896	121,149	1,0888	121,31	0,77
64	51	6,268	3,282	11,984	121,151	1,0894	122,13	0,77
65	51	6,256	3,306	12,07	121,161	1,0899	122,95	0,77
66	51	6,245	3,329	12,156	121,179	1,0904	123,77	0,77
67	51	6,233	3,352	12,24	121,204	1,0909	124,58	0,77
68	51	6,222	3,375	12,324	121,237	1,0913	125,38	0,77
69	50	6,211	3,398	12,406	121,276	1,0918	126,17	0,77
70	50	6,201	3,42	12,488	121,321	1,0922	126,96	0,77
71	50	6,19	3,442	12,568	121,371	1,0926	127,75	0,77
72	50	6,18	3,464	12,648	121,427	1,0931	128,53	0,77
73	50	6,17	3,485	12,726	121,488	1,0935	129,3	0,76
74	50	6,161	3,506	12,803	121,553	1,0938	130,07	0,76
75	50	6,151	3,527	12,88	121,622	1,0942	130,84	0,76
76	50	6,142	3,548	12,956	121,694	1,0946	131,6	0,76
77	50	6,133	3,569	13,03	121,77	1,0949	132,35	0,76
78	49	6,124	3,589	13,104	121,85	1,0953	133,11	0,76
79	49	6,115	3,609	13,177	121,932	1,0956	133,85	0,76
80	49	6,106	3,629	13,25	122,017	1,0959	134,59	0,76
81	49	6,097	3,648	13,321	122,105	1,0963	135,33	0,76
82	49	6,089	3,668	13,391	122,194	1,0966	136,07	0,76
83	49	6,081	3,687	13,461	122,286	1,0969	136,79	0,76
84	49	6,073	3,705	13,53	122,38	1,0972	137,52	0,76
85	49	6,065	3,724	13,598	122,475	1,0975	138,24	0,76
86	49	6,057	3,743	13,666	122,572	1,0977	138,96	0,76
87	49	6,049	3,761	13,732	122,671	1,098	139,67	0,76
88	49	6,042	3,779	13,798	122,77	1,0983	140,38	0,76
89	48	6,034	3,797	13,863	122,869	1,0986	141,03	0,76
90	48	6,027	3,814	13,927	122,963	1,0988	141,61	0,76
91	48	6,02	3,832	13,991	123,046	1,0991	142,15	0,76
92	48	6,013	3,849	14,053	123,119	1,0994	142,66	0,76
93	48	6,007	3,866	14,114	123,181	1,0997	143,13	0,76
94	48	6,001	3,882	14,175	123,231	1,1	143,58	0,76
95	48	5,995	3,898	14,235	123,271	1,1002	144	0,76
96	48	5,989	3,915	14,294	123,301	1,1005	144,41	0,76
97	48	5,984	3,93	14,352	123,322	1,1008	144,79	0,76
98	48	5,979	3,946	14,409	123,334	1,101	145,15	0,76
99	48	5,973	3,961	14,465	123,338	1,1013	145,5	0,76
100	48	5,969	3,977	14,52	123,335	1,1015	145,82	0,76
101	48	5,964	3,992	14,575	123,325	1,1018	146,13	0,76
102	47	5,959	4,006	14,629	123,309	1,102	146,42	0,76
103	47	5,955	4,021	14,682	123,288	1,1022	146,7	0,75
104	47	5,951	4,035	14,734	123,262	1,1024	146,96	0,75
105	47	5,947	4,049	14,785	123,232	1,1027	147,21	0,75
106	47	5,943	4,063	14,836	123,198	1,1029	147,45	0,75
107	47	5,939	4,077	14,886	123,161	1,1031	147,67	0,75
108	47	5,936	4,09	14,935	123,12	1,1033	147,87	0,75
109	47	5,932	4,103	14,983	123,076	1,1035	148,07	0,75
110	47	5,929	4,116	15,03	123,03	1,1036	148,25	0,75
111	47	5,926	4,129	15,077	122,982	1,1038	148,42	0,75
112	47	5,923	4,142	15,123	122,932	1,104	148,58	0,75
113	47	5,92	4,154	15,168	122,879	1,1042	148,72	0,75
114	47	5,917	4,166	15,213	122,825	1,1043	148,85	0,75
115	47	5,915	4,178	15,257	122,77	1,1045	148,98	0,75
116	47	5,912	4,19	15,3	122,713	1,1046	149,09	0,75
117	47	5,91	4,202	15,342	122,654	1,1048	149,19	0,75
118	47	5,908	4,213	15,384	122,594	1,1049	149,27	0,75
119	47	5,906	4,224	15,425	122,534	1,1051	149,35	0,75

Из анализа полученных результатов видно, что максимальное значение температуры газовой среды в помещении 277 ºС достигается на 6 минуте развития пожара. За период развития пожара остекление окон разрушилось, т. е. T_m^max>Tок.

Среднеобъёмные концентрации оксида углерода, диоксида углерода, оптическая концентрация дыма, площадь пожара возрастают, а к концу пожара снижаются, уровень равных давлений находится в плоскости оконных проёмов. После 7 минуты концентрация кислорода в помещении снижается до значений порядка 12-11 масс. %.

Критические значения средних параметров состояния газовой среды рассчитываются по формуле Т.Г. Меркушкиной, Ю.С. Зотова, В.Н. Тимошенко:

, (1.21)

где Ф_кр - критическое значение среднего параметра состояния;

Ф_доп - предельно допустимое значение ОФП в рабочей зоне;

Ф₀ - начальное значение ОФП;

y - координата рабочей зоны, отсчитываемая от поверхности пола;

h - половина высоты помещения.

Предельно допустимые значения (ПДЗ) ОФП были установлены в результате огромного числа медико-биологических и физических экспериментов.

Табл. 1.2. Предельно допустимые значения ОФП по ГОСТ 12.1.004.

ОФП, обозначение, размерность	ПДЗ
Температура, t, °С	70
Парциальная плотность, кг·м-3: кислорода ρ1 оксида углерода ρ2 диоксида углерода ρ3 хлористого водорода ρ4	0,226 0,00116 0,11 23·10-6
Оптическая плотность дыма, μ, Непер·м-1	2,38·lПДВ-1

l_ПДВ - предельно допустимая дальность видимости, м.

Критическая продолжительность пожара по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений по ГОСТ 12.1.004 для обеспечения безопасной эвакуации людей определяется по таблице 1.1. методом интерполяции (по критическим значениям средних параметров состояния газовой среды):

=2,39 мин. - критическая температура газовой среды в рабочей зоне (у=1,9 м) =52,61 ºС, =352,61 К;

=2,45 мин. - критическая парциальная плотность кислорода в рабочей зоне (у=1,9 м) =0,244 кг/м³;

=3,90 мин. - критическая парциальная плотность оксида углерода в рабочей зоне (у=1,9 м) =0,000757 кг/м³;

=∞ мин. - критическая парциальная плотность диоксида углерода в рабочей зоне (у=1,9 м) = 0,072 кг/м³ не достигается;

=2,08 мин. - критическое значение оптической плотности дыма в рабочей зоне (у=1,9 м) Нп/м;

Минимальная критическая продолжительность пожара определена по достижению критического значения оптической плотности дыма в рабочей зоне - мин.

Необходимое время эвакуации людей из помещения с кабелями рассчитываем по формуле:

=0,8·2,08=1,697 мин. (1.22)

Время достижения пороговых значений для оборудования, конструкций:

=3,1 мин - критическая температура разрушения остекления окон на высоте 2,5 м = 85,6 °С, т.е. происходит разрушение остекления окон во время пожара;

=2,3 мин – критическое значение температуры для срабатывания тепловых извещателей ИП-103-1-F на высоте 3 м ºС;

=∞ мин - критическая температура для ЭВМ на высоте 0,8 м =381,84 ºС не достигается.