Лекция Термодинамический анализ пожара

Первый режим реализуется на этапе возрастания температуры и убывания плотности. При этом режиме dp_m/dτ<0. С учетом этого обстоятельства из уравнения (1.20) следует, что G_в +ψr, т. е. количество ухо­дящих через проемы газов больше, чем количество поступающего воздуха вместе с количеством перешедших в газообразное состоя­ние сгораемых материалов. Различие тем значительнее, чем выше скорость нарастания температуры в объеме помещения.
Второй режим — это режим, при котором температура (и плотность) газа в помещении изменяются со временем незначительно, т.е. dp_m/dτ0. При этом режиме имеем G_B+ψGг. Этот режим называют квазистационарным (иногда установившимся). При квазистацио­нарном режиме расход уходящих газов приблизительно равен сумме расхода поступающего воздуха и скорости выгорания.


Третий режим — это режим снижения температуры (и повышения плотности) газа. При третьем режиме dpm/dT>0. Из (1.20) следует, что G_B+ψ>G_г, т. е. количество уходящих газов G_r меньше, чем количество поступающего воздуха вместе с количест­вом выгорающих веществ в единицу времени.
б) Уравнение баланса кислорода. Рассматривается то же самое помещение (см. рис. 1.1). Масса кислорода т1 в момент τ вычисля­ется по формуле
где х1 — среднеобъемная концентрация кислорода в момент τ,
По истечении малого промежутка времени dτ масса кислорода изменяется на малую величину, равную: dm1=d(p_mVx₁).
Количество кислорода, израсходованного за время dτ на горе­ние, составит величину, равную η₁ψL₁dτ, где L₁ — масса кислорода, необходимая для сгорания единицы массы горючего материала, кг/кг; η₁ — коэффициент полноты сгорания. Количество кислорода, поступившего вместе с наружным воздухом в помещение за время dτ, составит величину, равную G_BX_1Bdτ, где х_1в — концентрация кис­лорода в наружном воздухе (х_1в0,23). Количество кислорода, ушедшего из помещения вместе с покидающими помещение газами, равно G_гx_1гdτ, где x_1г — концентрация кислорода в уходящих газах. Концентрация кислорода в уходящих газах в общем случае может отличаться от среднеобъемной. В реальных условиях
т. е. x_1г ≤ x₁ (обычно отличие n₁ от единицы незначительное).

Это уравнение можно преобразовать к следующему виду:
(1.21) Уравнение (1.21) называют уравнением баланса кислорода.
Левую часть уравнения (1.21) можно преобразовать с учетом уравнения (1.20) следующим образом:
Подставляя полученное выражение в уравнение (1.21), получим уравнение баланса кислорода в следующем виде;

в) Уравнение баланса продукта горения. При горении образу­ются опасные для человека продукты, такие, как углекислый газ СО₂, оксид углерода СО и т. д. В момент времени τ масса какого-либо продукта сгорания в помещении определяется по формуле
где x₂—среднеобъемная концентрация рассматриваемого продукта сгорания.
За время, равное dτ, масса этого продукта изменится на вели­чину
Количество продукта, которое образуется за время dτ, равно ηψL₂dτ, где L₂ — количество продукта, образующегося в результате сгорания единицы массы вещества. Количество продукта, уходяще­го за время dτ с газами из помещения, равно G_гx_2гdτ, где х_2г — кон­центрация продукта в уходящих газах. Концентрация продукта в уходящих газах в общем случае может отличаться от среднеобъ­емной. Обычно х₂г/х₂=n2≥1. Некоторое количество рассматривае­мого продукта может содержаться в окружающей атмосфере и по­ступать в помещение вместе со свежим воздухом. Количество про­дукта, поступающего за время dτ с воздухом, составляет величину, равную G_вx_2вdτ, где x_2в — концентрация продукта в окружающей среде.
Согласно закону сохранения массы, алгебраическая сумма по­токов массы продукта должна равняться изменению массы этого продукта в помещении, т. е.
Это уравнение можно преобразовать:
(1.22)
Уравнение (1.22) называется уравнением баланса продукта сгорания. С учетом уравнения (1.20) его можно записать в следу­ющей форме:

Для тех продуктов сгорания, которые не содержатся в окружаю­щей атмосфере (или их содержание пренебрежимо мало), уравне­ние (1.22) упрощается и принимает следующий вид: