Розробка методу і технічних засобів забезпечення безпеки людей при пожежах у метрополітені

 , (12)

де  ,  ,  ,  - сіткові числа Фур'є;  ,  і  - сіткові числа Рейнольдса, Нуссельта і Стантона.

Проведеними розрахунками показано, що після припинення пожежі виникає високотемпературна теплова хвиля.

Запропоновано аналітичний вираз вирішення задачі розрахунку розподілу летких продуктів згоряння у об'ємі тунелю:

  (13)

 

де ψ – коефіцієнт дифузії летких продуктів згоряння у повітрі; η – теплота згоряння одиниці маси матеріалів у вогнищі пожежі на одиницю маси кисню, що вступив у реакцію горіння.

 

Таблиця 1

Результати апроксимації динаміки зміни температури у вогнищі пожежі функцією

 

Відповідно до цього виразу дальність і тривалість поширення компонентів летких продуктів згоряння може перевищувати ці показники для теплового потоку поширення.

Розроблено алгоритм моделювання динаміки ЗУП у вентиляційній мережі метрополітену.

У третьому розділі наведено результати експериментальних досліджень режимів роботи системи тунельної вентиляції в умовах пожежі у підземних спорудах метрополітену.

У 1991 р. Ленінградською філією ВНДІПО МВС СРСР виконано роботу з розроблення аварійних режимів роботи системи тунельної вентиляції на випадок пожежі на станціях і перегонах ліній Київського метрополітену.

За минулі роки виявлено недоліки запропонованих аварійних вентиляційних режимів. Головним з них є неефективність димовидалення. Це показали як навчання із застосуванням димоутворюючих речовин, так і реальні пожежі, тому було поставлено задачу – визначити ефективність існуючих аварійних режимів вентиляції на прикладі Київського метрополітену.

Дослідження режимів роботи системи тунельної вентиляції при можливих пожежах у підземних спорудах метрополітену складалося з кількох етапів.

На першому етапі було проведено повітряно-депресійну зйомку ліній Київського метрополітену відповідно до вимог наявних нормативних документів і даних літературних джерел (табл. 2).

Аналіз результатів вимірювань показав, що:

як на платформі, так і на першій колії швидкість руху повітря мала (від 0 до 0, 12 м/с) ;

застійна зона займає близько 90% усієї площі платформи і ділянок шляху, що примикають до неї;

на станцію надходить і відводиться від неї повітря з швидкістю близько 8 м3/с (або 28 тис. м3/годину) ;

як платформа, так і прилеглі до неї ділянки перегінних тунелів характеризуються невеликими значеннями депресії.

Це свідчить про низьку стійкість системи провітрювання. Іншими словами, можливе перекидання вентиляційного потоку. Тому розглянутий аварійний режим не можна визнати задовільним.

На другому етапі з використанням розробленого алгоритму моделювання динаміки ЗУП було створено методику комп'ютерного моделювання, з її допомогою проводили моделювання аварійних режимів.

Базою даних для моделі служили заміряні параметри вентиляційних установок і значення аеродинамічного опору елементів вентиляційної системи. Останні обчислювалися за формулою

 

 

де r – аеродинамічний опір елемента вентиляційної мережі;

h – заміряне значення депресії відповідного елемента, Па;

Q – заміряне значення витрати повітря на ділянці розглянутого елемента, м3/с.

 

Таблиця 2

Результати вимірювання витрати повітря на станції “Політехнічний інститут”

Місце заміру Швидкість руху повітря, м/с Витрата повітря,

м3/с Напрямок руху повітря

максимальна середня

Пункт № 1 0 0 0 -

Пункт № 2 0, 22 0, 12 1, 56 від станції

Пункт № 3 0, 64 0, 48 6, 24 від станції

Пункт № 4 0, 72 0, 5 6, 5 до станції

Ескалатор 0, 22 0, 11 1, 54 до станції

Платформа 0, 1 0, 05 - -

 

 

Таблиця 3 – Показники варіантів моделювання

Показники Варіанти

1 2 3 4 5 6

Витрата повітря в ескалаторному ходку, м3/с

Те ж у% 19, 1

100 15, 0

79 28, 2

148 29, 7

155 9, 6

50 11, 7

61

Надходження повітря на станцію, м3/с

Те ж у% 93, 1

100 93, 6

101 76, 4

82 155, 7

167 90, 7

97 90, 1

97

Депресія між зовнішньою поверхнею і нижньою частиною ескалаторного ходка, Па 179, 5 109, 8 390, 3 431, 5 45, 1 67, 7

 

На даному етапі також з'ясовували причини низької ефективності існуючих аварійних режимів і проводили пошук більш ефективних.

Методом комп'ютерного моделювання і натурних експериментів виявлено причини низької ефективності нині діючих аварійних вентиляційних режимів. Основні з них такі:

- непогодженість роботи вентиляційних установок, що виражається у тому, що в одних випадках вони спрямовують повітряні потоки назустріч одна одній, а в інших – працюють на «розрив» повітряного потоку. В обох випадках вони заважають одна одній, а ефективність використання повітря становить лише 3-10%;

- велика тривалість перехідних аеродинамічних процесів при встановленні аварійних режимів, що пояснюється так. Маса повітря, що міститься в перегінних тунелях між двома сусідніми станціями, становить 60000-100000 кг, а сили, що діють на нього при існуючих аварійних режимах, знаходяться в межах 3-15 кг. Через малу величину останніх і вплив інерційних сил тривалість перехідних процесів досягає 2-3 годин, що неприпустимо при пожежах.

Основні результати моделювання наведено в табл. 3 (див. С.