3.2. Эмпирические методы расчета теплового потока в ограждения

Эти методы целиком и полностью базируются на эмпирических формулах, которые представляют собой зависимость теплового потока от средней температуры газовой среды в помещении или от времени.

Применение эмпирических формул ограничивается условиями, при которых велись исследования теплообмена при пожаре (к этим условиям относятся вид и количество горючего материала, число и размеры про­емов, свойства материала ограждений, размеры помещений и др.).

Первую группу таких формул представляют зависимости, получен­ные на основании результатов исследований М.П. Башкирцева:

при Т_o<T_m<333 К

, (3.2)

при Т_т >333 К

, (3.3)

где а = 0,8 К¹; α₁ =4,07 Вт/м²; α₂ = 11,6 Вт/м²; b₁ =0,00065 К^-2;

п = 0,0023 К^-1; F = F_CT + F_пот + F_nол - суммарная площадь поверхностей ог­раждений (стен потолка, пола), м²; Т_т - средняя температура газовой

среды; T_о - температура среды перед пожаром; Q_w - суммарный тепловой по­ток в ограждения, Вт. Эти формулы были получены на основе исследования пожаров в помещениях объемом от 2,5 до 6000 м³ с ограждающими конструкциями из кирпича и бетона. В опытах сжигались горючие жидкости (дизельное топливо, бензин, спирты).

Позднее под руководством проф. Ю.А. Кошмарова адъюнктами

С.И. Зерновым, B.C. Козловым и B.C. Агаповым были проведены исследо­вания пожаров в помещении объемом V = 200 м³ с ограждениями из кир­пича и бетона. В опытах сжигались древесина и органическое стекло. По­лученная при этом зависимость для определения потоков тепла Q_w дает результаты, близкие к тем, которые следуют из вышеприведенных формул.

Вторая группа эмпирических формул для расчета тепловых потоков в ограждения была получена И.С. Молчадским. Эти формулы позволяют вычислить тепловые потоки отдельно в вертикальные стены, потолок (пе­рекрытие) и пол. Суммарный тепловой поток есть сумма потоков тепла в стены, потолок и пол, т.е.

, (3.4)

(3.5)

где

где _ст, _пот, _пол - средние коэффициенты теплоотдачи соответственно для стен, потолка и пола, кВт•м² •К^-1; Т_т - среднеобъемная температура среды, К; Т₀ - начальная температура, К₁

Значения приведенных коэффициентов теплоотдачи вычисляются по эмпирическим формулам:

, (3.6)

, (3.7)

, (3.8)

где ,

G - количество (масса) горючего материала, приходящегося на 1 м² суммарной площади поверхностей всех ограждающих конструкций (удельная горючая нагрузка), кг•м^-2; М - масса горючего материала, находящегося в помещении, кг.

Приведенные здесь формулы были установлены на основе данных, полученных при исследовании пожаров в помещениях объемом от 60 до 200 м³ с ограждениями из бетона и кирпича. В опытах сжигалась древеси­на (G = 0,8÷11 кг/м²). Более подробные сведения об этих опытах приведены в работе [3].

Третью группу эмпирических формул представляют зависимости тепловых потоков в стены, потолок и пол от времени:

, (3.9)

, (3.10)

, (3.11)

где F_ст, F_noт, F_nол - площади стен, потолка и пола соответственно, м².

Значения величин q* и * зависят от удельной горючей нагрузки G:

, (3.12)

, (3.13)

, (3.14)

, (3.15)

, (3.16)

,

где .