Teoria pożarów-jest poznawaniem i opisywaniem procesów rządzących powstawaniem i rozwojem pożarów. Tworzy modele i je weryfikuje, ustala metody obliczeniowe param. stanu pożaru (analityczne, numeryczne, graficzne), prowadzi eksperymenty w skali naturalnej, dokonuje obserwacji pożarów rzeczywistych, odtwarza przebiegi pożarów na podstawie śladów (np. mapa termiczna). Pożar-jest to efekt cieplny na który składają się niekontrolowane przemiany fizykochemiczne i zjawiska mechaniczne (wymiana gazowa) w określonym ukł. termodynamicznym powoduje zmianę stanu równowagi termodynamicznej tego ukł. ukł. termodynamiczny-jest to wyodrębniony obszar przestrzeni będący zbiorem obiektów makroskopowych zachowujących się zgodnie z prawami term. Stan ukł. określony jest zespołem wartości parametrów stanu. Parametry stanu pożaru-to param. termodynamiczne określające stan ukł.intensywne, temperatura, kinetyka generacji ciepła-nie zależą od ilości substancji; ekstensywne, energia wewnętrzna, objętość warstwy podsufitowej -zależne od ilości substancji. Środowisko pożarowe-to wysokoenergetyczny obszar, gęstość strumienia energii co najmniej kilku kilowatów na jedn. pow. w którym war. wymiany ciepła i masy powodują że powstałe produkty spalania ogrzane do wysokiej temperatury mające zdolność do samorzutnej dyssypacji w atmosferę. Temperatura pożaru-jest uśredniona po objętości temperatura gazów spalinowych tworzących się w środowisku pożaru. Przy pożarach zewn. temp. to średnia temp. płomienia. Pole temperatury- to zbiór wart. temp. we wszystkich punktach danego układu w danej chwili. Stan ustalony-nie następuje zmiana temp. w czasie. Stan nieustalony-wart. temp. zmieniają się w czasie. Równowaga term.- stan ukł. term. w którym wart. param. stanu nie zmieniają się. 4)Wymiana ciepła i masy w płomieniu dyfuzyjnym-strumień :ciepła zwróconego konwekcyjnie, ciepła zwróconego riadiacyjnie, ciepła wydzielonego, odpływający powietrza, produktów rozkładu, ciepła traconego konwekcyjnie, ciepła traconego radiacyjnie. Ciepło wydzielone 100% to: 30% c. tr. radiacyjnie; 65% c. tr. konwekcyjnie; 5% c. tr. przez przewodnictwo. 5)wymiana ciepła i masy w pomieszczeniu z pożarem- wszystko to co w płomieniu + strumień: c. od warst. dymu, c. tr. od ścian, gazów wypływających, c. powietrza wpływającego. Strumień ciepła-to wektor prostopadły do powierzchni izotermicznej skierowanej zgodnie ze spadkiem temp. określający ilość ciepła wymieniana w jednostce czasu. Gęstość strumienia ciepła-określa strumień odniesiony do powierzchni przez którą przepływa.6)Sposoby wymiany ciepła-przewodnictwo: (teoria molekularna, budowa materii), zależy od wł. materiału i gradientu temp.; promieniowanie :(teoria fal elektromagnet. i teoria kwantów), emisja fotonów przez wzbudzone atomy powierzchni ciała. Zależ od temp. i wł. powierzchni; konwekcja: unoszenie ciepła, wytworzenie ruchu płynu wskutek różnicy temperatur. Zależy od geometrii ukł. chaotycznego ruchu płynu (turbulencje)wł. materiałów.8)Ogólne równanie przewodnictwa

(wzrost energii wew. ciała)
(energia pochłonięta przez ciało)dla stanu nieustalonego.10)Równanie Laplace'a i Poissona. Dla stanu ustalonego nie zmiany temp. w czasie następuje redukcja do równania Laplace'a
.Równanie Poissona (może być inny rozkład temp. niż liniowy) λ(d²T)/(dx²) + q^•*'=0. q^•'= -λ(dT)/(dx)= -λ (T_S1-T_S2)/(x₁-x₂)=λ(T_S1-T_S2)/(x₂-x₁)=(T_S1-T_S2)/(σ/λ). (σ/λ) - opór cieplny, (x₂-x₁) - grubość płyty. 12)Prawo Stefana-Boltzmana. Ciało doskonale czarne. Ciało dosk. czarne-promieniuje max. w danych war. temp. q^•'=δT⁴ δ-stała Boltz. 5,67*10^-9 W/(m²K⁴) 13)Współczynik emisyjności i absorpcyjności. Ciało szare. ε-współczynnik emisyjności, równy wsp. absorpcyjności; właściwości emisyjne zależą w dużym stopniu od rodzaju powierzchni. ε=q_rzecz^•'/q^•'. q_rzecz- strumień przez ciało rzecz. Q- strumień emitowany przez ciało dosk. Czarne.14)Strumień promieniowania cieplnego absorbowany przez powierzchnię i odbijany od powierzchni. Promieniowanie docierające do powierzchni danego ciała o wsp. emisyjności ε jest w części pochłonięte a w części odbite a=(q­_{poch rzcz})/(q_{poch cdn}) prawo Kirchhoffa ε_n=a_n q^•=ε_Sq^•=q(1-ε_S) Rys14 0<a<1. 15)Wymiana ciepła przez promieniowanie między dwoma powierzchniami q₁^•=ε₁δT₁F₁ i na drugiej ścianie q₂^•=ε₂δT₂F₂. 16) Współ. Konfiguracji q_1-2=(strumień padający na powierzchnię 2)/(str. całk. wypromieniowany przez powierzchnię 1). W przypadku gdy dwie powierzchnie pochylone pod pewnym kątem: q_1-2=1/F∫_F1∫_F2[cosα₁cosα₂/πR²](dF₁dF₂). Gęstość strumienia wymienianego w przypadku dwóch ciał q_1-2^•=ε₁ε₂q_1-2δ(T₁⁴-T₂⁴)17)Promieniowanie gorącego dymu chmura gorącego dymu Rys17 q₀^•'-wiązka wchodząca do dymu [W/m²] q^•'-wiązka wychodząca; q^•'_d=ε_dδT_d⁴ ;q^•'= q₀^•'e^-KL część pochłonięta= q₀^•'-q^•'= q₀^•'- q₀^•'e^-KL= q₀^•'(1- e^-KL)⇒ ε_d=1- e^-KL Rys17b K-współ. ekstynkcji (prop. do zdolności absorpcyjnych, rozpraszających cząstek dymu). Przykł. K polistyren=1,2; drewno=0,5-0,8; węglowodory 0,4-0,5 18) Prawo Newtona. Konwekcja naturalna w dwóch ośrodkach o różnych gęstościach następuje ruch płynu z którym związana jest wymiana ciepła. Gaz ulega ogrzewaniu ⇒ następuje ruch płynu Rys18 19) Współ. przejmowania ciepła (α) strumień wymieniony q^•=Fα(T_s-T_∞) α-określany eksperymentalnie zależy od wł. płynu, ciała ogrzewanego, geometrii układu, temperatury. α dla konkretnych ciał=5-30[W/m²K]. 20) Warstwa przyścienna. Zmiana prędkości gazu i temp. w warstwie przyściennej Rys201-rozkład prędkości, 2-tu maleje do 0, 3-rozkład T_∞.... temp. szerokość warst. przyściennej rzędu kilku mm. T_S- temp. pow. ściany . Wszystkie cząsteczki gazu płyną torami równoległymi wzg. siebie. δ_u-warst. hydrauliczna, δ_T- warst. termiczna δ_T>δ_u Strumień wymieniany między ciałem a ośrodkiem=Fα(T_S-T_∞)={-λ_gazuF(dT/dy)_gazie}⇐ tylko dla warst. przyściennej bo istnieje gradient temp. 21)Liczby bezwymiarowe podobieństwa, liczba Nusselta, obliczanie współ. przejmowania ciepła. α określane z liczby Nusselta: Nu=(αL)/λ_gazu L-char. wymiar liniowy, λ_gazu-współ. przewodnictwa dla gazu. Liczby bezwymiarowe podobieństwa są to liczby opisujące dane zjawisko przyjmują te same wart. liczbowe dla procesów jakościowo jednakowych (te same wzory opisują zjawiska) w różnej skali. Liczba Nusselta- char. stosunek ilości przejętego przez ciało do ilości ciepła doprowadzonego na drodze przewodnictwa w warstwie przyściennej. α=AΔT^1/3⇐dla ruchu turbulentnego. 23)Prawo Bernoullie' go. Ruch gazów w warunkach pożaru. Rys23 zasada zachowania energii dla elementu objętości płynu ΔV; p+1/2ρν²+ρgh=const. p-ciśń. atm. E_ciśń, 1/2ρν²-ciśń. dyn. E_kin, ρgh-ciśń. hydrost. E_pot. p_dyn=F/s=(FL)/(SL)=E_kin/V=1/2(mν²)/V=1/2ρν², p_hydrost=F/S=mg/S=mgh/Sh=mgh/V=ρgh.

27)Różnice pomiędzy pożarem standardowym i masowym. Pożar wewn.(standardowy) 1) przebieg pożaru znormalizowany w czasie, tzn. T_poż w funkcji czasu jest określona uśrednioną wartością zmian 2)rozwój pożaru w pomieszczeniu, energia zwrócona intensyfikuje pożar, mała wymiana powietrza, 3)powierzchnia spalania ograniczona, 4) T_poz=600-1600°C, 5)zjawiska wtórne występują sporadycznie. Masowy-1)nie ma znormalizowanego przebiegu, 2)rozwój na otwartej przestrzeni, dyssypacja ciepła, duża wymiana powietrza, 3)powierzchnia spalania nieograniczona, T_poż=2000°C(temp. płomienia) 5)zjawiska wtórne występujące często (wiry ogniowe, wicher ogniowy, lotne ognie).28)Związek bezw. Cieplnej materiałów z szybkością ich nagrzewania i wzrostem temp. pożaru. ρC_Pλ-bezw. cieplna materiału [W²s/m⁴K²] ; gęstość materiału [kg/m³], ciepło właściwe[J/kgK], współ. przewodnictwa cieplnego [W/mK], dąb- 3.2*10⁵,sosna- 2,5*10⁵, pianka poliuretanowa- 9.5*10². ma ona wpływ na czas do zapłonu, samozapłonu, prędkości rozprzestrzeniania płomienia po powierzchni materiału. Wzrost bezwładności, maleje szybkość nagrzewania, pochłaniania, magazynowania ciepła. Wraz ze zmniejszaniem się bezwładności cieplnej materiałów, następuje wzrost szybkości nagrzewania, maleje czas do zapalenia. Prowadzi to do szybszego wzrostu T pożaru w pomieszczeniu przyspieszając jego rozwój.Rys2829)Wpływ bezwładności cieplnej materiałów na dynamikę pożaru. 1) natychmiastowe rozprzestrzenienie pożaru-ρC_Pλ-mała, długa faza początkowa, ρC_Pλ-duża, pożar nie powstaje nie rozprzestrzenia się jedynie wzrost temp. HRR-heat release rate ( szybkość rozprzestrzeniania płomienia) HRR 1055 kW/m² w 150s- pożar bardzo szybko się rozprzestrzenia, HRR 1055 kW/m² w 300s- średnio szybko się rozprzestrzenia, HRR 1055 kW/m² w 600s- wolno rozprzestrzenia się.30)Zależność temperatury pożaru w funkcji czasu od obciążenia ogniowego. Rys3031)Powierzchnia pożaru a powierzchnia spalania. F_P to rzut strefy spalania na powierzchnię poziomą lub pionową F_P≠F_S, meble- F_S/ F_P≈4/1, spalanie trocin F_S>> F_P32)pożar swobodnie wiszącej zasłony-przykład ekspotencjalnego wzrostu powierzchni pożaru. Rys32 33)Pożary o geometrii kołowej i prostokątnej. Pożar o geometrii prost.Rys.33 y=ν_yt_p, x=ν_xt_p, F_p=xy=x(t_p)y(t_p)= ν_xν_yt_p². pożar o geometrii kołowej F_p=πr², r=ν_rt_p, F_p=πν_r²t_p². Przyrost F_p w czasie dF_P/dt_P=(dπν_r²t_p²)/dT_p=2πν_r²t_p, prędkość nie zmienia się w czasie⇒ ν_r≠ν_r(t_p), F_p=2π(ν_rt_p²(dν_r/dt_p)+ ν_r²t_p), prędkość zmienia się w czasie⇒ν_r=ν_r(t_p),34)Graficzna metoda określenia początku pożaru.Rys34 Założenia: -funkcja F_p(τ) jest funkcją gładką- spalaniu ulega materiał jednorodny, równomiernie rozłożony, -funkcja F_p(τ) jest funkcją ciągłą-nie pojawiają się dodatkowe ogniska pożaru, pożar w fazie swobodnego rozwoju.35)Masowa szybkość spalania i właściwa masowa szybkość spalania. Masowa szybkość spalania( m^•[kg/s])- ubytek masy materiału w jednostce czasu. m^•= Δm/Δt. Właściwa masowa szybkość spalania- ubytek masy w jednostce czasu podzielony przez powierzchnię właściwą mat.(char. mat. pożarowo) m^•'=Δm/ΔtΔF_p. char. mat. w pożarze m^•'=f(x_O2), zależy od ilości tlenu.37)Obliczanie liniowej szybkości wypalania się drewna.ρ_dąb=800 kg/m³, l=0,025m, m^•'=0,014 kg/m²s, dδ/dt= m^•'/ρ, ₀∫ ^ldδ= m^•'/ρ₀∫ ^tdt, t=lρ/ m^•'-czas zwęgl.42)Moc pożaru i gęstość mocy pożaru. Moc poż.(q^•)-jest to il. ciepła wydz. w strefie spal. w ciągu jedn. czasu. Gęst. mocy poż. (q^•') -moc poż. wydz. z jedn. pow.43)Obliczanie mocy gen w czasie trw pożaru ciała stałego i cieczy.HRR- opisuje powst str ciepła, decyd o dyn poż, ze wzrostem HRR nast. wzrost temp poż im wyż T_p tym gęst tworzącej się kol konwek mniejsza tzn gazy spal mają większą zdol do rozpraszania się w atm ponieważ są nośnikami q od nich zal szybkość rozwoju poż q_p^•=βm^•q_s, β-wsp. całk spalania( 0,6-1),m^•≈m^•'F_p, bo F_p≠F_s dla F_p=const⇒q_p^•=β m^•'F_pq_s, dla F_p=F_p(V_p,t)⇒ q_p^•=β m^•'F_p (Vp,t)q_s, początek pierw fazy poż zależy od param mat. F_p=πr²=πV_p²(t)t² q^•_p=βm^•'πVpt

---