Lokális tüzek vizsgálata vonalalagutakban

A vonalalagutakban kialakuló tüzek vizsgálatával és azok hatásaival több szerző is foglalkozott. Ez a probléma annyiban tér el a korábban bemutatott lángcsóvamodellekben megfogalmazottaktól, hogy az alagútban kialakuló természetes és az üzemhez szükséges mesterséges szellőzés hatása nem mellőzhető, valamint a hőkibocsátás értéke is meghaladhatja járműtüzek esetén az előző két módszer által megjelölt korlátot. A szerzők az elméleti megfontolások mellett alkalmaztak modellt és 1:1 léptékű tűzteszteket, valamint tűzszimulációkat is a valós folyamatok leírása érdekében. Jellemzően a kialakuló hőmérséklet szempontjából csak a födémekben kialakuló maximális hőmérsékletértékeket vizsgálták részletesen és arra adtak összefüggéseket. Ezzel szemben a [9]-ben megtalálható a hőfejlődési görbe alapján számítható hőmérséklet számításának módszere, amelyet a [10]-re alapozva mutat be a szerző. A módszer másik előnye, hogy megoldást ad az alagút hossza mentén kialakuló hőmérséklet-eloszlás számszerűsítésére is. A számítás során először a hidraulikus átmérőt kell meghatározni az 54. képletnek megfelelő módon. Ennek az értéknek a 10-20-szoros értékétől feltételezhető, hogy a füst és a levegő homogén keveréket alkot az áramlás irányában, míg a tűzhöz közelebb egy felső füstréteg alakul ki, amely intenzív módon melegíti a födémet.

ahol:
Dh: a hidraulikus átmérő [m],
A: az alagútszelvény keresztmetszeti területe [m2],
P: az alagútszelvény kerülete [m].
A szerzők által javasolt egyszerűsítések és közelítések alapján a kialakuló füst (gáz) hőmérséklete bármely időpontban az 56. képletnek megfelelő módon határozható meg.

ahol:
Tg(t): a füst (gáz) hőmérséklete a t időpontban [°C],
T0: a kiindulási hőmérséklet [°C],
Q(t): a hőkibocsátás értéke a t időpontban [MW],
u: a légáramlás sebessége az alagútban [m/s],
ρ0: a levegő sűrűsége [kg/m3],
A: az alagútszelvény keresztmetszeti területe [m2],
cp: a levegő fajhője [kJ/°C].
Cikkünk első részében [1] bemutattuk az alagúttüzekre jellemző hőmérséklet-idő grafikonokat, amelyek alapján T0 értéke 15 °C értékkel közelíthető. A levegő sűrűsége (ρ0) 1,2 kg/m3 értékkel, míg fajhője 1,0 kJ/°C vehető figyelembe.
Annak érdekében, hogy a tűz forrásától x távolságra meg tudjuk határozni a kialakuló hőmérséklet értékét, ahhoz először meg kell határoznunk az 57. képlet szerinti segédmennyiséget, amely nem más, mint a füst áramlásának időkésleltetése u sebességű áramlás mellett az x távolságig.

ahol:
λ: a füst időkésleltetése [s],
t: a vizsgált időpillanat [s],
x: a távolság a tűz forrásától [m],
u: a légáramlás sebessége az alagútban [m/s].
A tűz forrásától x távolságra a t időpontban kialakuló hőmérséklet értéke az 58. képletnek megfelelően vehető számításba.

ahol:
Tg(x,t): a füst (gáz) hőmérséklete a t időpontban x távolságra a tűz forrásától [°C],
T0: a kiindulási hőmérséklet [°C],
Tg,0(λ): a füst (gáz) hőmérséklete a λ „virtuális” időpontban [°C],
h: az összesített hőveszteség az alagútfalazaton [kW/m2°C],
P: az alagútszelvény kerülete [m],
u: a légáramlás sebessége az alagútban [m/s],
ρ0: a levegő sűrűsége [kg/m3],
A: az alagútszelvény keresztmetszeti területe [m2],
cp: a levegő fajhője [kJ/°C].
Az alagútfalazaton figyelembe vehető hőveszteség értéke (h) 0,03 kW/m2°C értékkel vehető figyelembe.

Összefoglalás

Cikkünkben sorra vettük a tűzterhelés meghatározásának és a tűz hőkibocsátásának meghatározási módját a tűzhatás teljesítményalapú vizsgálata érdekében. Ezt követően mind az állomási terekben, mind a vonalalagutakban kialakuló lokális tűzhatásból származó hőmérséklet-emelkedés meghatározásával foglalkoztunk részletesen. Mivel a teljesítményalapú tűzhatás esetén meghatározott hőmérséklet-idő görbék lehűlési szakasszal is rendelkeznek, így javaslatot fogalmaztunk meg a korábban bemutatott termikus modellünk módosítására.