- проведение расчетов с целью определения оптимальных параметров орошаемого (насыщенного) водой огнестойкого экрана;

- разработка трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости и рекомендаций по их практическому применению.

Объектами исследования являются трансформируемые ограждающие конструкции в виде противопожарных штор и огнезащитных укрытий, разработанные на основе нового комбинированного способа повышения огнестойкости.

Предметом исследования являются процессы тепло- и массопереноса в огнестойких трансформируемых конструкциях, насыщенных водой.

Теоретической и методологической основой исследования являются:

- теории тепломассопереноса в капиллярно-пористых средах и массообменного пористого охлаждения;

- численные методы решения краевых задач тепломассопереноса в капиллярно-пористых средах;

- численные методы решения задач о теплопередаче в системах, образованных ограждающими конструкциями и защищаемым объектом;

- методы экспериментальных исследований процессов тепломассопереноса в ограждающих конструкциях.

Достоверность исследования подтверждается: адекватностью математической модели реальным процессам тепломассопереноса в системе «источник нагрева – ограждающая конструкция – защищаемый объект»; принятием допущений, упрощающих решение уравнений тепломассопереноса, но сохраняющих при этом определяющие физические явления; выбором параметров и критериев, позволяющих сравнивать теоретические и экспериментальные данные; соответствием методик проведения огневых испытаний реальным условиям работы ограждающих конструкций; достаточной точностью методов и средств измерений.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования разработанных трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости для повышения уровня пожарной безопасности зданий и сооружений различного назначения, а также объектов нефтегазового комплекса.

Результаты исследования также применимы в работе проектных и строительных организаций, центров пожарной безопасности и аварийно-спасательных работ.

Теоретические результаты исследования применимы для использования в учебных процессах образовательных учреждений, специализирующихся на пожарной и промышленной безопасности.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке автором трансформируемых противопожарных конструкций повышенной огнестойкости на основе нового (комбинированного) способа огнезащиты.

Научные результаты, полученные автором, состоят в следующем:

1. Предложен комбинированный способ повышения огнестойкости конструкций, основанный на рациональном сочетании способов пассивной и активной огнезащиты и реализации применяемого в ракетно-космической технике принципа массообменного пористого охлаждения;

2. Разработаны математическая модель, алгоритмы и программы расчета тепломассопереноса при пожаре в водосодержащем огнестойком экране, позволяющие определять оптимальные конструктивные параметры трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости в соответствии с тактикой их применения, а также с массой и габаритами защищаемого

3. Разработаны и созданы устройства, реализующее комбинированный способ повышения огнестойкости: огнезащитное укрытие и противопожарные шторы (трансформируемые конструкции повышенной огнестойкости), технические характеристики которых превосходят существующие аналоги;

4. Разработана методика проведения натурных огневых испытаний трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости;

5. Получены экспериментальные данные, на основе которых проведена оценка достоверности, точности и адекватности натуре разработанных математических моделей, алгоритмов и программ;

6. Сформулированы общие принципы проектирования трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости.

Личный вклад соискателя. Все исследования, изложенные в диссертационной работе, проведены лично соискателем в процессе научной деятельности. Из совместных публикаций в диссертацию включён лишь тот материал, который непосредственно принадлежит соискателю, заимствованный материал обозначен в работе ссылками.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа существующих способов и средств повышения огнестойкости конструкций;

2. Комбинированный способ повышения огнестойкости, основанный на синергическом сочетании способов пассивной и активной огнезащиты и реализации принципа массообменного пористого охлаждения;

3. Математическая модель, алгоритмы, программы и результаты расчетов тепломассопереноса в насыщаемом водой пористом экране;

4. Результаты расчетов теплопередачи в системе, образованной защищаемым объектом и ограждающим устройством типа «укрытие»;

5. Результаты оптимизации конструктивных параметров разработанных трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости;

6. Методика и результаты экспериментальных исследований процессов тепломассопереноса при пожаре в объектах, защищенных трансформируемыми конструкциями повышенной огнестойкости;

7. Рекомендации по применению разработанных автором трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости на пожароопасных объектах.

Апробация и внедрение результатов исследования:

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XVIII Международной научно-практической конференции «Снижение риска гибели людей при пожарах» (Москва, ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003 г.); на 4-ой Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, МЭИ, 2006 г.); на Международной научно-практической конференции: «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (Москва, ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2008 г.); на XXI Международной научно-практической конференции: «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (Москва, ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009

Результаты работы внедрены в Региональном центре пожарной безопасности и аварийно-спасательных работ ООО «РН-Юганскнефегаз» (г. Нефтеюганск); ООО «ТюменНИИгипрогаз» ОАО «ГАЗПРОМ» (г. Тюмень); ООО «Центр производства нестандартного оборудования» (Московская обл., г. Сергиев Посад).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 5 научных статьях [4, 5, 6, 8, 10], в том числе в 3-х статьях в изданиях, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК РФ, в 4-х тезисах докладов [2, 3, 7, 9] и в описании патента [1].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Диссертационная работа изложена на 157 страницах, содержит 54 иллюстрации и 6 таблиц. Библиография включает 136 наименований.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разработки трансформируемых конструкций повышенной огнестойкости, предназначенных для повышения пожарной безопасности зданий, сооружений, а также технологического оборудования пожароопасных производств. Сформулированы цель и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту. Приведены данные о структуре и объёме диссертационной работы.

В главе 1 приведен аналитический обзор существующих способов и средств повышения огнестойкости конструкций. В результате отмечено, что все существующие способы повышения огнестойкости имеют ряд существенных недостатков применительно к трансформируемым конструкциям, ограждающей частью которых является огнестойкий экран.

Для повышения эффективности ограждающих трансформируемых конструкций предлагается применить новый способ повышения их огнестойкости, получивший название комбинированного. Данный способ сочетает в себе активный и пассивный способы, совмещение которых усиливает действия каждого из них, применяемого по отдельности. Он заключается в создании в пористой стенке огнестойкого экрана парокапельновоздушной среды из охлаждающей жидкости, в результате чего проявляется непрерывный физический эффект испарительного охлаждения (реализуется принцип массообменного пористого охлаждения, применяемый в ракетно-космической

Разработка трансформируемых ограждающих конструкций базируется на исследовании процессов тепломассопереноса в пористой водосодержащей стенке огнестойкого экрана при нагреве его поверхности пламенем.