Прогнозування і оцінка обстановки при аваріях, що супроводжуються пожежами

Основним вражаючим факторам пожеж є термічний вплив, обумовлене тепловим випромінюванням полум'я.

Термічний вплив визначається величиною щільності потоку поглиненого випромінювання q погл (кВт / м 2) і часом теплового випромінювання τ (с).

Щільність потоку поглиненого випромінювання q погл пов'язана з щільністю потоку падаючого випромінювання q пад співвідношенням q погл = εq пад, де ε - ступінь чорноти (поглощательная здатність) теплосприймаючої поверхні. Чим нижче ступінь чорноти (більше відбивна здатність), тим менше за інших рівних умови величина q погл (далі q, кВт / м 2) ·

Людина відчуває сильну (ледь стерпну) біль, коли температура верхнього шару шкіри перевищує 45 ° С. Час досягнення "порога болю" τ (с) визначається за формулою

(5.71)

Розрізняють три ступені термічного опіку шкіри людини (табл. 5.27).

Таблиця 5.27

Характеристика опіків шкіри людини

Ступінь

опіку

Пошкоджуються шар

Характеристика

Доза впливу, кДж / м 3

I

Епідерміс

Почервоніння шкіри

Менш 42

II

Дерма

Пухирі

42-84

III

Підшкірний шар

Летальний результат при ураженні більше 50% шкіри

Більше 84

Час займання горючих матеріалів τ (с) при впливі на них теплового потоку щільністю q (кВт / м 2) визначається за формулою

(5.72)

де q кр - критична щільність теплового потоку, кВт / м 2; А, n - константи для конкретних матеріалів (наприклад, для деревини A = 4300, n = 1,61).

Значення q кр для різних матеріалів і результати розрахунку за формулою (5.72) наведено в табл. П.6.

Особливо небезпечним є нагрів резервуарів з нафтопродуктами, що можуть займатися при впливі теплового випромінювання (табл. 5.28).

Таблиця 5.28

Час займання τ резервуара з нафтопродуктами в залежності від величини щільності потоку теплового випромінювання q

q, кВт / м 2

34,9

27,6

24,8

21,4

19,9

19,5

τ

5

10

15

20

29

Більше 30

При застосуванні імовірнісного підходу до визначення вражаючого фактора теплового впливу на людину значення Р пір визначають за табл. П.1 з використанням для випадку летального результату при термічному ураженні наступний вираз для пробитий-функції Рr:

(5.73)

Час термічного впливу τ (с) для випадків пожежі розлиття і горіння будівлі (споруди, штабеля і т.п.) одно

(5.74)

де τ 0 - характерний час виявлення пожежі (допускається приймати 5 с); х - відстань від місця розташування людини до зони, де щільність потоку теплового випромінювання не перевищує 4 кВт / м 2, м; u - швидкість руху людини (допускається приймати 5 м / с).

Для випадку вогненної кулі час термічного впливу приймається рівним часу існування вогненної кулі.

Пожежа розлиття

При порушенні герметичності посудини, що містить зріджений горючий газ або рідина, частина (або вся) рідини може заповнити піддон або обваловку, розтектися по поверхні фунта або заповнити яку-небудь природну западину.

Розрахункова схема пожежі розлиття

Рис. 5.6. Розрахункова схема пожежі розлиття

Якщо піддон або обваловка мають вертикальний внутрішній укіс, то глибину заповнення І (м) можна знайти за формулою:

(5.75)

де m ж, ρ ж - маса і щільність рідини, що розлилася; F під - площа піддона.

При аваріях в системах, що не мають захисних огороджень, відбувається розтікання рідини по грунту і (або) заповнення природних западин. Зазвичай при розтікання на грунт площа розливу обмежена природними і штучно створеними кордонами (дороги, дренажні канави тощо), а якщо така інформація відсутня, то приймається товщина розлився шару, рівної h = 0,05 м, і визначають площу розливу ( м 2) за формулою

(5.76)

Відмінною рисою пожеж розлиття є "накриття" (рис. 5.6.) З підвітряного боку, яке може становити 25-50% діаметра обвалування

Полум'я пожежі розлиття при розрахунку представляється у вигляді нахиленого за напрямком вітру циліндра кінцевого розміру (див. Рис. 5.6), причому кут нахилу θ залежить від безрозмірною швидкості вітру W B:

(5.77)

Геометричні параметри факела пожежі розлиття знаходяться за формулою Томаса:

(5.78)

де - безрозмірна швидкість вітру; m Виг - масова швидкість вигоряння, кг / (м 2 · с); р п, р в - щільність пари і повітря, відповідно, кг / м 3; g - прискорення сили тяжіння, м / с 2; D - діаметр дзеркала розливу, м; w - швидкість вітру, м / с.

Емпіричні коефіцієнти за формулою Томаса (a = 55; b = 0,67 і з = -0,21) отримані за результатами експериментів, виконаних для широкого діапазону зміни параметрів:

Швидкість вигоряння рідин визначають, як правило, експериментально. Для експертної оцінки швидкості вигорання m Виг (кг / (м 2 · с)) можна скористатися емпіричною формулою

(5.79)

де ρ ж - щільність рідини, кг / м 3; Q р н - нижча теплота згоряння палива, Дж / кг; L ісп - прихована теплота випаровування рідини, Дж / кг, С - коефіцієнт пропорційності, значення якого, рівне 1,25 · 10 -6 м / с, отримано шляхом обробки численних експериментальних даних з вигоряння більшості органічних рідин і їх сумішей (рис. 5.7 ).

Щільність теплового потоку, що падає на елементарну площадку, розташовану на рівні грунту (див. Рис. 5.6), q пад (кВт / м 2) обчислюється за формулою:

(5.80)

де φ - кутовий коефіцієнт опромінення з майданчика на бічній поверхні полум'ї пожежі розливу на одиничну площадку, розташовану на рівні грунту (рис. 5.6), визначається за графіком на рис. 5.8; q соб - середня по поверхні щільність потоку власного випромінювання полум'я, кВт / м 2.

Узагальнення експериментальних даних по швидкості вигорання різних рідин

Рис. 5.7. Узагальнення експериментальних даних по швидкості вигорання різних рідин: 1 - метанол; 2 - діетілентріамін; 3 - ацетон; 4 - діметілгідразін; 5 - ракетне паливо; 6 - ксилол; 7-бензин; 8 - бензол; 9 - гексан; 10 - бутан; // - Зріджений природний газ; 12 - зріджений нафтовий газ

Залежність кутового коефіцієнта випромінювання φ з циліндричного полум'ї пожежі розлиття на елементарну площадку від R / r

Рис. 5.8. Залежність кутового коефіцієнта випромінювання φ з циліндричного полум'ї пожежі розлиття на елементарну площадку від R / r

Для орієнтовних розрахунків можна прийняти наступні значення q соб (кВт / м 2):

Зріджений природний газ (метан) - 150 ... 170

Нафта - 60 ... 80

Зріджений нафтовий газ - 50 ... 60

Мазут - 50 ... 70

Бензин - 120 ... 140

Гас - 80 ... 00

Приклад 10. На нафтоперекачувальної станції розташований резервуар РВС - 20000 в обваловки, що має квадратну форму зі стороною а = 80 м. Висота обвалування розрахована на утримання всього обсягу нафти, що знаходиться в резервуарі, при аварійному разлитии. Радіус резервуара R рез = 22,81 м, висота H рез = 11,9 м.

Фактичний обсяг резервуара V факт = 19450 м 3, обсяг нафти при заповненні резервуара на 80% дорівнює V неф = 0,8 · 19450 = 15560 (м 3).

У результаті руйнування резервуара і розлиття нафти виникла пожежа. Швидкість вітру дорівнює 3 м / с.

Визначити розміри безпечної зони для персоналу.

Рішення.

1. За умовою при повному руйнуванні резервуара нафту повністю заповнює обваловку, що має площу F обв:

F обв = а 2 = 80 2 = 6400 (м 2).

2. Знайдемо геометричні розміри полум'ї пожежі розлиття, умовно прийнятого в вигляді похилого циліндра, попередньо визначивши:

діаметр дзеркала розливу

щільність парів нафти (запозичуємо з прикладу 9)

безрозмірну швидкість вітру (при m Виг = 0,04 кг / (м 2 с))

Тепер за формулою (5.78) знайдемо

тобто висота полум'я пожежі розлиття складе

3. За формулою (5.77) визначимо косинус кута нахилу полум'ї пожежі розлиття

тобто θ = 58 °.

4. Щільність потоку теплового випромінювання полум'я пожежі розлиття, падаючого на елементарну площадку, знайдемо за формулою (5.80). Для цього спочатку визначимо кутові коефіцієнти випромінювання φ за графіком на рис. 5.8 для різних відстаней Лот центру полум'я (результати розрахунків зведені в таблицю), прийнявши для простоти розрахунку лінію відповідну L / r = 43/45 ≈ 1.

R / r

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

R, м

45

68

90

110

135

160

180

200

225

250

φ

1,0

0,74

0,48

0,30

0,22

0,18

0,13

0,10

0,08

0,07

Потім, прийнявши q соб = 60 кВт / м 2, знайдемо щільність потоку теплового випромінювання д 1Ша на різних відстанях від кордону полум'я.

R, м

45

68

90

110

135

160

180

200

225

250

q пад, кВт / м 2

60,0

43

28

17

12

10

7,1

5,4

4,2

3,6

З результатів розрахунків випливає, що безпечним для персоналу буде відстань від обвалування R = 250 м, де щільність падаючого теплового потоку q пад буде менше 4,0 кВт / м 2:

5. Імовірність смертельного ураження людини тепловим випромінюванням Ρ пір на різних відстанях від кордону полум'я знайдемо за табл. П.1, визначивши величину пробитий-функції за формулою (5.73).

R, м

45

68

90

110

135

160

180

200

225

250

Рг

14

12,8

І

9,1

7,5

6,3

4,7

3,2

1,5

1,0

P пір '%

100

100

100

100

99,4

90

38

4

0

0

Як видно з даних розрахунків, радіус зони безпеки (0% загиблих) дорівнює приблизно 225 м or кордонів полум'я.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >