2020-06-30
862
Расчет осуществляется для определения (кроме геометрических размеров открытого пламени) размеров зон воздействия теплового излучения различной интенсивности (табл.5.1) на человека и материалы, а также для определения вероятности поражения человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, тепловым излучением.
Табл.5.1 - Предельно допустимая интенсивность теплового излучения пожаров проливов ЛВЖ и ГЖ [2]
| Степень поражения | Интенсивность, теплового излучения, кВт/  |
| Без негативных последствий в течении длительности времени Безопасно для человека в брезентовой одежде | 1,4 4,2 |
| Непереносимая боль через 20-30 с Ожог 1-й степени через 15-20 с Ожог 2-й степени через 30-40 с Воспламенение хлопка волокна через 15 мин | 7,0 |
| Непереносимая боль через 3-5 с Ожог 1-й степени через 6-8- с Ожог 2 степени через 12-16 с | 10,5 |
| Воспламенение древесины с шероховатой поверхностью (влажность 12%) при длительности облучения 15 мин | 12,9 |
| Воспламенение древесины, окрашенной масляной краской по строганной поверхности; воспламенение фанеры | 17,0 |
Расчет интенсивности теплового излучения q, кВт/ 
осуществляется по формуле
, (5.1)
где 
- среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/ ;
- угловой коэффициент атмосферы;
τ - коэффициент пропускания атмосферы.
Среднеповерхностная плотность теплового излучения и удельная массовая скорость выгорания m определяются по справочным данным или табл.5.2 и 5.3.
Табл.5.2. - Среднеповерхностная плотность теплового излучения и удельно массовая скорость выгорания для различных веществ.
| Топливо |
| m, кг/
| ||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||
| СПГ (метан) | 220 | 180 | 150 | 130 | 120 | 0,08 |
| СУГ (пропан-бутан) | 80 | 63 | 50 | 43 | 40 | 0,1 |
| Бензин | 60 | 47 | 35 | 28 | 25 | 0,06 |
| Дизельное топливо | 40 | 32 | 25 | 21 | 18 | 0,04 |
| Нефть | 25 | 19 | 15 | 12 | 10 | 0,04 |
, кВт/
Табл.5.3 - Характеристики горения ЛВЖ и ГЖ [3]
| Вещества | m, кг/  ) | Низшая теплота сгорания, кДж/кг |
| Ацетон | 0,044 | 28890 |
| Бензил | 0,0617 | 41870 |
| Бензол | 0,0733 | 38520 |
| Диэтиловый спирт | 0,06 | 33500 |
| Дизельное топливо | 0,042 | 48870 |
| Керосин | 0,0483 | 43540 |
| Мазут | 0,0347 | 39770 |
| Нефть | 0,0283 | 41870 |
| Изопропиловый спирт | 0,0313 | 30145 |
| Изопентан | 0,0103 | 45220 |
| Толуол | 0,0483 | 41030 |
| Турбинное масло | 0,03 | 41870 |
| Этиловый спирт | 0,033 | 27100 |
В табл. 5.4 приведены температурные и временные характеристики некоторых пламен и малокалорийных источников тепла.
Табл. 5.4 - Характеристика пламени
| Наименование горящего вещества (изделия) или пожароопасной операции | Температура племени (тления или нагрева)  | Время горения (тления), мин |
| Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости | 880 | - |
| Древесина и лесопиломатериалы | 1000 | - |
| Природные и сжиженные газы | 1200 | - |
| Газовая сварка металла | 3150 | - |
| Газовая резка металла | 1350 | - |
| Тлеющая папироса | 320-410 | 2-2,5 |
| Тлеющая сигарета | 420-460 | 26-30 |
| Горящая спичка | 600-640 | 0,33 |
Величины критической плотности падающих потоков представлены в табл. 5.5 и 5.6.
Табл.5.5. - Значение величины критической плотности падающих лучистых потоков пожарной нагрузки для некоторых материалов
| Материал | Материальная интенсивность облучения, кВт/ | ||
| 3 | 5 | 15 | |
| Древесина (сосна влажностью 12%) | 18800 | 16900 | 13900 |
Древесно-стружечная плита плотностью 417 кг/  | 13900 | 11900 | 8300 |
| Торф брикетный | 31500 | 24400 | 13200 |
| Торф кусковой | 16600 | 14350 | 9800 |
| Хлопок-волокно | 11000 | 9700 | 7500 |
| Слоистый пластик | 21600 | 19100 | 15400 |
| Стеклопластик | 19400 | 18600 | 17400 |
| Пергамин | 22000 | 19750 | 17400 |
| Резина | 22600 | 19200 | 14800 |
| Уголь | - | 35000 | 35000 |
Табл.5.6 - Величина критической плотности теплового потока для некоторых горючих материалов
| Материалы |  , кВт/ |
| Древесина (сосна влажностью 12%) | 13,9 |
| Древесно-стружечная плита плотностью 417 кг/ | 8,3 |
| Торф брикетный | 13,2 |
| Торф кусковой | 9,8 |
| Хлопок-волокно | 7,5 |
| Слоистый пластик | 15,4 |
| Стеклопластик | 15,3 |
| Пергамин | 17,4 |
| Резина | 14,8 |
| Уголь | 35,0 |
| Рулонная кровля | 17,4 |
| Картон серый | 10,8 |
| Декоративный бумажно-слоистый пластик | 19,0-24,0 |
| Металлопласт | 24,0-27,0 |
| Плита древесно-волокнистая | 13,0 |
| Плита древесно-стружечная | 12,0 |
| Плита древесно-стружечная с отделкой "Полиплен" | 12,0 |
| Плита древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева | 12,0-16,0 |
| Кожа искусственная | 17,9-20,0 |
| Стеклопластик на полиэфирной основе | 14,0 |
| Лакокрасочные покрытия | 25,0 |
| Обои моющиеся ПВХ на бумажной основе | 12,0 |
| Линолеум ПВХ | 10,0-12,0 |
| Линолеум алкидный | 10,0 |
| Линолеум ПВХ на тканевой основе | 6,0-12,0 |
| Покрытие ковровое | 4,0-6,0 |
| Сено, солома (при минимальной влажности до 8 %) | 7,0 |
Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости при температуре самовоспламенения,  : 300 350 400 500 и выше | 12,1 15,5 19,9 28,0 и выше |
Для диаметра очага пожара d менее 10 м или более 50 м следует принимать такой же, как и для очагов, диаметром 10 м и 50 м, соответственно.
При отсутствии данных допускается для СУГ принимать равной 100 кВт / , для нефтепродуктов - 40 кВт / .
Эффективный диаметр пролива d, м, рассчитывается по формуле:
, (5.2)
где S- площадь пролива (определяется в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 [2], РД 03-26-2007 [5], а также [4], [6],
Высота пламени H, м, рассчитывается по формуле:
(5.3)
где m - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг / ), определяется по справочным данным (см.табл.1,2);
- плотность окружающего воздуха, 
;
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 
Угловой коэффициент облученности определяется по формуле:
, (5.4)
где 
, (5.5)
; (5.6)
; (5.7)
; (5.8)
r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м.
(5.9)
где 
(5.10)
Коэффициент пропускания определяется по формуле:
(5.11)
Условная вероятность поражения тепловым излучением человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит - функции 
, которая рассчитывается по формуле:
(5.12)
где t - эффективное время экспозиции, с.
(5.13)
где 
- характерное время обнаружения пожара, с (
);
x - расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность, теплового излучения не превышает 4,2 
,м;
v - скорость движения человека, м/c (v = 5 м/c)
Связь функции 
с вероятностью той или иной степени поражения находится по табл. 5.7.
Табл.5.7 - Связь вероятности той или иной степени поражения с функцией "пробит"
| P,% | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 0 | - | 2.67 | 2.95 | 3.12 | 3.25 | 3.28 | 3.45 | 3.52 | 3.59 | 3.66 |
| 10 | 3.72 | 3.77 | 3.82 | 3.86 | 3.92 | 3.96 | 4.01 | 4.05 | 4.08 | 4.12 |
| 20 | 4.16 | 4.19 | 4.23 | 4.26 | 4.29 | 4.33 | 4.36 | 4.39 | 4.42 | 4.45 |
| 30 | 4.48 | 4.50 | 4.53 | 4.56 | 4.59 | 4.61 | 4.64 | 4.67 | 4.69 | 4.72 |
| 40 | 4.75 | 4.77 | 4.80 | 4.82 | 4.85 | 4.87 | 4.90 | 4.92 | 4.95 | 4.97 |
| 50 | 5.00 | 5.03 | 5.05 | 5.08 | 5.10 | 5.13 | 5.15 | 5.18 | 5.20 | 5.23 |
| 60 | 5.25 | 5.28 | 5.31 | 5.33 | 5.36 | 5.39 | 5.41 | 5.44 | 5.47 | 5.50 |
| 70 | 5.52 | 5.55 | 5.58 | 5.61 | 5.64 | 5.67 | 5.71 | 5.74 | 5.77 | 5.81 |
| 80 | 5.84 | 5.88 | 5.92 | 5.95 | 5.99 | 6.04 | 6.08 | 6.13 | 6.18 | 6.23 |
| 90 | 6.28 | 6.34 | 6.41 | 6.48 | 6.55 | 6.64 | 6.75 | 6.88 | 7.05 | 7.33 |
| 99 | 7.33 | 7.37 | 7.41 | 7.46 | 7.51 | 7.58 | 7.65 | 7.75 | 7.88 | 8.09 |
Примеры
Пример № 1
При полной разгерметизации резервуара с 50 дизельного топлива оно вытекает в обвалование площадью 300 и высотой 0,5 м. Расстояние от центра пролива до оператора 10 м. Требуется определить размеры зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности теплового излучения (табл.5.1), безопасное расстояние и вероятность поражения человека.
Решение:
Для определения зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности теплового излучения (для всех значений указанных в таблице 5.1) необходимо знать площадь пролива (S), плотность окружающего воздуха (
среднеповерхностную плотность теплового излучения пламени (
и удельную массовую скорость выгорания дизельного топлива (m).
Значение величин:
m = 0.042 
- табл.5.3
= 1.293 
Площадь пролива определяется, исходя из условий, что пролитое дизельное топливо разольется слоем, толщиной 0.05 м.
Так как резервуар с дизельным топливом находится в обваловании, то необходимо проверить, не выльется ли дизельное топливо за пределы обвалования. С этой целью определяется объем обвалования.
Таким образом, объем обвалования превышает объем пролитого дизельного топлива, поэтому площадь пролива принимается равной площади обвалования:
Определяется эффективный диаметр пролива по формуле (5.2):
=19.5 м
По таблице 5.2 находится =32 кВт /
Высота пламени определяется по формуле (5.3)
По формулам (5.6-5.8,5.10) для заданного расстояния от геометрического центра пролива до облучаемого объекта рассчитываются соответствующие величины:
)=3,08
=2,17
По формулам (5.4.,5.5 и 5.9.) определяется угловой коэффициент облучения:
=0,03236
Определяется коэффициент пропускания по формуле (5.11)
=0,979
Находится интенсивность теплового излучения по формуле (5.1)
0,979=1,5
Определяется расстояния (методом подбора), соответствующие значениям интенсивности теплового излучения и безопасное расстояние, при котором интенсивность теплового излучения не превышает 4.2 (табл.5.1). Результаты расчетов представлены в табл.5.8.
Табл.5.8 - Размеры зон поражения тепловым излучением при пожаре пролива
Интенсивность теплового излучения,  | Расстояние от центра пролива, м |
| 4,2 | 22,0 |
| 7,0 | 17,2 |
| 10,5 | 14,3 |
| 12,9 | 13,0 |
| 17,0 | 11,2 |
Для определения условной вероятности поражения тепловым излучением человека, находящегося на заданном расстоянии от эпицентра аварии, находится расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4.2 : x=22-10=12 м
Определяется эффективное время экспозиции по формуле (13)
с
По формуле (5.12) рассчитывается пробит - функция
=17,4
По таблице 5.7 определяется вероятность поражения людей, которая составляет 4,05%.
