Додаток 3 Методика розрахунку теплового опромінювання при пожежах нафтопродуктів

Горіння на пожежі супроводжується виділенням великої кількості тепла, значна частина якого передається тепловим випромінювання.

При відкритому горінні будівель і споруд, відкритих складів горючих речовин у твердому стані, вогненебезпечних рідин передача тепла від факелу в напрямку інших об’єктів являє собою небезпеку виникнення в них пожежі та вибуху. Випромінювання факелу на пожежі істотно ускладнює дії пожежних підрозділів, що беруть участь у гасінні пожежі.

Максимальна кількість тепла від факелу випромінюється по нормалі від його геометричного центру. В такому випадку щільність випромінювання визначається рівнянням:

, (4.1)

де Т₁ - температура полум’я горіння нафтопродукту табл. 1.7 [7] факелу, К; Т₂ – критична температура поверхні, що опромінюється факелом (шкіряного шару людини, табл. 1.8 [7], захисного одягу особового складу, технологічного обладнання, пожежної техніки), К; - зведений ступінь чорноти системи.

Зведений ступінь чорноти системи залежить від ступеня чорноти полум’я та ступеня чорноти поверхні, що опромінюється. та визначається за формулою:

(4.2)

де - ступень чорноти полум’я [14], - ступень чорноти поверхні що опромінюється, для шкіряного шару людини приймається 0,95.

Кількість тепла, що випромінюється факелом у напрямку суміжних споруджень, обладнання, особового складу та техніки визначається згідно з законів теплообміну випромінюванням між двома тілами, довільно орієнтованими в просторі. В реальних умовах тепловипромінювання щільність теплового потоку визначається умовами опромінювання і залежить від середнього коефіцієнта опромінювання :

(4.3)

де - середній коефіцієнт опромінювання тіла.

При розв’язанні задачі з визначення мінімально достатньої відстані від факелу полум’я використовують базову схему опромінювання та базовий коефіцієнт опромінювання .

Рис. 5.1 - Схема базової моделі опромінювання

Базовий коефіцієнт опромінювання розраховують за формулою:

, (4.4)

при цьому кут для визначення arctg визначається в градусах.

За значення а можна прийняти радіус факелу R_ф, а за значення b - висоту факелу Н_ф.

Тепловий потік що потрапляє на об’єкт розташований на поверхні ґрунту безпосередньо перед центром факелу, складає половину від максимального значення а середній коефіцієнт опромінювання приймають рівним .

Якщо поверхня, що опромінюється (особовий склад, пожежна техніка або технологічне обладнання), розташована на одному рівні з факелом, середній коефіцієнт опромінювання визначається як два базових коефіцієнти опромінювання :

₁. (4.5)

Рис. 5.2 - Схема фактичної моделі опромінювання на пожежі

При горінні рідини в резервуарі середній коефіцієнт опромінювання визначається як різниця коефіцієнтів опромінювання від повного контуру резервуара з факелом над ним та самого контуру резервуара:

(4.6)

де h_р – висота резервуара разом з фундаментом, м.

Рис. 5.3 - Схема фактичної моделі опромінювання на пожежі в резервуарі

Для визначення безпечної відстані від факелу необхідно провести порівняння максимального теплового потоку від факелу з критичним тепловим потоком , що є мінімальним небезпечним значенням питомого теплового потоку:

(4.7)

де - коефіцієнт безпеки.

Критичний тепловий потік залежить від матеріалу, що опромінюється, ступеня захисту особового складу та часу опромінювання та визначається по табл. 8.4 [7] або табл. 11.6 [14].

При пошуку безпечної відстані умову безпеки можна визначити рівнянням:

(4.8)

. (4.9)

При відносно великій відстані до факелу межу з визначеним ступенем опромінювання можна визначити за формулою:

. (29)

Форма зони горіння над поверхнею рідини, що розлилася, або над резервуаром постійно міняється, але для визначення характеристик горіння її можна прийняти у вигляді циліндра з діаметром, рівним діаметру резервуара, і висотою h_ф.

При горінні горючої рідини в резервуарі площа пожежі обмежується площею резервуара. Висота полум’я залежить від діаметра резервуара і роду горючої рідини. Відомо, що при горінні продукту в резервуарі розмірами від 2 до 23 метрів висота факела полум’я пропорційна діаметру резервуара і для різних рідин вона визначається як:

- для бензину ;

- для дизельного палива ;

- для етилового спирту .

При горінні рідини, що розлилася, ефективний діаметр зони горіння визначається за формулою:

, ( 30 )

де F - площа розливу рідини, м²;

Висота факелу полум'я за формулою Томсона

, (31)

де - діаметр резервуара (ефективний діаметр зони горіння), м; - масова швидкість вигоряння рідини, кг/(м² хв.), табл..1.6 [7]; - густина повітря, кг/м³, приймається рівною 1,205 кг/м³; - прискорення вільного падіння, 9,81 м/с².