Метод расчета интенсивности теплового излучения и времени существования «огненного шара»
Д. 1 Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м2, проводят по формуле
q = Ef · Fq · , (Д.1)
где Ef — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2;
— угловой коэффициент облученности;
коэффициент пропускания атмосферы.
Д.2 Ef определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Ef равным 450 кВт/м2.
Д.3 Fq рассчитывают по формуле
, (Д.2)
где Н— высота центра «огненного шара», м;
Ds — эффективный диаметр «огненного шара», м;
r — расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.
Д.4 Эффективный диаметр «огненного шара» Ds рассчитывают по формуле
Ds =5,33 m 0,327, (Д.3)
где т — масса горючего вещества, кг.
Д.5 H определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной Ds/2.
Д.6 Время существования «огненного шара» ts, с, рассчитывают по формуле
ts = 0,92 m 0,303. (Д.4)
Д.7 Коэффициент пропускания атмосферы т рассчитывают по формуле
= ехр [-7,0 ·
10-4
(
-
Ds
/ 2)]. (Д.5)
Пример — Определить время существования «огненного шара» и интенсивность теплового излучения от него на расстоянии 500 м при разрыве сферической емкости с пропаном объемом 600 м3 в очаге пожара.
Данные для расчета
Объем сферической емкости 600 м3. Плотность жидкой фазы 530 кг/м3. Степень заполнения резервуара жидкой фазы 80 %. Расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» 500 м.
Расчет
Находим массу горючего т в «огненном шаре» по формуле
т = V = 600 · 530 · 0,8 = 2,54 · 105 кг,
где V— объем резервуара, м3 (V = 600 м3);
— плотность жидкой фазы, кг/м3 ( = 530 кг/м3);
— степень заполнения резервуара ( = 0,8).
По формуле (Д.3) определяем эффективный диаметр «огненного шара» Ds
Ds = 5,33 (2,54 · 105)0,327 = 312 м.
По формуле (Д.2), принимая H = Ds /2 = 156 м, находим угловой коэффициент облученности Fq
По формуле (Д.5) находим коэффициент пропускания атмосферы :
= ехр [-7,0 ·
10-4
(
- 312/2)] = 0,77.
По формуле (Д.1), принимая Ef = 450 кВт/м2, находим интенсивность теплового излучения q
q = 450 · 0,037 · 0,77 = 12,9 кВт/м2.
По формуле (Д.4) определяем время существования «огненного шара» ts
ts = 0,92 (2,54 · 105)0,303 = 40 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
(рекомендуемое)
Метод расчета параметров волны давления при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве
Е. 1 Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяют массу т, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата (приложение А).
Е.2 Избыточное давление p, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле
, (Е.
1)
где р0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r — расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;
mпp — приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле
mпр = (Qсг / Q0)mг,п Z,
где Qсг — удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;
Z— коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,1;
Q0— константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг;
mг,п — масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.
Е.3 Импульс волны давления i, Па · с, рассчитывают по формуле
.
(Е.3)
Пример — Рассчитать избыточное давление и импульс волны давления при выходе в атмосферу пропана, хранящегося в сферической емкости объемом 600 м3, на расстоянии 500 м от нее.
Данные для расчета
Объем емкости 600 м3. Температура 20 °С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м3. Степень заполнения емкости 80 % (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6 · 107 Дж/кг. Принимается, что в течение времени, необходимого для выхода сжиженного газа из емкости, весь пропан испаряется.
Расчет
Находим приведенную массу mпр по формуле (Е.2):
mпр = 4,6 · 107 / 4,52 · 106 ·(0,8· 530 · 600) · 0,1 = 2,59 · 105 кг.
Находим избыточное давление p по формуле (Е.1)
p = 101 [0,8 (2,59 · 105)0,33 / 500 + 3 (2,59 · 105) 0,66 / 5002 + 5 (2,59 · 105) / 5003] = 16,2 кПа.
Находим импульс волны давления i по формуле (Е.3):
i = 123 (2,59 · 105)0,66 / 500 = 1000 Па · с.
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
(рекомендуемое)