Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени мазута

Содержание

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени мазута
Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени мазута
Минимальные интенсивности теплового излучения и время, при

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени мазута

МЕТОД РАСЧЕТА ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ ПРОЛИВОВ ЛВЖ И ГЖ

В. 1 Интенсивность теплового излучения q, кВт/м 2 , рассчитывают по формуле

где E_f — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м 2 ;

F_q — угловой коэффициент облученности;

t — коэффициент пропускания атмосферы.

В.2 E_f принимают на основе имеющихся экспериментальных данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные данные приведены в таблице В. 1.

Таблица B.1— Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородных топлив

Топливо	E_f, кВт/м 2 , при d, м					т, кг/(м 2 · с)
Топливо	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
Примечание— Для диаметров очага менее 10 м или более 50 м следует принимать E_f такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно

При отсутствии данных допускается E_f принимать равной 100 кВт/м 2 для СУГ, 40 кВт/м 2 для нефтепродуктов.

8.3 Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле

, (В.2)

где S — площадь пролива, м 2 .

8.4 Рассчитывают высоту пламени Н, м, по формуле

, (В.3)

где т — удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м · с);

r _в — плотность окружающего воздуха, кг/м 3 ;

g— ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с 2 .

8.5 Определяют угловой коэффициент облученности F_q по формуле

, (В.4)

где ,(В.5)

где А = (h 2 + + 1) / 2S₁ , (В.6)

S_l = 2r/d (r— расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта), (В. 7)

, (В.9)

B.6 Определяют коэффициент пропускания атмосферы t по формуле

t = exp[ -7,0 · 10 -4 ( r — 0,5 d)] (B.11)

Пример — Расчет теплового излучения от пожара пролива бензина площадью 300 м 2 на расстоянии 40 м от центра пролива.

Определяем эффективный диаметр пролива d по формуле (В. 2)

м.

Находим высоту пламени по формуле (В.3), принимая

т = 0,06 кг / (м 2 · с), g = 9,81 м/с 2 и r _в = 1,2 кг/м 3 :

Находим угловой коэффициент облученности F_q по формулам (В.4) — (В. 10), принимая r = 40 м:

А = (2,72 2 + 4,10 2 + 1) / (2 · 4,1) = 3,08,

Определяем коэффициент пропускания атмосферы т по формуле (В. 11)

t = exp [ — 7,0 · 10 -4 (40 — 0,5 · 19,5 )] = 0,979.

Находим интенсивность теплового излучения q по формуле (В.1), принимая Е_f= 47 кВт/м 2 в соответствии с таблицей В. 1:

q = 47 · 0,0324 · 0,979 = 1,5 кВт/м 2 .

ОТДЕЛ 1.4 ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха, Московская обл., 143903
Тел. (495) 524-82-21, 521-83-70 тел./факс (495) 529-75-19
E-mail: nsis@pojtest.ru

Материалы сборника могут быть использованы только с разрешения ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
© ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2000-2010 Все права защищены

Источник

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени мазута

МЕТОД РАСЧЕТА ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ ПРОЛИВОВ ЛВЖ И ГЖ

В. 1 Интенсивность теплового излучения q, кВт/м 2 , рассчитывают по формуле

где E_f — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м 2 ;

F_q — угловой коэффициент облученности;

t — коэффициент пропускания атмосферы.

Топливо	E_f, кВт/м 2 , при d, м					т, кг/(м 2 · с)
Топливо	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
Примечание— Для диаметров очага менее 10 м или более 50 м следует принимать E_fтакой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно

При отсутствии данных допускается E_fпринимать равной 100 кВт/м 2 для СУГ, 40 кВт/м 2 для нефтепродуктов.

8.3 Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле

, (В.2)

где S — площадь пролива, м 2 .

8.4 Рассчитывают высоту пламени Н, м, по формуле

, (В.3)

где т — удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м · с);

r _в — плотность окружающего воздуха, кг/м 3 ;

g— ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с 2 .

8.5 Определяют угловой коэффициент облученности F_q по формуле

, (В.4)

где ,(В.5)

где А = (h 2 + + 1) / 2S₁ , (В.6)

S_l = 2r/d (r— расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта), (В. 7)

, (В.9)

B.6 Определяют коэффициент пропускания атмосферы t по формуле

t = exp[ -7,0 · 10 -4 ( r — 0,5 d)] (B.11)

Определяем эффективный диаметр пролива d по формуле (В. 2)

м.

Находим высоту пламени по формуле (В.3), принимая

т = 0,06 кг / (м 2 · с), g = 9,81 м/с 2 и r _в = 1,2 кг/м 3 :

Находим угловой коэффициент облученности F_q по формулам (В.4) — (В. 10), принимая r = 40 м:

А = (2,72 2 + 4,10 2 + 1) / (2 · 4,1) = 3,08,

Определяем коэффициент пропускания атмосферы т по формуле (В. 11)

t = exp [ — 7,0 · 10 -4 (40 — 0,5 · 19,5 )] = 0,979.

q = 47 · 0,0324 · 0,979 = 1,5 кВт/м 2 .

Материалы сборника могут быть использованы только с разрешения ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
© ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2009 Все права защищены

Источник

Минимальные интенсивности теплового излучения и время, при

котором происходит возгорание горючих материалов, кВт/м 2

Материал	Продолжительность действия, мин.
Древесина (сосна влажность 12 %)	18,8	16,9	13,9
Древесно-стружечная плита	13,9	11,9	8,3
Торф брикетный	31,5	24,4	13,2
Торф кусковой	16,6	14,4	9,8
Хлопок – волокно	11,0	9,7	7,5
Слоистый пластик	21,0	19,1	15,4
Стеклопластик	19,4	18,6	17,4
Пергамин	22,0	19,8	17,4
Резина	22,6	19,2	14,8
Уголь	—	35,0	35,0

Результаты, достаточно хорошо согласующиеся с опытными данными, можно получить, используя теорию теплового излучения. Если – площадь излучающей поверхности, то интенсивность облучения площадки (рис. 2.3) может быть определена на основании закона Стефана-Больцмана для теплового излучения абсолютно черного тела , где – энергетическая светимость (интегральная излучательная способность) пламени, Вт/м 2 ; Вт/(м 2 ∙К 4 ) – постоянная Стефана-Больцмана; – термодинамическая температура, К.

Экспериментально получены значения энергетической светимости , учитывающие температуру горения и отличие излучателя от абсолютно черного тела (среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени), которые рекомендуется использовать при расчетах: =40 кВт/м 2 – для твердых материалов и нефтепродуктов, =120 кВт/м 2 – для сжиженных углеводородных газов, = 450 кВт/м 2 – для пожара огненный шар.

При оценочных расчетах полагаем, что геометрия задачи соответствует точечному тепловому источнику с температурой , излучающему в полуплоскость, а также: , и . Тогда интенсивность теплового потока на облучаемом объекте определяется выражением:

(2.1)

где – площадь поверхности излучателя (пламени), обращенной к объекту, м 2 ; – расстояние от источника теплового излучения до объекта, м.

Площадь излучающей поверхности – факела пламени при безветрии приближенно может быть определена в соответствии с рис. 2.4 следующим образом.

При горении здания, штабеля леса и им подобных объектов (рис. 2.4–а, б) , где – длина здания или длина штабеля, – высота от поверхности земли до конька крыши; для штабеля – высота штабеля. При горении горючих жидкостей в открытом резервуаре (рис. 2.4–в) – площадь равнобедренного треугольника с основанием, равным диаметру резервуара и высотой . При горении жидкости, разлитой по поверхности земли, (рис. 2.4–г) факел пламени представляется цилиндром, излучающая поверхность – прямоугольник с основанием, равным диаметру пятна , м и высотой , м. Диаметр пятна оценивается, исходя из условия, что толщина слоя горючей жидкости на поверхности земли равна 5 см.

Детерминированный метод, обладая простотой и физической наглядностью, позволяет получить только ступенчатую оценку.

Пример 1. Определить радиус теплового поражения людей при горении деревянного дома длиной 10 м и высотой от земли до конька крыши 15 м.

Радиус поражения находим из формулы (2.1):

где = 40 кВт/м 2 – среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени для твердых материалов; – площадь факела пламени м, м; – пороговая интенсивность теплового излучения, при которой человек через 10…20 с начинает испытывать болевые ощущения ( 4200 Вт/м 2 ).

Подставляя численные значения величин в формулу, получим:

м.

Пример 2. При аварии на железной дороге из цистерны разлилось и загорелось 60 т мазута. Оценить радиус теплового поражения людей и возможность возгорания деревянных домов, расположенных в 40 м от места аварии.

Исходные данные: кг/м 3 – плотность мазута; кДж/кг – теплота сгорания мазута; кг/(м 2 ·с) – массовая скорость выгорания мазута; = 40 кВт/м 2 – среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени для нефтепродуктов; кВт/м 2 – пороговая интенсивность излучения для человека; кВт/м 2 – интенсивность излучения для возгорания древесины (время облучения соответственно 15…3 мин.). Полагаем, что толщина пятна мазута на поверхности земли составляет см, безветрие.

1. Определяем диаметр пятна разлившегося мазута:

, м.

2. Рассчитываем продолжительность горения мазута:

, с=22,6 мин.

3. Определяем высоту пламени:

, м.

4. Находим радиусы теплового поражения людей и возгорания деревянных домов:

, м,

, м.

Вероятностный метод прогнозирования.Предполагается, что характеристики излучения и типового нагреваемого объекта – случайные величины, следовательно, и ожидаемый результат воздействия теплового излучения — также случайная величина. Метод позволяет рассчитать вероятность определенного вида поражения – в действующих нормативных документах – вероятность летальных последствий для человека. Если обратиться к рис.1.11, то это вероятность поражения при переходе через пороговую кривую – из области «не поражен» в область «поражен».

Вероятность летального поражения человека тепловым излучением определяют по значению пробит-функции, рассчитываемой с помощью формулы:

(2.2)

где – эффективное время экспозиции, с; – интенсивность теплового излучения, действующего на человека, кВт/м 2 .

Пробит – характеристика случайной величины – поражения, распределенная по нормальному закону, которая определяется для рассматриваемого воздействия при обработке результатов данных экспериментов и аварий на пожаровзрывоопасных объектах. Вероятность поражения может быть рассчитана по значению пробит-функции по формуле: