Математика от А до Я: Справочное пособие (издание третье с дополнениями)
Шрифт:
D — эквивалентный диаметр очага горения, м;
W0 — скорость ветра, мкс– 1;
р — плотность паров топлива при температуре поверхности раздела фаз (для кипящих сжиженных газов — температура кипения при атмосферном давлении), кг/м3.
Эмпирические коэффициенты в формулах Томаса (а1 = 55; = 0,67; с1 = -0,21) получены по результатам экспериментов, выполненных для широкого диапазона параметров
применительно
3. Пламя рассматривается как оптически «серый» монохроматический поверхностный излучатель.
4. При расчете внешнего излучения сложная, изменяющаяся во времени геометрическая форма пламени рассматривается как цилиндрическая поверхность с сохранением реальных значений высоты и (эквивалентного) диаметра основания пламени.
Количество теплоты q, излучаемое факелом в направлении смежного объекта или сооружения [114], рассчитывается по формуле
q = I0 ехр(-г)F /(г2), (2.40)
где I0 — интенсивность излучения факела, Вт/м2;
Р — коэффициент ослабления среды, м1;
г — расстояние от излучающей поверхности до облучаемого объекта, м;
F— площадь излучающей поверхности в направлении смежного объекта, м2;
— коэффициент облученности.
Интенсивность излучающей поверхности факела определяют по закону Стефана — Больцмана. Эта величина сильно зависит от температуры пламени, т. к. теплоизлучение пропорционально температуре в четвертой степени.
Для определения критических расстояний между очагом пожара и окружающими объектами необходимо знать площадь поверхности факела, обращенного в сторону облучаемой поверхности, степень черноты факела, коэффициент облученности, температуру факела, среднюю скорость сгорания материалов, а также критические тепловые потоки.
В Таблице № 2.5 с учетом различных режимов горения приведены значения критических тепловых потоков для некоторых горючих материалов.
Отметим, что площадь поверхности факела, обращенного в сторону облучаемого объекта, приближенно определяют как произведение основания факела на его высоту, делая поправку на форму (очертание) поверхности.
б) Расчет параметров пожара при возникновении огневого шара [106].
Возникновение огневого шара характеризуется совокупностью таких физических процессов, как:
Таблица № 2.5.
Критические тепловые потоки, вызывающие воспламенение и самовоспламенение некоторых материалов.
— взрывное вскипание углеводородных жидкостей в резервуарах высокого давления;
— выброс содержимого резервуара в окружающее пространство с образованием быстро сгорающего аэрозольного облака (огневого шара) и ударной волны;
— разрушение сосуда и разлет его осколков.
Для возникновения огневого шара необходимы следующие предпосылки:
1. жидкость, хранящаяся
2. в результате аварийной разгерметизации несущего корпуса (либо неправильной работы предохранительных клапанов или разрывных мембран) должно произойти резкое падение давления над поверхностью раздела жидкой и паровой фаз.
Тепловая мощность Р сгорания огневого шара [117] массой М может быть найдена из уравнения:
где QH — теплота сгорания, МДж/кг;
— время существования объекта, с.
Вещества, часто приводящие при авариях к образованию огневого шара, имеют теплоту сгорания QH порядка 45–48 МДж/кг.
Для оценки опасности огневых шаров необходимо уметь предсказывать их размер и время существования. В частности, радиус огневого шара R (м) и время его существования т (с) могут быть найдены по эмпирическим формулам работы [115].
При оценке последствий воздействия огневых шаров было принято, что в диапазоне между нижним и верхним пределами воспламенения в период существования огневого шара находится около 60 % массы газа (пара) в облаке и что эта масса более 1000 кг.
Вероятность поражения людей тепловым потоком зависит от индекса дозы теплового излучения I, который определяется из соотношения:
I = t(Q0R2 /Х2)4/3 (2.42)
где X — расстояние от центра огневого шара (X > R), м;
Qa — тепловой поток на поверхности огневого шара, кВт/м2, значения которого для наиболее распространенных веществ приведены в Таблице № 2.6.
Воздействия огневых шаров на здания и сооружения, не попадающие в пределы самого огневого шара, определяются наличием возгораемых веществ и величиной теплового потока q, которая определяется по формуле:
q = Q0R2/X2, (2.43)
при этом время жизни огневого шара принято равным 15 с.
Таблица № 2.6.
Значения теплового потока на поверхности огневых шаров различных газов диаметром более 10 м.
2.5. Методика расчета температурного режима пожара в помещении
Пожар в помещении представляет собой сочетание специфических процессов, сопровождающихся изменением состава и параметров газовой среды, заполняющей помещение.
Основными среднеобъемными термодинамическими параметрами, характеризующими состояние газовой среды при пожаре [118, 119] являются: