Оценка пожарного риска для промпредприятий => 4.2. критерии поражения тепловым излучением. Таблица 4.7. Таблица 4.9. Таблица 4.10.

4.2. Критерии поражения тепловым излучением

Для теплового излучения могут быть использованы как детерминированные, так и вероятностные критерии поражения.

4.2.1 Детерминированные критерии оценки поражения тепловым излучением

При анализе воздействия теплового излучения следует различать случаи импульсного и длительного воздействия. В первом случае следует говорить о дозе излучения D (случай огненного шара), во втором - о критической интенсивности теплового излучения q_CR (например, пожар пролива).

Величины q_CR для воспламенения некоторых горючих материалов приведены ниже в табл. 4.7, для различных степеней поражения человека - в табл. 4.8.

 

Таблица 4.7

 

Материалы	qCR, кВт×м-2
Древесина (сосна влажностью 12 %)	13,9
Древесностружечные плиты (плотностью 417 кг × м-3)	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 древесноволокнистая	13,0
Плита древесностружечная	12,0
Плита древесностружечная с отделкой «Полиплен»	12,0
Плита древесноволокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева	12,0-16,0
Винилискожа обивочная пониженной горючести	30,0-32,0
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, °С:
300	12,1
350	15,5
400	19,9
500 и выше	28,0 и выше
Без негативных последствий в течение неограниченного времени	1,4
Безопасно для человека в брезентовой одежде	4,2
Непереносимая боль через 20-30 с	7,0
Ожог 1 степени через 15-20 с	10,5
Ожог 2 степени через 30-40 с
Непереносимая боль через 3-5 с
Ожог 1 степени через 6-8 с	20,0
Ожог 2 степени через 12-16 с
Мгновенные болевые ощущения через 4 с
Летальный исход с вероятностью 50 % при длительности воздействия около 10 с	44,5

 

Детерминированные критерии поражения технологического оборудования и строительных конструкций определяются, как правило, из условия потери ими несущей способности.

Основным критерием потери несущей способности является достижение на необогреваемой поверхности (например, внутренней поверхности резервуара, вблизи которого находится очаг пожара) критической температуры. Некоторые данные о значениях критических температур строительных материалов приведены ниже в табл. 4.9.

 

Таблица 4.9

 

Материал	Критическая температура, °С
Сталь марок Ст3, Ст5 в стальных конструкциях; арматурные стали классов: A-I, A-II, A-IV, Am-IV, A-V, Am-V	500
Арматурная сталь классов:
A-III	600
Am-VI, Am-VII, B-I, Bp-I	450
Высокопрочная арматурная проволока классов В-II, Вр-11 и арматурные канаты класса К-7	400
Сталь марок Ст3, Ст5 при жестком закреплении стальных конструкций и для металлических каркасов	300
Конструкции из алюминиевых сплавов	250
Гранит	700
Известняк	800
Тяжелый бетон с заполнителем	600
Тяжелый бетон с известняковым заполнителем	675
Кирпич глиняный обыкновенный	900
Силикатный кирпич	700

 

Оценка поражающего действия теплового излучения может быть проведена путем решения уравнения теплопроводности для облучаемого объекта (например, резервуара) с определением момента достижения температурой конструкционных материалов критических значений, приведенных в табл. 4.9.

Для приближенной оценки поражающего действия теплового излучения можно использовать метод, основанный на оценке критических величин плотностей тепловых потоков, вызывающих нагрев конструкционных материалов до критических температур. При этом величины критических тепловых потоков могут определяться как экспериментальным, так и расчетным путем.

Имеются экспериментальные данные по минимальной плотности теплового потока q_min, при которой возможен прогрев труб до температур самовоспламенения типичных нефтепродуктов (табл. 4.10).

 

Таблица 4.10

 

Температура самовоспламенения, °С	qmin (кВт × м-2) при времени прогрева (мин)
	1	3	5	более 15
250	21,3	13,2	11,9	8,9
300	27,1	19,2	16,9	12,0
350	34,9	25,8	22,7	15,5
400	-	34,9	30,2	19,9
500 и более	-	-	34,9	27,9

 

В литературе описан метод расчетно-аналитического определения противопожарных разрывов между резервуарами с СУГ и ЛВЖ. Предполагается, что горение резервуара с ЛВЖ происходит во всем обваловании резервуара. В качестве критической температуры не смоченной стенки резервуара с СУГ принимается величина 427 °С. Расчеты показали, что плотность падающего на стенки резервуара теплового потока не должна превышать 13,5 кВт×м^-2 в отсутствии ветра и 22 кВт × м^-2 при скорости ветра 10 м × с^-1.

Исходя из вышеизложенного, могут быть сделаны следующие практические рекомендации для учета поражающего действия теплового излучения по отношению к технологическому оборудованию и резервуарам. В случае полного охвата пламенем стенок резервуара представляется достаточным решение тепловой задачи в обыкновенных дифференциальных уравнениях с использованием критических температур из табл. 4.10. При несимметричном нагреве возможно использование понятия критической плотности теплового потока q_min. Если решается задача о возможности переноса пламени от горящего резервуара к негорящему, может быть использована табл. 4.10 и формула (4.9). Если решается задача о разрушении не смоченной стенки резервуара, то величина q_min может быть принята приближенно равной 20 кВт × м^-2.

4.2.2. Вероятностные критерии оценки поражения тепловым излучением

В качестве вероятностного критерия оценки поражения тепловым излучением целесообразно использовать описанное выше понятие пробит-функции.

Для смертельного поражения человека величина пробит-функции описывается следующим выражением

Р_r = -14,9 + 2,56 ln (D); (4.11)

D = tq^4/3. (4.12)

Величина эффективного времени экспозиции t может быть вычислена по формулам:

для огненного шара

t = 0,92m^0,303; (4.13)

для пожара пролива

(4.14)

где т - масса горючего вещества, участвующего в образовании огненного шара, кг; t₀ - характерное время, за которое человек обнаруживает пожар и принимает решение о своих дальнейших действиях (может быть принято равным 5 с); х - расстояние от места расположения человека до безопасной зоны (зона, где интенсивность теплового излучения меньше 4 кВт × м^-2); и - средняя скорость движения человека к безопасной зоне (может быть принята 5 м × с^-1).

Величина дозы излучения D в случае пожара-вспышки для смертельного поражения человека может быть вычислена следующим образом. Вначале определяется эффективный радиус продуктов сгорания R по формуле

R = R_ex(E_i - 1)^1/3, (4.15)

где R_ex - радиус взрывоопасной зоны, м, вычисляемый в соответствии с изложенной в п. 3.3 методикой; Е_i - коэффициент расширения продуктов сгорания (может быть принят равным 7).

Величина D ((кВт × м^-2)^4/3 × с) определяется по следующим формулам в зависимости от расстояния r от геометрического центра паровоздушного облака:

 

Расстояние	D, (кВт × м-2)4/3 × с
r < 1,1R	D = 3000
1,1R £ r < 1,2R	2300 < D < 3000
1,2R £ r < 1,3R	1000 < D < 2300
1,3R £ r < 1,4R	200 < D < 1000
r ³ 1,4R	D = 0

 

Величины D для промежуточных значений r следует определять с помощью линейной интерполяции.