3. Методика определения параметров огненного шара.

Важным поражающим фактором пожара является тепловое излучение из огневого шара. Основным показателем пожарной обстановки являются количество людей, пострадавших от теплового излучения. Величина теплового излучения огневого шара зависит от следующих его параметров:

- масса топлива (m), сгорающая в огневом шаре, кг;

- радиус (R_ош) огневого шара, м;

- время (t_ош) существования огневого шара, с;

- тепловой поток (Q₀)на поверхности огневого шара, кВт/м²

Необходимая для расчетов величина теплового потока (Q₀) из зоны горения может быть выбрана из табл. 2.1.

 Массу топлива (m, кг), сгорающего в огневом шаре определяется как:

m = 0.6 · M, (1)

где М - масса вещества в облаке, кг 

Например, m = 0.6 · M = 0.6 ·100 000 = 60 000 кг

Радиус (R_ош, м) огневого шараопр-ся по формуле:

R_ош = 3.2 · m^0.325, (2)

Например, R_ош = 3.2 · m^0.325  = 3,2 · 6000^0.325 = 114 м

Время (t_ош, с) существования огневого шара определяется по формуле:

t_ош = 0.85 · m^0.26,     (3)

Например, t_ош = 0.85 · m^0.26  = 0,85 · 60 000^0.26  = 15 с     

Зная величину теплового потока (Q₀) с поверхности огневого шара (см. табл. 2.1,) , радиус этого шара и время его существования, можно определить индекс дозы теплового излучения для конкретного расстояния от источника пожара до объекта воздействия, а по величине этого индекса с помощью табл. 2.2 (Назв-Вероятность поражения человека в зависимости от величины индекса дозы теплового излучения )

можно определить вероятность смертельных поражений людей при заданном расстоянии от точки до очага пожара.

Формула для определения индекса дозы теплового излучения (I) имеет вид:  

 

I = t_ош · (Q₀ · R_ош² / X²)^4/3, (4)

где X - расстояние от центра огневого шара до заданной точки (Х > R), м.   

Если известен индекс дозы теплового излучения, то расстояние от цента огневого шара в метрах, где будет наблюдаться данный индекс можно рассчитать по формуле:

X = R_ош · Q₀^0,5· (t_ош / I)^0,375, (5)

Далее, рассчитанные расстояния Х по формуле 5 позволяют определить:

- зоны поражения людей на генеральном плане ПВОО;

- количество пораженных людей;

- разработать организационно-технические мероприятия по снижению гибели людей.

Число пострадавших людей определяется как:

N_ош= S_ош · ρ_ош· Р_ош , (6)

где N_ош - число пострадавших людей, находящихся на площади, покрываемой

огневым шаром, чел.;

S_ош - площадь, покрываемая огневым шаром, м² (S_ош= π·R²_ош);

ρ_ош- плотность людей на открытой местности, чел/м²;

Р_ош- вероятность гибели людей, находящихся на площади, покрываемой

огневым шаром, равная 1 (100 %).

2) определение числа пострадавших людей, находящихся на различном расстоянии от огневого шара.(зависит от индекса дозы теплового излучения)

Для дальнейшего расчета установим вероятности поражения людей от теплового воздействия 1, 10, 50, 90 и 99%.

Если установлена вероятность поражения людей, то по табл. 2.2 определяется соответствующий индекс дозы теплового излучения, что позволяет по формуле 5 рассчитать расстояние от цента огневого шара в метрах, где будет наблюдаться данный индекс.

Число пострадавших людей в зоне, где вероятность их гибели от теплового воздействия составляет 99% и более.

По табл. 2.2 определяем, что для гибели людей с вероятностью 99% индекс дозы теплового излучения составляет 3 400. Такой индекс будет наблюдаться в радиусе 150 м от центра огневого шара:

R₉₉ = R_ош · Q₀^0,5· (t_ош / I)^0,375

Зная радиус R₉₉ зоны можно определить количество пораженных людей в полосе, где расстояние равно Х = R₉₉ - R_ош:

N₉₉ = S₉₉· P_ТП·ρ_ОМ = (3,14· (150²-114²)) · ((0,99+1)/2) · 0,0001=3 чел.

В формуле Ртп – средняя вероятность гибели людей в полосе между зонами с радиусом 150 м и 114 м.

3) Определение общего количества пострадавших людей от теплового воздействия на открытом пространстве.

Общее количество пострадавших людей от теплового воздействия на открытом пространстве:

N_ТП= N_ОШ + N₉₉ + N₉₀ + N₅₀ + N₁₀ + N₁

Воздействие огневого шара на здания, не попавшие в пределы самого огневого шара, определяется тепловым потоком, который рассчитывается по формуле:

q = Q₀ · R_ош² / X², (7)

где q – тепловой поток, который наблюдается на расстоянии до здания, кВт/м³

Х – расстояние от центра огненного шара до здания, м

В табл. 2.3 приведены значения тепловых потоков, вызывающих воспламенение некоторых материалов.