Глава 6. Прогнозирование последствий аварий, связанных с пожарами

6.1. Общие положения

Одним из поражающих факторов пожара является тепловое воздействие от продуктов горения. Подобное воздействие определяется величиной плотности потока поглощенного излучения – q_погл, кВт/м² и временем теплового излучения – t, с. Плотность потока поглощенного излучения связана с плотностью потока падающего излучения соотношением q_погл=ε∙q_пад, где ε – степень черноты (поглощательная способность) тепловоспринимающей поверхности; α – угол между направлением теплового потока и нормалью к поверхности тела. Чем меньше степень черноты облучаемого тела (больше отражательная способность поверхности тел), тем меньше величина поглощения, т.е. q_погл при прочих равных условиях. Некоторые коэффициенты поглощения материалов, окрашенных в различные цвета приблизительно равны: красный цвет – 0,85; оранжевый – 0,5; желтый – 0,25; зеленый – 0,8; голубой – 0,5; синий – 0,65; фиолетовый – 0,9; черный – 0,98; белый – 0,17; светло-серый – 0,45.

Человек ощущает сильную («едва переносимую») боль, когда температура верхнего слоя кожи превышает 45. Время достижения «порога боли» τ, с, определяется зависимостью τ=(35/q)^1,33, с.

Здесь и в дальнейшем (если это не оговаривается) под «q» следует понимать «q_погл».

В табл.6.1. приведены степени термического ожога кожи человека.

Таблица 6.1. Характеристики ожогов кожи человека

Степень	Повреждение	Температура t	Тепловая доза q∙τ, кДж/м2	Характеристика
I	Эпидермиса	<55	<42	Покраснение кожи (q1,15∙τ=5500)
II	Дермы	>55	42-84	Волдыри (q1,33∙τ=8700)
III	Подкожного слоя		>84	Летальный исход при поражении более 20% кожи

Время воспламенения горючих материалов при воздействии на них теплового потока плотностью q, кВт/м² определяется зависимостью

τ =A/(q – q_кр)ⁿ, с, (6.1)

где q_кр – критическая плотность теплового потока, кВт/м²;

A и n – константы для конкретных веществ (так, для древесины A=4360, а n=1,61)

Значения q_кр для разных материалов и результаты расчета по формуле (6.1) приведены в табл.6.2.

Таблица 6.2. Характеристики критических тепловых нагрузок (q_кр) и времени воспламенения (τ) от плотности теплового потока (q) для различных веществ и материалов

Вещество, материалы	qкр, кВт/м2	Время воспламенения, τ, с
		Плотность теплового потока, q, кВт/м2
		20	50	100	150	200
Солома	7,0	70,3	10,2	2,9	1,4	0,91
Пенопласт	7,40	73,7	10,3	2,9	1.5	0,91
Хлопок-волокно	7,50	74,7	10,4	2,9	1,5	0,92
Х/б ткани	8,37	83,9	10,7	3,0	1,5	0,92
Торф кусковой	9,8	103,6	11,4	3,1	1,5	0,93
Картон серый	10,8	122,4	11.8	3.1	1,5	0,94
Картон фибровый	10,88	124,1	11.9	3,1	1,5	0,94
Темная древесина, ДСП	12,56	172,3	12,7	3.2	1,5	0,96
Бензин А-66	12,6	173,8	12,8	3,2	1,6	0,96
Древесина сосновая	12,8	181,5	12,9	3.3	1,6	0,96
Резина	7,0	70,3	10,2	3,4	1,6	1,02
Битумная кровля	7,0	70,3	10,2	3,4	1,6	1,02
Пластик слоистый	7,0	70,3	10,2	3,4	1,6	0,97
Фанера	7,0	70,3	10,2	3,4	1,6	0,97
Бензин А-78	7,0	70,3	10,2	3,4	1,7	0,98
Древесина крашенная	7,0	70,3	10,2	3,4	1,7	0,99
Древесина обугленная	7,0	70,3	10,2	3,4	1,7	1,0

Особо опасны нагревы емкостей с нефтепродуктами, которые могут воспламеняться через τ, с, при воздействии на них теплового потока q, кВт/м². Некоторые приведены в табл.6.3.

Таблица 6.3. Зависимость времени воспламенения (τ, с) емкости с нефтепродуктами от величины теплового потока излучения (q, кВт/м²)

τ	5	10	15	20	29	>30
q	34,9	27,6	24,8	21,4	19,9	19,5

Вероятность поражения человека от теплового воздействия с летальным исходом можно определить по значению для пробит-функции P_r, вычисляемой по зависимости

P_r =-9,5+2,56^1,33∙τ). (6.2)

Значения пробит-функции приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.4. Зависимость степени поражения (разрушения) от пробит-функции

P пор %	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0		2,67	2.95	3,12	3.25	3,38	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72	3,77	3,82	3,87	3.92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16	4,19	4,23	4,26	4.26	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
40	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4.97
50	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5.67	5,71	5,74	5,77	5,82
80	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6.28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
99	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8,09

Время теплового воздействия τ, с, для случаев пожара разлития и горения здания (сооружения, штабеля и т.п.) определяется по зависимости

τ =τ₀+x/V,

где τ₀ – время обнаружения пожара (допускается принимать 5 с);

x – расстояние (м) от места нахождения человека до зоны, где q не превышает 4 кВт/м²;

V- скорость движения человека (V5 м/с).

Для случая огненного шара время теплового воздействия определяется длительностью огненного шара.