Оценка теплового воздействия

Оценка теплового воздействия заключается в определении количества пострадавших людей на ПВОО и определении возможности возникновения пожара в зданиях, сооружениях и других объектах, расположенных на территории ПВОО.

Оценку теплового воздействия производят в следующей последовательности:

1) определяют параметры огненного шара;

2) определяют число пострадавших людей на площади, покрываемой огненным шаром;

3) определяют число пострадавших людей, находящихся вне огненного шара, т.е. в различных зонах теплового воздействия;

4) определяют возможность возгорания зданий, сооружений и других объектов от теплового воздействия.

4.1. Определение параметров огненного шара

К параметрам огненного шара относятся:

1) масса топлива, сгорающая в огненном шаре;

2) радиус огненного шара;

3) время существования огненного шара;

4) тепловой поток на поверхности огненного шара.

1) Масса топлива, сгорающая в огненном шаре

Принято считать, что масса топлива, сгорающего в огненном шаре, равна 60% первоначальной массы топлива, т.е.

m = 0,6 М, кг

где m – масса топлива, сгорающая в огненном шаре, кг;

М – масса топлива, участвующая в реакции, кг.

Для нашего примера: m = 0,6 · 50000 = 30000 кг.

2) Радиус огненного шара

Радиус огненного шара определяется по эмпирической формуле

R_ош = 3,2 · m^0,325, м

где R_ош – радиус огненного шара, м;

m – масса топлива, сгорающая в огненном шаре, кг.

Радиус огненного шара можно определить по табл. 22.

Для нашего примера:

R_ош = 3,2 · 50000^0,325 = 91,245 м, или по табл.22 R_ош = 91,25м.

3) Время существования огненного шара

Время существования огненного шара определяется по формле:

t_ош = 0,85· m^0,26, с

где t_ош – время существования огненного шара, с;

m – масса топлива, сгорающая в огненном шаре, кг.

Время существования огненного шара можно определить по табл. 23.

Для нашего примера:

t_ош= 0,85 · 30000^0,26 = 12,401 с, или по табл. 23 t_ош = 12,4 с.

4) Тепловой поток на поверхности огненного шара

Тепловой поток на поверхности огненного шара (Q_o) определяется по табл. 4, если топливо не вошло в перечень веществ в табл. 4 и по условиям задачи не дан тепловой поток (Q_o), тогда принимают Q_o = 200 кВт/м^2.

Для нашего примера: Q_o = 195 кВт/м².

4.2. Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия

Число пострадавших людей от теплового воздействия определяется:

N_ТВ = N_ОШ + N_ТП , чел

где N_ТВ – число пострадавших людей от теплового воздействия, чел;

N_ОШ – число пострадавших людей на территории, покрываемой огненным шаром, чел;

N_ТП – число пострадавших людей от теплового потока на открытой местности, вне огненного шара, чел.

4.2.1. Определение числа пострадавших людей на территории,

покрываемой огненным шаром

Число пострадавших людей на территории, покрываемой огненным шаром, определяется по формуле:

N_ОШ = S_ОШ · ρ_ОМ · Р_ОШ , чел

где S_ОШ – площадь, покрываемая огненным шаром, м^2;

р_ОМ – плотность людей на открытой местности ПВВ, чел;

Р_ОШ – вероятность того, что люди пострадают, Р_ОШ = 1.

Для нашего примера:

S_ОШ = π R² _ОШ = 3,14 · 91,25² = 26159 м²; ρ_ОШ = 0,00015 чел/м²;

N_ОШ = 26159 · 0,00015 · 1 = 3,92 = 4 чел.

4.2.2. Определение числа пострадавших людей от теплового

воздействия вне огненного шара

Вероятность поражения людей от теплового воздействия вне огненного шара будет зависеть от расстояния человека от поверхности огненного шара, величины теплового потока на поверхности огненного шара, времени воздействия теплового потока на человека и других факторов.

Чтобы учесть время теплового воздействия, величину теплового потока на поверхности огненного шара и расстояние человека от огненного шара, вводится показатель – индекс дозы теплового излучения, который определяется по формуле:

, (4.1)

где J – индекс дозы теплового излучения (величина безразмерная);

Q_o – тепловой поток на поверхности огненного шара, кВт/м²;

R_ош – радиус огненного шара, м;

Х – расстояние от центра огненного шара до объекта (человека)

(формула справедлива при Х > R_ош), м.

Для решения некоторых типов задач необходимо знать расстояние до центра огненного шара при известном индексе дозы теплового излучения, это расстояние определяется по формуле:

, м (4.2)

Чтобы определить число пострадавших вне огненного шара, необходимо учесть такой фактор, как воздействие воздушной ударной волны. В некоторых случаях она будет воздействовать на людей, когда тепловой поток серьезное воздействие не оказывает, в других случаях дело может обстоять наоборот. Поэтому число пострадавших людей от теплового воздействия вне огненного шара определяют в следующей последовательности:

1) определяют число пострадавших людей от теплового потока в зонах действия ВУВ;

2) определяют число пострадавших людей от теплового потока вне зон действия ВУВ.

Общее количество пострадавших людей от теплового воздействия вне огненного шара равно:

, чел.

где N_ТП – общее число пострадавших людей от теплового воздействия вне огненного шара, чел.;

N_ТП⁽¹⁾ – число пострадавших людей от теплового потока в зонах действия ВУВ, чел.;

N_ТП⁽²⁾ – число пострадавших людей от теплового потока вне зон действия ВУВ, чел.

1) Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия в зонах действия воздушной ударной волны

На рис.2 изображена схема зон поражения людей от ВУВ. Очевидно, чтобы определить число пострадавших людей от теплового потока в зонах действия ВУВ, необходимо знать индексы доз теплового излучения на границах действия ВУВ. Вычислив индексы доз теплового излучения на границах зон действия ВУВ, по табл. 8 определим вероятность поражения людей от теплового потока, соответствующую величинам доз теплового излучения. Зная вероятности поражения людей от теплового потока, вычисляют количество пострадавших.

Для нашего примера:

Индексы доз теплового излучения на границах зон действия ВУВ: (см. рис.2 и формулу 4.1)

6-я зона, ;

(в данном случае Х = R_6м = 98).

5-я зона, ;

Аналогично для остальных зон – J₄ = 6755; J₃ = 3596; J₂= 2224; J₁= 1358.

По тал. 8 определяем вероятности поражения людей от теплового потока на границах зон действия ВУВ:

Р_6ТП = 100%; Р_5ТП = 100%; Р_4ТП = 100%; Р_3ТП = 95%; Р_2ТП = 86%; Р_1ТП = 57%.

Схема поражения людей от теплового потока на открытой местности в зонах действия ВУВ показана на рис.3

Рис. 3.Схема действия зон поражения людей от теплового потока на открытой местности в зонах действия ВУВ,

где 6,5,4,3,2,1 – номер зоны поражения людей на открытой местности тепловым потоком;

R_6м, R_5м, R_4м, R_3м, R_2м, R_1м, - радиусы зон поражения людей, м;

Р_6ТП, Р_5ТП, Р_4ТП, Р_3ТП, Р_2ТП, Р_1ТП, - вероятности поражения людей тепловым потоком на границах зон.

Общее количество пострадавших людей от теплового воздействия на открытой местности вне огневого шара будет определяться:

, чел.

где i – номер зоны поражения людей на открытой местности от теплового потока;

N_iТП – количество пострадавших людей в i-той зоне, чел.

При определении количества пострадавших людей от теплового воздействия необходимо учитывать радиус огненного шара. Он может быть больше или меньше радиуса зоны поражения людей от ВУВ.

Количество пострадавших людей от теплового потока в зонах определяется по такому же методу, что и для ВУВ, т.е.

N_iТП = S_i · P_iТВ · ρ_ом ,

где S_i – площадь i-ой зоны, м²;

P_iТВ – вероятность поражения людей от теплового воздействия в i-ой зоне;

ρ_ом – плотность персонала на открытой местности, чел/м².

Вероятность поражения людей от теплового воздействия в i- ой зоне определяется:

,

где Р_iТП - вероятность поражения людей тепловым потоком на границе i-ой зоны.

Для нашего примера определяем число пострадавших людей в отдельных зонах:

число пострадавших людей в 6-й, 5-й и 4-й зонах (определяем в трех зонах, т.к. Р_6,5,4ТВ = Р_6ТП = Р_5ТП = Р_4ТП = 100%).

число пострадавших в 3-й зоне:

число пострадавших во 2-й зоне:

число пострадавших в 1-й зоне:

Таким образом, общее количество пострадавших от теплового воздействия вне огненного шара в зонах действия воздушной ударной волны равно:

2) Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия вне зон действия воздушной ударной волны

Чтобы определить количество пострадавших людей от теплового воздействия вне зон действия ВУВ, необходимо территорию объекта «разбить» на дополнительные зоны. Зоны разбивать следует в зависимости от величины вероятности поражения людей от теплового потока. Для установления единого подхода к разбивке зон рекомендуется воспользоваться табл.8 (верхняя строчка).

Из табл. 8 видно, что зоны разбивают по следующим вероятностям поражения людей от теплового потока: 80%; 60%; 40%; 20%; 0%.

Для нашего примера:

1) разбиваем зоны с вероятностями поражения людей: 40%; 20%; 0% с величины вероятности 40% начинается разбивка, т.к. вероятность поражения от теплового потока в 1-й зоне действия ВУВ равна 57%;

2) обозначим новые зоны номерами 7,8 и 9, тогда на границах зон вероятности поражения людей тепловыми потоками будут равны: Р_7ТП= 0,4; Р_8ТП= 0,2; Р_9ТП= 0.

На рис. 4 показаны зоны действия теплового потока вне зон действия ВУВ.

3) по табл. 8 определим индексы доз теплового излучения, соответствующие вероятности поражения людей от теплового потока на границах зон: J₇ = 1000; J₈ = 713; J₉ = 450.

4) по формуле (4.2) определяем радиусы зон, где наблюдаются данные индексы теплового излучения:

7-я зона, Х₇ = 91,25 · 195^0,5 (12,4/1000)^0,375 = 246м;

8-я зона, Х₈ = 91,25 · 195^0,5 (12,4/713)^0,375 = 279м;

9-я зона, Х₉ = 91,25 · 195^0,5 (12,4/450)^0,375 = 331м.

5) определяем количество пострадавших людей в 7-й, 8-й и 9-й зонах:

Рис. 4. Схема зон поражения людей от теплового воздействия на открытой местности вне зон действия ВУВ

где 7,8,9 – номер зоны поражения людей на открытой местности тепловым потоком;

Х₇, Х₈, Х₉ – радиусы зон поражения людей, м;

Р_7ТП, Р_8ТП, Р_9ТП – вероятности поражения людей тепловым потоком на границах зон; ( Р_1ТП; R_1м и 1 – см. рис.3).

Общее число пострадавших людей от теплового воздействия вне зон действия ВУВ равно:

; чел.

Для нашего примера:

Таким образом, общее количество пострадавших от теплового воздействия вне огненного шара равно:

Общее количество пострадавших людей от теплового воздействия равно: