Показатели, характеризующие пожарную опасность аварийного разлива легковоспламеняющейся (горючей) жидкости по твердым поверхностям

Пожаро- и взрывоопасность емкостных технологических аппаратов характеризуется вероятностью аварийного разлива горючих веществ при повреждениях и авариях аппаратов.

Основными показателями, характеризующими пожарную опасность аварийного разлива легковоспламеняющейся (горючей) жидкости, являются: площадь разлива; коэффициент разлива; радиус зоны разлива; толщина слоя разлившейся жидкости.

Чтобы судить о наиболее неблагоприятном варианте пожароопасной ситуации необходимо определить максимально возможную площадь разлива легковоспламеняющейся (горючей) жидкости.

Установлено, что площадь разлива жидкости F_и, м², по поверхности твердых тел прямо пропорциональна объему разлившейся жидкости V_ж, м³:

F_и= f V_ж. (5.1)

где f -коэффициент разлива жидкости. В системе измерений СИ коэффициент разлива выражается в м²/м³ или м^-1 и показывает значение площади разлива единицы объема данной жидкости.

Остальные показатели пожарной опасности аварийного разлива легковоспламеняющейся (горючей) жидкости можно определить, исходя из площади разлива.

Площадь разлива жидкости характеризуют диаметром или радиусом круга, эквивалентного (по площади) разлившейся жидкости. Такой параметр можно найти, приравняв площадь разлива к площади круга и вычислив из этого уравнения радиус.

Площадь растекания жидкости зависит от количества излившейся жидкости, ее вязкости, температуры, интенсивности излива, высоты падения струи, уклона площадки или пола.

Толщину слоя разлившейся жидкости δ_ж, определяют по формуле

δ_ж = 1/f . (5.2)

Площадь испарения с поверхности разлившейся жидкости на пол равна площади разлива жидкости и её определяют (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей – на 1 м² пола помещения [6].

При отсутствии устройств, ограничивающих растекание в помещении, площадь испарения F_и, м², определяется по формуле [5.3]:

. (5.3)

Приведенную форму разлива жидкости при крупномасштабной аварии принимают в зависимости от расположения резервуара на местности:

– в низине или на ровной поверхности (с уклоном 1%) – в виде круга с радиусом

, (5.4)

– на возвышенности – в виде эллипса. Значения осей эллипса определяют по следующим формулам:

– большой полуоси

, (5.5)

– малой полуоси

, (5.6)

где К_ук – коэффициент, характеризующий уклон, благоприятствующий разливу жидкости, значение которого определяют исходя из уклона местности;

К_ук = 8 – при уклоне не более 3%;

К_ук = 16 – при уклоне более 3%.

От площади испарения зависит масса паров жидкости, которые поступают в объем помещения (открытую площадку) и впоследствии могут участвовать во взрыве.

Масса паров жидкости m, кг, определяется по формуле

m = W F_и τ, (5.7)

где W – интенсивность испарения, кг×с ^-1∙м^-2;

τ – время испарения, с,

Интенсивность испарения W, кг×с ^-1∙м^-2, рассчитывается по формуле

W = 10^-6h P_н, (5.8)

где h – коэффициент, принимаемый по [6];

М – молярная масса горючего, кг·кмоль^-1;

Р_н – давление насыщенного пара, кПа, при расчетной температуре жидкости t_р.

Давление насыщенного пара Р_н, кПа, определяется расчетом по уравнению Антуана:

, (5.9)

где A, B, C_a – константы, определяемые по [8].

Допускается определять показатели, характеризующие пожарную опасность разлива легковоспламеняющейся (горючей) жидкости, по материалам реальных аварий при адекватности анализируемых ситуаций или в лабораторных условиях.

Площадь разлива единицы объема жидкости, а, следовательно, и коэффициент разлива зависят не только от свойств жидкости, но и от свойств поверхности, по которой происходит разлив, а также от температуры жидкости и поверхности. Установлено, что наибольшее значение разлива жидкости достигается на силикатном стекле. Если опыты по разливу проводить на силикатном стекле при стандартной (комнатной) температуре, получим максимальное значение коэффициента разлива.

В лабораторных условиях можно определить площадь разлива любой жидкости по твердой поверхности (линолеум, плитка ПХВ, окрашенная древесина и т.д.).

При разливе жидкости на поверхности материала пола площадь разлива будет меньше, чем на стекле. Влияние свойств материала и состояния поверхности на площадь разлива жидкости можно оценить коэффициентом К_п

К_п = f_п/ f_ст, (5.10)

где f_п – коэффициент разлива жидкости по поверхности материала пола;

f_ст – коэффициент разлива по стеклу.