Расчёт степени теплового воздействия на объекты и человека при диффузионном горении горючей жидкости в результате её аварийного разлива

Линейная скорость выгорания

Горение горючей жидкости в пределах обвалования можно представить как горение в резервуаре большого размера. Для резервуаров достаточно крупных размеров (d > ?):

где М — молярная масса горючей жидкости, кг/кмоль;

с_ж — плотность горючей жидкости при температуре окружающей среды, кг/м³;

л — коэффициент теплопроводности жидкости, кал/(м•с•град);

g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

Т_кип — температура кипения жидкости, К;

с_р — теплоёмкость жидкости, кал/(моль•К);

з — динамическая вязкости жидкости, П (Пуаз);

ДН_исп — теплота испарения жидкости, кал/моль.

Q_н — молярная теплота сгорания жидкости, кал/моль.

Учитывая, что 1 кал = 4,1865 Дж, для толуола.

Значение Q_н в кДж/моль рассчитано в разделе 1.3.

Остальные данные берутся из справочных таблиц приложения 1−3.

Следовательно, для толуола при t = 10^оС:

Массовая скорость выгорания толуола (по формуле 2.2):

где с_ж — плотность жидкости, кг/м³.

Расчёт плотности теплового потока на различных расстояниях от эпицентра горения

Массовая низшая теплота сгорания толуола (по формуле 2.4):

.

где — молярная низшая теплота сгорания толуола, рассчитанная в разделе 1.3.

Интенсивность тепловыделения факела пламени (по формуле 2.3):

.

где х_m — массовая скорость выгорания толуола, кг/(м²?с);

F_пр — площадь поверхности разлива толуола, м².

Интенсивность излучения факела пламени (по формуле 2.5):

Доля тепла, расходуемого на излучение факела пламени б_изл, для толуола можно принять равной 0,45:

Условная высота пламени при горении разлива толуола:

+ 9 (О₂ + 3,76N₂) 7СО₂ + 4Н₂О + 93,76N₂

Стехиометрическое отношение воздуха к летучим продуктам горения:

По формуле 2.8:

где — коэффициент перед кислородом в уравнении реакции полного горения толуола — коэффициент перед i-м продуктом горения в уравнении реакции.

Диаметр очага горения:

Рассчитан на основе радиуса разлива по формуле 1.27:

Удельная теплоёмкость воздуха:

Плотность воздуха при t = 10^оС:

Выражение безразмерного параметра (по формуле 2.7):

где — удельная теплоёмкость воздуха, Дж/(кг?К);

Т_в и с_в — температура и плотность окружающего воздуха, К и кг/м³ соответственно;

— массовая теплота сгорания толуола, кДж/кг;

g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²);

q — интенсивность тепловыделения факела пламени, кВт;

d — диаметр очага горения, м;

r — стехиометрическое отношение воздуха к летучим продуктам горения.

Следовательно:

Коэффициент пропускания атмосферы для расстояния r = 40 м (по формуле 2.10):

где фатм — коэффициент пропускания атмосферы для теплового излучения;

r — расстояние от группы людей до эпицентра очага горения, м.

Коэффициент облучённости людей факелом пламени:

Из рисунка видно, что величина a соответствует радиусу пролива жидкости (r_пр= 17.8 м), b — расстояние r от заданного объекта или человека до эпицентра горения (r₃ = 40 м).

Следовательно:

;

Плотность теплового потока на расстоянии 40 м от эпицентра горения (по формуле 2.13):

где — интенсивность излучения факела пламени, кВт (формула 2.5);