Пожар разлития. 
Прогнозирование последствий аварий, связанных с пожарами

При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжиженный горючий газ или жидкость, часть жидкости может заполнить поддон или обваловку, растечься по поверхности грунта или заполнить какую-либо естественную впадину.

Если поддон или обваловка имеют размеры a x b (радиус rпод), то глубину заполнения (h, м) можно найти по формуле:

h = mж/(pжFпод) (14).

где: mж, рж — масса и плотность разлившейся жидкости кг и кг/м3 соответственно;

Fпод — площадь поддона, м2.

При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, происходит растекание жидкости по грунту и (или) заполнение естественных впадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественными и искусственно созданными границами (дороги, дренажные канавы и т. п.), а если такая информация отсутствует, то принимают толщину разлившегося слоя равной h = 0,05 м и определяют площадь разлива (Fраз, м2) по формуле:

Fраз = mж/(h pпод) (15).

(16).

Отличительной чертой пожаров разлития является «накрытие» (рисунок 5) с подветренной стороны. Это накрытие может составлять 25−50% диаметра обвалования.

Пламя пожара разлития при расчете представляют в виде наклонного по направлению ветра цилиндра конечного размера (рисунок 5), причем угол наклона зависит от безразмерной скорости ветра Wв:

(17).

(18).

Геометрические параметры факела пожара разлития можно определить по формуле Томаса:

Рисунок 5 Пламя пожара разлития в виде наклонного по направлению ветра цилиндра конечного размера.

Эмпирические коэффициенты в формуле Томаса (а=55; b=0,67 и с= - 0,21) получены по результатам экспериментов, выполненных для широкого диапазона изменения параметров:

(19).

Скорость выгорания жидкостей определяют, как правило, экспериментально. Для экспертной оценки скорости выгорания (mвыг, кг/(м2с)) можно воспользоваться эмпирической формулой:

(20).

где: рж — плотность жидкости, кг/м3;

QPHнизшая теплота сгорания топлива, Дж/кг;

Lисп — скрытая теплота испарения жидкости, Дж/кг.

Значение коэффициента пропорциональности С=1,25×10−6 м/с получено путем обработки многочисленных экспериментальных данных по выгоранию большинства органических жидкостей и их смесей (рисунок 6).

Степень термического воздействия пожара разлития (плотность теплового потока, падающего на элементарную площадку, расположенную параллельно (х=0) и перпендикулярно (х=90), (рисунок 7) qпад, кВт/м2) несложно найти по формуле:

(21).

где: цугловой коэффициент излучения с площадки боковой поверхности пламени пожара разлива на единичную площадку, расположенную на уровне грунта (рисунок 5).

qcoб — средняя по поверхности плотность потока собственного излучения пламени, кВт/м2.

Таблица 5 Значения qсоб, кВт/м2, для некоторых жидких углеводородных топлив.

Примечание: Для очагов с диаметром менее 10 м и более 50 м следует принимать величину qco6 такой же, как и для очагов диаметром 10 и 50 м соответственно.

Рисунок 6 Обобщение экспериментальных данных по скорости выгорания различных жидкостей: 1 — метанол; 2 — диэтилентриамин; 3 — ацетон; 4 — диаметилгидрозинг; 5 — ракетное топлива; 6 — ксилол; 7 — бензин; 8 — бензол; 9 — гексан; 10 бутан; 11 — сжиженный энергетический газ; 12 — сжиженный природный газ; 13 — сжиженный нефтяной газ.

При горении топлива в котлованах без ограничивающих стенок (очаг горения на уровне земли) имеет место так называемое «волочение» или «переливание» пламени под действием ветра за пределы очага горения, так что оно как бы стелется по поверхности земли на расстояние r* (рисунок 5), определяемое по формуле:

(22).

Для углеводородных топлив k1=1,0; k2= 0,069; k3 = 0,48; для сжиженного газа: k1= 1,5; k2= 0,069; k3=0 [6].