火灾模型

2.1 “单点源” 模型
• 理论上 ,喷射火焰是一系列点源沿着火焰的 长度方向向周围辐射。假设每个点源释放 的能量相等。
在指定地点点源 i 的热辐射量 Ii 由下式计算
式中 Hc — 燃烧热 kJ / kg; η— 燃烧效率因子 ,喷射火约为 0.35 ; Xg — 大气穿透因子 ,喷射火约为 0.2 ; np — 点源数目; Qeff — 气体有效泄漏率; xi —目标与点源 i 的距离。
某一目标点处的入射热辐射强度等于喷射 火的全部点热源对目标的热辐射强度的总 和:
对危险评价分析而言, 点热源数n一般取5就 可以了。
2.1.1 气体当量泄漏率
管道断裂的失效事故导致介质从两端泄漏, 设满足稳态燃烧的当量泄漏率由下式计算
式中
Cd — 泄漏系数 γ— 气体的比热 R — 气体常数(J / (mol· K) ) ; T — 气体温度 ,K; m — 气体分子重量(kg/ mol) ; d — 当量孔径( =管道直径) ,m; p — 操作压力 ,Pa。 λ— 泄漏率延迟因子,范围0.2~0.5之间
所有描述喷射火的固体火焰模型都可用下式表示:
式中: I -目标接受的热辐射强度, kw / m 2 I0 -火焰表面热辐射强度, kw / m 2 ; -观测因子; -大气透射系数
2.3.1 计算表面辐射率
2.3.2 计算观测因子
2.3.3 计算透射率
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在保守计算场合, 干燥晴朗的天气可取透射率为1。
暴露于火焰热辐射下的死亡概率公式
式中 P -人暴露于火场外面的致死概率, 范围(0~ 1) Pe -暴露于火场外人的概率单位; Q -热辐射通量, W / m 2 ; t -暴露时间, s。
2.5 总结
• 单点源模型可以较为准确的预测火焰中心 线的轨迹，但是不能准确的预测出火焰长 度（一般是低估火焰长度）。多点源模型 相对于单点源来说更加优化，更为精确一 些，但是同样存在这使用的局限性且不能 满足一定的精度要求。一般来说，固体火 焰模型更容易被大家接受。因为该模型的 物理意义比较明确，有较好的理论基础， 其表达式也是由大量实验验证过的。
喷射火灾模型介绍
王海涛
1. 喷射火灾主要研究的对象
1. 2. 3. 4. 扩张喷射的出口速度 火焰形状尺寸 表面辐射率 喷射火热辐射影响
1.1 喷射火模拟仿真分析结果
• 喷射火焰的形状尺寸 • 喷射火焰表面辐射率
喷射火热辐射影响
2. 喷射火模型
1. “多点源”模型 2. “单点源”模型 3. 固体模型
计算的主要步骤: 1.计算扩张喷射的出口速度 2.计算喷射火焰长度 3.计算喷射火焰表面积 4.计算燃烧的产生的热量 5.计算表面辐射率 6.计算观测因子 7.计算透射率 8.计算某一距离上的热辐射值
参考文献: 姜巍巍等, 喷射火及其热辐射影响评价模型介绍. 石油化工安全环保技术, 2007(1): 第33-36+73-74页.
2.3.4 其他固体火焰模型介绍
APIRP521模型认为火焰由于风或重力的影响变弯,近似为香蕉形, 并把 火焰分成 9 段, 用 10 个截面圆的半径 r i(i= 1~10)、圆心坐标、截面圆 与水平方向的倾角来描述火焰及火焰形状,见图。 注：该模型只适用于水平方向和垂直方向的喷射。
2.4 喷射火对人和设备的热辐射影响
2.2 “单点源”模型
单点源模型把火源看作是位于泄漏点与火 焰顶端距离的一半处的一个点。将火焰燃 烧所产生的所有热量全部集中在这一个点 上。再通过之前介绍的多点源的计算方法， 计算出火焰对于距离xi的某一目标点所产生 的热辐射强度。
2.3 固体模型
该模型假定喷射火形状为圆锥形 ,同固体表 面一样具有相同的表面辐射率。