【正文】 熱輻射計(jì)算所得熱輻射曲線 FDS采用 NIST的 FDS火災(zāi)模擬器通過(guò)大渦模擬來(lái)進(jìn)行地面油罐火災(zāi)發(fā)展過(guò)程的可視化仿真。 上述目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度公式，反映了熱輻射能量與受害目標(biāo)到火源距離之間的關(guān)系。 ? 計(jì)算結(jié)果為： 由該式計(jì)算得總熱輻射量 Q= 103 kW。(根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于大型油盤火災(zāi)，由于煙的屏蔽作用，使得輻射分?jǐn)?shù)隨著油盤直徑的增加而下降，該計(jì)算中取平均值 )。 ? 計(jì)算結(jié)果為：火焰高度可達(dá) m（在大型火災(zāi)實(shí)驗(yàn)中，火焰形狀并不清晰，因?yàn)樵诨鹧嬷車嬖诖罅康臒?，所以上述火焰高度?jì)算僅是理想情況下的估算值）。 ? 計(jì)算結(jié)果為：?jiǎn)挝幻娣e燃燒速度為 kg/(m2 直線燃燒速度與質(zhì)量燃燒速度的轉(zhuǎn)換 利用公式： ? 式中： V——— 質(zhì)量燃燒速度， kg/(m2 經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算法步驟 燃燒速度的計(jì)算 ? 由于燃燒速度極不穩(wěn)定且不斷變化，因此取燃燒中期平均燃燒速度為準(zhǔn)。 池火災(zāi)事故后果分析方法 目前，對(duì)池火災(zāi)事故后果分析的方法大體有兩類： ? 一類是 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法 這種計(jì)算方法方便實(shí)用，簡(jiǎn)單易行，可以規(guī)律性地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，便于掌握和預(yù)測(cè)油罐燃燒情況的總體情況。頓時(shí)周圍一定范圍內(nèi)籠罩在強(qiáng)烈的熱輻射中。 池火災(zāi)通過(guò)熱輻射方式影響周圍環(huán)境，當(dāng)熱輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)，可使周圍物體燃燒或變形，強(qiáng)烈的熱輻射可能燒毀設(shè)備，并造成人員傷亡。 第一章 池火災(zāi) 由于油罐破裂或運(yùn)輸意外 ,造成泄漏事故 ,當(dāng)遇到點(diǎn)火源 ,極可能發(fā)生池火災(zāi)。這里主要針對(duì)易燃易爆的氣體或液體泄漏后遇到引火源被點(diǎn)燃而著火燃燒而引起火災(zāi)和固體類物質(zhì)起火成災(zāi)進(jìn)行火災(zāi)事故后果分析。 火災(zāi)的分類 ? 火災(zāi)時(shí)或失去控制蔓延的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象，是各種災(zāi)害中發(fā)生最頻繁且最具毀滅性的一種?；馂?zāi)事故后果分析 概述 —— 歷史上著名的火災(zāi) 火災(zāi)事故后果分析研究目的 ? 火災(zāi)事故是工業(yè)重大危險(xiǎn)事故里的主要類型，對(duì)人的生命、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境有巨大的危害。 火災(zāi) 事故后果 分析 作為安全評(píng)價(jià)的一種類型，對(duì)事故后果進(jìn)行分析及預(yù)測(cè)，為預(yù)測(cè)火災(zāi)、爆炸和中毒事故造成的后果提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，大大縮短了災(zāi)害后果評(píng)估時(shí)間，提高災(zāi)害后果評(píng)估精度，對(duì)預(yù)防、減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失有積極影響 ， 因此對(duì)火災(zāi)事故進(jìn)行事故后果 分析是十分有必要的 ?；馂?zāi)的種類很多，通常包括森林、建筑、油類以及可燃?xì)怏w和粉塵爆炸所引起的火災(zāi)。 ? 由此，我們將火災(zāi)分為池火災(zāi)、噴射火、火球、突發(fā)火和固體火災(zāi)五類。災(zāi)害一旦發(fā)生 ,人員暴露在火災(zāi)的熱輻射下 ,將會(huì)受到嚴(yán)重的傷害。 池火災(zāi)實(shí)例 1999年，山西省某化工廠 5000m3直徑為 ，頂部塌陷后發(fā)展為池火災(zāi)，池液半徑為 m。此事故造成 16人死亡，百余人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 5千萬(wàn)元，是一個(gè)典型的池火災(zāi)事故。 ? 一類是 FDS軟件模擬法 FDS (Fire Dynamics Simulator) 是美國(guó)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局（ NIST）建筑火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于場(chǎng)模擬的火災(zāi)模擬軟件，該軟件采用先進(jìn)的大渦模擬技術(shù)，得到眾多實(shí)例驗(yàn)證，在火災(zāi)安全工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。不同直徑油罐液體表面上單位面積的燃燒速度為： ? 式中： Vb——— 直線燃燒速度， mm/s； D——— 油罐直徑， m。s)； ρ——— 液體體積質(zhì)量， kg/m3。s) 火焰 高度計(jì)算 ? 當(dāng)液池為一個(gè)半徑 r的圓形池時(shí)，火焰高度按下述公式計(jì)算： ? 式中： h— 火焰高度， m； r— 液池半徑， m，半徑為 m； ρ0— 周圍空氣的體積質(zhì)量，取值 kg/m3； g— 重力加速度，取值 m/s2。 液池燃燒 時(shí)的總輻射量 液池燃燒時(shí)的總輻射量按下述公式計(jì)算： ? 式中： Q— 總輻射量， W； η— 效率因子，介于 。 Hc— 最大發(fā)熱量， J/mol，取 43 J/mol。 目標(biāo)入射 熱輻射強(qiáng)度的計(jì)算 假設(shè)全部輻射熱量都由液池中心釋放出來(lái)，在距離液池中心點(diǎn) X（ m）的某一點(diǎn)的入射熱輻射強(qiáng)度 (目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度 )為： ? 式中： I— 入射熱輻射強(qiáng)度， W/m3； tc— 熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無(wú)相對(duì)理想數(shù)據(jù)時(shí)，可取值 1； X— 目標(biāo)點(diǎn)到火源（罐壁）的距離， m。當(dāng)入射熱輻射通量是一個(gè)定值時(shí)，可以計(jì)算出受害目標(biāo)與火源之間的傷害距離，參照輻射危害程度（ 表 1），計(jì)算得到：當(dāng) I1= kW/m2時(shí) ,X1=；I2= kW/m2時(shí) ,X2=； I3= kW/m2時(shí) ,X3=； I4=時(shí) ,X4=； I5= kW/m2時(shí) ,X5= m。選取油罐為中心的 100 m3空間進(jìn)行模擬，持續(xù)燃燒 20s，取以油罐中心橫截面來(lái)觀察熱輻射以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出，經(jīng) Smokeview截圖可看出火焰不停變動(dòng)但總體趨勢(shì)穩(wěn)定，故取中心截面火焰 1/2高度處 5~15 s的平均值為導(dǎo)出數(shù)據(jù)（選取相同距離熱輻射最大值），Smokeview模擬視圖見圖 1~3：圖 2是 FDS模擬油罐燃燒熱輻射的三維圖，圖 2是包含煙氣情況下的輻射圖。 FDS模擬熱輻射計(jì)算 圖 1 模擬油罐燃燒熱輻射的三維圖 圖 2 包含煙氣情況下的模擬油罐燃燒熱輻射的三維圖 圖 3 熱輻射截面圖模擬 熱輻射計(jì)算所得熱輻射曲線 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法與 FDS軟件模擬計(jì)算法之比較 兩組數(shù)據(jù)對(duì)比可看出，計(jì)算數(shù)據(jù)更具有規(guī)律性，模擬數(shù)據(jù)具有多變性和不對(duì)稱性，但二者對(duì)于最大熱輻射強(qiáng)度的數(shù)值點(diǎn)的走向上是趨于一致的；通過(guò)對(duì)幾個(gè)重要數(shù)值點(diǎn)據(jù)在大部分時(shí)線完全擬合。 b) FDS模擬對(duì)于火焰的動(dòng)態(tài)變化情況更具實(shí)際意義，同時(shí)在數(shù)值上對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式起到補(bǔ)充和完善作用。 表 1 輻射危害程度一覽 案例分析 本例中危險(xiǎn)單元為輸油管道，且無(wú)防護(hù) 堤。泄漏量為 1000kg，環(huán)境溫度為 30℃ 。 第二章 噴射火 噴射火事故后果分析中存在大量的不確定性 ,分析困難較大。在目前技術(shù)和管理水平下這種方法是一種較好的方法 ,并能為其他相關(guān)事故后果分析提供思路。經(jīng)測(cè)定，管道內(nèi)燃?xì)鈮毫?,外界大氣壓為 105Pa,溫度為常溫，裂口為圓形 ,且面積約為 。（一般將噴射火焰看成由沿噴射中心線上的 5個(gè)點(diǎn)熱源組成） 燃?xì)庑孤┧俣鹊挠?jì)算 ? 當(dāng)滿足 時(shí)氣體流動(dòng)屬于聲速流動(dòng)，其泄漏速度為： ? 當(dāng)滿足 時(shí)，氣體呈亞聲速流動(dòng)，其泄漏速度為： ? 備注： 以上兩式中 p0為環(huán)境壓力 ,Pa。 k為氣體絕熱指數(shù) （ 即定壓比熱CP與定容比熱 CV之比 。 Cd為氣體泄漏系數(shù) （ 當(dāng)裂口形狀為圓形時(shí)取,三角形時(shí)取 ,長(zhǎng)方形時(shí)取 。 T為氣體溫度 ,K。 R 為氣體常數(shù) , J / m o l ? 根據(jù)上述計(jì)算公式 ,則氣體流動(dòng)屬于聲速流動(dòng) ,在常溫下其泄漏速度為 Q0= 熱輻射 強(qiáng)度的計(jì)算 在將噴射火焰看成由沿噴射中心線上的 5個(gè)點(diǎn)熱源組成的前提下。 ? 備注： 由于將噴射火假設(shè)有 5個(gè)點(diǎn)熱源，所以某點(diǎn)的入射熱