1.2 火球熱輻射???火災(zāi)發(fā)生時(shí)熱輻射對(duì)目標(biāo)損傷的判定準(zhǔn)則有3種：熱輻射劑量準(zhǔn)則、熱輻射強(qiáng)度準(zhǔn)則、熱劑量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)則。由于90%的天然氣燃燒形成的火球熱輻射可以認(rèn)為是瞬態(tài)燃燒，因此采用熱輻射劑量準(zhǔn)則[6]。對(duì)處于火球內(nèi)部的目標(biāo)，顯然將被熱輻射傷害，而對(duì)于火球以外的目標(biāo)，其傷害程度可以根據(jù)目標(biāo)所接受的火球入射熱輻射劑量判定[14]。
火球入射熱輻射劑量qr的計(jì)算式為：
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式中qr——火球入射熱輻射劑量，kJ/m2
??? Qr——火球總熱輻射量，kJ
??? εr——熱輻射率系數(shù)，取1.0
??? Rr——火球熱輻射半徑，m
火球入射熱輻射劑量對(duì)人體的傷害程度見(jiàn)表2[15]。
表2 火球入射熱輻射劑量對(duì)人體的傷害程度[15]
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火球入射熱輻射劑量/(kJ·m-2) | 對(duì)人體的傷害程度 |
375 | 三度燒傷 |
250 | 二度燒傷 |
125 | 一度燒傷 |
65 | 皮膚疼痛 |
將表2中不同的火球入射熱輻射劑量代入式(10)，可計(jì)算得到不同火球入射熱輻射劑量下的火球熱輻射半徑。
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2 實(shí)例分析
??? ① 概況
??? 某天然氣管道規(guī)格為Φ108×5，設(shè)計(jì)壓力為0.8MPa，天然氣質(zhì)量流量為2.85kg/s。為便于計(jì)算，進(jìn)行如下設(shè)定：天然氣在泄漏過(guò)程中管道壓力保持不變，泄漏口與管道的流通面積相同，泄漏質(zhì)量流量與管道天然氣質(zhì)量流量相同。取泄漏時(shí)間為2min，計(jì)算得天然氣泄漏量為342kg。
???② 爆轟破壞半徑
???將已知參數(shù)代入式(1)～(4)、(6)～(9)，可計(jì)算得到不同沖擊波超壓下的爆轟破壞半徑(見(jiàn)表3)。
表3 不同沖擊波超壓下的爆轟破壞半徑
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沖擊波超壓/MPa | 1.00 | 0.75 | 0.40 | 0.25 |
爆轟破壞半徑/m | 39.44 | 40.53 | 58.62 | 81.56 |
???③ 火球熱輻射半徑
???將已知參數(shù)代入式(12)～(15)，可計(jì)算得到不同火球入射熱輻射劑量下的火球熱輻射半徑(見(jiàn)表4)。
表4 不同火球入射熱輻射劑量下的火球熱輻射半徑
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火球入射熱輻射劑量/(kJ·m-2) | 375 | 250 | 125 | 65 |
火球熱輻射半徑/m | 63.43 | 77.86 | 110.03 | 152.57 |
3 結(jié)論
??? 根據(jù)實(shí)例，若將管道設(shè)計(jì)流量作為泄漏量的最不利事故工況進(jìn)行計(jì)算，泄漏2min后可燃?xì)庠瓢l(fā)生爆炸、燃燒，對(duì)人體產(chǎn)生最嚴(yán)重的傷害時(shí)的爆轟破壞半徑為39.44m，火球熱輻射半徑為63.43m。從計(jì)算結(jié)果可以看出，可燃?xì)庠瓢l(fā)生爆炸、燃燒的危害是非常大的。
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