محاسبات فاکتورهای حریق Pool Fire

اصطلاح ” Pool Fire” معمولا به سوختن مایعات قابل اشتعال در سطح اشاره دارد،

اما می‌تواند در هر سطحی که در آن مقدار قابل توجهی مایعات قابل اشتعال ریخته و یا به صورت استخر آتش پدیدار می‌شود، دلالت کند. این نوع آتش‌سوزی یکی از متداول‌ترین شکل آتش‌سوزی‌هاست. امروزه دانشمندان مدل‌هایی را برای محاسبات پیامد Pool Fire ارائه داده‌اند که به برخی از آنها اشاره می‌کنیم.

سازمان محیط زیست آمریکا براساس راهنمای برنامه ارزیابی ریسک و آنالیز پیامدهای زیست محیطی، معادله D-25 را برای تخمین فاصله‌ای که حرارت تابشی ناشی از Pool Fire در مدت ۴۰ ثانیه می‌تواند ایجاد سوختگی درجه دوم نماید، ارائه داد.

جدول ۱

 

X = فاصله تا ۵۰۰۰ وات در هر متر مربع نقطه پایانی (m)

H_c = حرارت احتراق از مایع قابل اشتعال (kj/kg)

H_V = گرمای تبخیر مایع قابل اشتعال (kj/kg)

A =  سطح آتش Pool Fire  (m^۲)

C_p = ظرفیت گرمایی مایع (J/kg.^ok)

T_b = دمای جوش مایع  (^oK)

T_a = درجه حرارت محیط  (^oK)

۵۰۰۰ = وات در هر متر مربع
[auth]
 

همچنین این سازمان میزان تولید بخار قابل‌اشتعال را در معادله D-1 به شرح زیر بیان کرد.

جدول ۲

 

QR =  نرخ تولید بخار از آتشPool Fire  (lb/min)

U = سرعت باد  (m/s)

MW = وزن ملکولی ماده قابل اشتعال

VP = فشار بخار ماده قابل اشتعال (mm Hg)

A =  سطح استخر شکل گرفته توسطPool Fire (m2)

T = دمای آزاد شده از ماده قابل اشتعال (oK)

 

Burgess و Hertzberg با معادله ذیل توانستند میزان سوختن مایع قابل‌اشتعال در حالت Pool Fire را در واحد زمان اندازه‌گیری کنند.

جدول ۳

 

m = نرخ سوختن جرم ماده قابل اشتعال (kg/m2.s)

∆Hc = حرارت سوختن مایع قابل اشتعال در نقطه جوش آن ماده (kj/kg)

∆Hv = حرارت بخار مایع قابل اشتعال در نقطه جوش آن ماده (kj/kg)

Cp = ظرفیت گرمایی مایع قابل اشتعال (kj/kg.K)

Tb = دمای جوش مایع (oK)

Ta = درجه حرارت محیط (oK)

 

در جایی دیگر دانشمندان این مقدار را چنین محاسبه می‌کنند:

m”f (d) = Qba,tot(d) / Ap(Tf,bp  Cp,v – Tf,a Cp,a + ∆hv)

m”f =رخ جرم سوختن ماده سوختی  (kg/m2.s )

Qba,tot = کل حرارت برگشتی از روی سطح سوخت (oK)

Ap =  مساحت Pool Fire (m2)

Tf,bp = درجه حرارت سوخت در نقطه اشتعال آن ماده سوختی (oK)

Tf,a = درجه حرارت سوخت در دمای محیط (oK)

Cp,v =   ظرفیت حرارتی بخار سوخت(kj/kg.K)

Cp,a = (kj/kg.K) ظرفیت حرارتی سوخت مایع در محیط

∆hv =   آنتالپی بخار سوخت (kj/kg)

 

مقدار حرارت آزاد شده از این نوع حریق را با استفاده از این فرمول می‌توان بدست آورد:

Q = m”Hc,eff (1 – e-kD) Adike

Q = نرخ آزاد شدن حرارت از Pool Fire (kW)

m” = نرخ سوختن جرم ماده در واحد مساحت (kg/m2-sec)

Hc,eff = حرارت موثر از احتراق سوخت (kJ/kg)

Af = Adike = سطح آتش Pool Fire (منطقه درگیر در تبخیرمایع قابل اشتعال ) (m2)

k= ثابت تجربی (m-1)

D = قطر از آتش Pool Fire (قطر درگیر در تبخیر، استخر دایره ای فرض شده است) (m)

 

هنگامی که آتش‌سوزی بصورت Pool Fire شروع به گسترش می‌کند، ابعاد رشد آنرا بدین ترتیب تخمین می‌زنند:

محاسبه قطر Pool Fire

Adike = πD2/4

Adike = سطح Pool Fire (m2)

D = قطر Pool Fire (m)

D = √(۴Adike/π)

برآورد مدت سوختن Pool Fire

tb = 4V / πD2n

tb = زمان سوختن مایع قابل اشتعال بصورت Pool Fire (sec)

V = حجم مایع قابل اشتعال (m3)

D = قطر Pool Fire (m)

n = میزان رشد حریق (m/sec)

محاسبه میزان رشد حریق

n = m”/r

n = میزان رشد حریق (m/sec)

m” = نرخ سوختن جرم ماده در واحد مساحت (kg/m2-sec)

r = چگالی مایع قابل اشتعال (kg/m3)

برآورد ارتفاع شعله آتش Pool Fire با روش HESKESTAD

Hf = 0.235 Q2/5 – 1.02 D

Hf =Pool Fire ارتفاع شعله (m)

Q = نرخ آزاد شدن حرارت از مایع قابل اشتعال (kW)

D = قطر Pool Fire (m)

 

برآورد ارتفاع شعله آتش Pool Fire با روش THOMAS

Hf = 42 D (m”/ra √(g D))0.61

Hf = Pool Fire ارتفاع شعله (m)

m” = نرخ سوختن جرم ماده در واحد مساحت (kg/m2-sec)

ra = چگالی هوای محیط (kg/m3)

D = قطر Pool Fire (m)

g = شتاب گرانشی (m/sec2)

این معادلات می‌توانند برای برآورد مقدار خسارات ناشی از حریق Pool Fire در مکانهایی که مایعات قابل اشتعال نگهداری می شود، کمک بسیار مناسبی باشند. ارزیابی ریسک حریق بدون محاسبات ، دقیق و اصولی نمی باشند.
[/auth]