火灾及爆-炸伤害分析课件.ppt

火灾及爆炸伤害分析火灾及爆炸伤害分析池火灾池火灾(PoolFire)喷射火喷射火(Jetfire)突发火突发火(Flashfire)沸腾液体扩展蒸气爆炸沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)蒸气云爆炸蒸气云爆炸(VCE)1、烧伤等级I度烧伤：只伤及皮肤的外层，造成红肿及度烧伤：只伤及皮肤的外层，造成红肿及产生剧烈的触痛产生剧烈的触痛II度烧伤：伤处起水泡，周围肿胀并变为红度烧伤：伤处起水泡，周围肿胀并变为红肿肿III度烧伤：伤及皮肤的每一层，皮肤表面呈度烧伤：伤及皮肤的每一层，皮肤表面呈苍白、蜡色，有时烧成焦碳，疼痛不剧烈苍白、蜡色，有时烧成焦碳，疼痛不剧烈第一节：热辐射伤害准则第一节：热辐射伤害准则人在无风而湿度低的人在无风而湿度低的高温环境下可以忍耐高温环境下可以忍耐的时间的时间一般來說，一般來說，皮肤皮肤在在4545時即生刺痛感，時即生刺痛感，5454即即可能被烧伤可能被烧伤温度温度时间时间50数小时数小时70一小一小时时13015分钟分钟2002505分钟分钟2、热辐射伤害准则、热辐射伤害准则（1）热通量准则）热通量准则热通量：是指单位时间、热通量：是指单位时间、单位面积单位面积发射或接收的热能发射或接收的热能；热通量准则：以热通量作为衡量目标是否破坏的唯一参热通量准则：以热通量作为衡量目标是否破坏的唯一参数，当目标收到的热通量大于或等于引起目标破坏所需的数，当目标收到的热通量大于或等于引起目标破坏所需的临界热通量时，目标被破坏，否则，目标不被破坏。

临界热通量时，目标被破坏，否则，目标不被破坏热通量准则的适用范围为作用于目标的热通量比目标达到热热通量准则的适用范围为作用于目标的热通量比目标达到热平衡的时间要长平衡的时间要长破破坏坏准准则则热通量准则热通量准则热强度准则热强度准则热通量热通量-热强度准则热强度准则（2）热强度准则）热强度准则热强度热强度：指热通量与：指热通量与作用时间作用时间的乘积；的乘积；当目标接受到的热强度大于或等于目标被当目标接受到的热强度大于或等于目标被破坏的临界热强度时，目标被破坏，否则破坏的临界热强度时，目标被破坏，否则不被破坏；不被破坏；适用于作用于目标的热通量持续的时间比适用于作用于目标的热通量持续的时间比较短，以至于目标接受到的热量来不及散较短，以至于目标接受到的热量来不及散失掉3）热通量）热通量-热强度准则热强度准则当热通量和热强度准则的适用条件均不具当热通量和热强度准则的适用条件均不具备时，应该使用热通量、热强度准则认备时，应该使用热通量、热强度准则认为目标是否受到破坏应该由热通量和热强为目标是否受到破坏应该由热通量和热强度的组合来确定度的组合来确定3、热辐射伤害模型、热辐射伤害模型皮肤裸露时的死亡概率：皮肤裸露时的死亡概率： t-人员暴露于辐射中的时间，采用火球持续的人员暴露于辐射中的时间，采用火球持续的时间，池火灾或喷射火取时间，池火灾或喷射火取30s或或40s。

q-目标接受到的热辐射通量目标接受到的热辐射通量Pr -人员伤害概率人员伤害概率 伤伤害概率与百分比概率害概率与百分比概率换换算关系算关系死亡率死亡率（）（）012345678902.672.953.123.253.363.453.523.593.66103.723.773.823.873.923.964.014.054.084.12204.164.194.234.264.294.334.364.394.424.45304.484.504.534.564.594.614.644.674.694.72404.754.774.804.824.854.874.904.924.954.97505.005.035.055.085.105.135.155.185.205.23605.255.285.315.335.365.395.415.445.475.50705.525.555.585.615.645.675.715.745.775.81805.845.885.925.955.996.046.086.136.186.23906.286.346.416.486.556.646.756.887.057.33有衣服保护时死亡概率：有衣服保护时死亡概率： 二度烧伤概率二度烧伤概率 ： 一度烧伤概率一度烧伤概率 ： 财产损失：按引燃木材所需的热通量计算财产损失：按引燃木材所需的热通量计算 第2节：池火灾伤害分析1、池火灾现象（、池火灾现象（poolFire）是可燃液体表面的自由燃烧。

是可燃液体表面的自由燃烧Eg.泄漏到地面上、堤坝内的液体火灾、敞开泄漏到地面上、堤坝内的液体火灾、敞开容器内液体的燃烧等均为池火灾容器内液体的燃烧等均为池火灾特点：池火多在防火堤等有限制的范围内发特点：池火多在防火堤等有限制的范围内发生，其上部空间没有限制，燃烧完全，火生，其上部空间没有限制，燃烧完全，火焰多呈圆柱形或圆锥形焰多呈圆柱形或圆锥形主要危害：高温热辐射主要危害：高温热辐射池火灾池火灾2、热辐射通量计算步骤（1）确定油池半径）确定油池半径当油池发生在输油管道区，且无防火堤，若假设泄漏液体当油池发生在输油管道区，且无防火堤，若假设泄漏液体无蒸发，并已充分蔓延，地面无渗透，则可根据泄漏液量无蒸发，并已充分蔓延，地面无渗透，则可根据泄漏液量和地面性质计算油池面积和地面性质计算油池面积S最大油池面积，最大油池面积，m2；泄漏液体密度，泄漏液体密度，kg/m3;W泄漏液体泄漏液体质质量，量，kg;Hmin最小油最小油层厚度，厚度，m最小油层厚度（最小油层厚度（m）草地草地0.02平整地面平整地面0.01粗糙地面粗糙地面0.025混凝土地面混凝土地面0.005平静的水面平静的水面0.0018（2）确定火焰高度）确定火焰高度托马斯给出的经验公式托马斯给出的经验公式 式中式中L为火焰高度，为火焰高度，m；D为油池直径或当量直径，为油池直径或当量直径，m；mf为单位面积燃烧速度，为单位面积燃烧速度，kg/(m2.s)；0为周围空气密度，为周围空气密度，kg/m3；g为重力加速度，为重力加速度，m/s2（3）火焰燃烧速度确定）火焰燃烧速度确定式中：式中：mf液体单位面积燃烧速率，液体单位面积燃烧速率，kg/(m2.s)；C常数，常数，0.001kg/(m2.s)；Hc液体燃烧热，液体燃烧热，kJ/Kg；Hv液体在常压沸点下的蒸发热，液体在常压沸点下的蒸发热，J/Kg；Cp气体的比定压热容，气体的比定压热容，J/(kg.k)；Tb液体的沸点，液体的沸点，K；T0环境温度，环境温度，K。

当液池中液体的沸点低于环境温度时，如当液池中液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，液池表面上单加压液化气或冷冻液化气，液池表面上单位面积的燃烧速度位面积的燃烧速度=一些可燃液体的燃一些可燃液体的燃烧热烧热物物质质密度密度(g/cm(g/cm3 3) )自燃点自燃点()()热值热值(KJ/(KJ/) )乙醇乙醇0.7890.7894234233098430984丙醇丙醇0.8040.8044044043478934789丁醇丁醇0.8100.8103653653724737247戊醇戊醇0.8170.8173003003900939009液体燃烧速度表（4）计算火焰表面热辐射通量）计算火焰表面热辐射通量假定能量由圆柱形火焰侧面均匀辐射，假定能量由圆柱形火焰侧面均匀辐射，则池火灾燃烧时放出的总热辐射通量则池火灾燃烧时放出的总热辐射通量q0为：为：q0-火焰表面的热通量，火焰表面的热通量，kW/m2；HC-燃烧热（燃烧热（kJ/kg）；）；f-热辐射系数，范围为热辐射系数，范围为0.13-0.35，保守取，保守取值为值为0.35散热面积散热面积释放热量释放热量距离油池中心某一距离（距离油池中心某一距离（r）处的目标接受到的热）处的目标接受到的热通量为：通量为：大气透射大气透射率率视角因子视角因子火焰表面火焰表面热辐射通热辐射通量量（5）目标接收到的热通量）目标接收到的热通量（6）大气透热率确定）大气透热率确定辐射不在真空中传播，受水蒸气、二氧化碳等的影响，辐辐射不在真空中传播，受水蒸气、二氧化碳等的影响，辐射在传播中有损失射在传播中有损失视角因子：视角因子：接受体所能接受的来自发热体的辐射能量接受体所能接受的来自发热体的辐射能量的百分数，大小取决于发射体和接受体的的百分数，大小取决于发射体和接受体的形状、距离和相对角度。

形状、距离和相对角度7）视角因子的确定）视角因子的确定视角系数视角系数VF与目标到火焰垂直轴的距离与火焰半与目标到火焰垂直轴的距离与火焰半径之比径之比s，火焰高度与直径之比，火焰高度与直径之比h有关VF=f(s,h)xHDs=2x/Dh=H/D视角系数按照Rai和Kalelkar提供的方法计算其中其中A、B、J、K、VH、VV是为了描述方便而引是为了描述方便而引入的中间变量，入的中间变量，为圆周率为圆周率假设全部辐射热都是从液池中心点的一个微小的球面发出的则假设全部辐射热都是从液池中心点的一个微小的球面发出的则在距液池中心某一距离的入射热辐射通量在距液池中心某一距离的入射热辐射通量q为：为：Q单位时间辐射总热量，单位时间辐射总热量，W；大气透射率；大气透射率；r对象点到火焰中心距离对象点到火焰中心距离8）简化计算公式）简化计算公式第第3节：节：沸腾液体扩展蒸汽爆炸沸腾液体扩展蒸汽爆炸1、沸腾液体扩展蒸汽爆炸现象（火球燃烧）沸腾液体扩展蒸汽爆炸现象（火球燃烧）boilingliquidexpandingvapourexplosion（BLEVE）装有可燃液化气的储罐，如果受到外部火焰的长时间烘烤，装有可燃液化气的储罐，如果受到外部火焰的长时间烘烤，储罐的强度将逐浙降低，当强度下降到一定程度时，储罐储罐的强度将逐浙降低，当强度下降到一定程度时，储罐将突然破裂，由此带来压力突然降低，液化气迅速气化并将突然破裂，由此带来压力突然降低，液化气迅速气化并燃饶，导致沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的发生。

燃饶，导致沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的发生注意：注意：热辐射是沸腾液林扩展蒸气间炸事故的主热辐射是沸腾液林扩展蒸气间炸事故的主要危害即沸腾液体扩展蒸气爆炸发生后，要危害即沸腾液体扩展蒸气爆炸发生后，主要危害是爆炸产生的火球热辐射，而不主要危害是爆炸产生的火球热辐射，而不是爆炸冲击波是爆炸冲击波沸腾液体扩展蒸气爆炸产生的火球具有烧伤范围广、沸腾液体扩展蒸气爆炸产生的火球具有烧伤范围广、烧伤速度快和伤害程度深等特点烧伤速度快和伤害程度深等特点2、火球产生过程（1）发生发展阶段：）发生发展阶段：该阶段可分为两个阶段，每个时间段大约持续该阶段可分为两个阶段，每个时间段大约持续1s左右第一个阶段：火焰边界为黄白色，火焰温度约为第一个阶段：火焰边界为黄白色，火焰温度约为1300度，火球增长到最大直径的一半左右度，火球增长到最大直径的一半左右第二个阶段：火球直径增长到最大，但其表面约第二个阶段：火球直径增长到最大，但其表面约10%左右为黑暗区，其余为白色、桔黄色或红白左右为黑暗区，其余为白色、桔黄色或红白色，火焰温度约为色，火焰温度约为9001300度；度；（2）稳定燃烧阶段：）稳定燃烧阶段：持续时间约持续时间约10s左右，火球近似为球形，火左右，火球近似为球形，火焰不再增长。

此阶段开始时，火焰开始上焰不再增长此阶段开始时，火焰开始上升，上升过程中，火球会变成蘑菇云形状升，上升过程中，火球会变成蘑菇云形状温度约温度约11001200度；度；（3）熄灭阶段：持续时间约）熄灭阶段：持续时间约5s，火球尺寸，火球尺寸维持不变，但火焰越来越透明维持不变，但火焰越来越透明0阶段1a1b2火球典型发展过程火球典型发展过程（1）火球半径的计算）火球半径的计算实验证明，火球半径和可燃物质量的立方根成正比，火球半实验证明，火球半径和可燃物质量的立方根成正比，火球半径的计算公式为径的计算公式为 式中：式中：D。