Тепловое излучение открытых пожаров
Происходящие пожары на открытой местности представляют угрозу своим непредсказуемым распространением. Все природные пожары – степные, лесные, торфяные входят в эту категорию. Техногенные пожары, возникающие на нефтяных и газовых фонтанах, при горении технологических установок (сорбционные башни, ректификационные колонны, газгольдеры, резервуары и т.п.) газовой, нефтяной и химической промышленности, складов открытого хранения твердых горючих материалов (древесина, каменный уголь и т.п.) представляют опасность распространения горения на больших площадях, измеряемых сотнями квадратных метров.
Открытый пожар на большой площади имеет свои особенности по сравнению с пожарами, возникающими внутри задний и сооружений. Здесь не происходит накопление тепла в замкнутых объемах конструкций. Теплообмен осуществляется в неограниченном пространстве с окружающей средой. Температура такого пожара будет соответствовать температуре имеющегося пламени, и она будет существенно выше пожаров в зданиях и сооружениях. На открытых участках газообмен существенно отличается от пожаров внутреннего типа. Показатель интенсивности открытого горения будет зависеть от погодных условий: температуры воздуха, влажности, направления и силы ветра. Эти явления будут оказывать огромное влияние на интенсивность и температурный режим процесса горения.
Факел пламени открытого пожара проявляет однозначную зависимость от внешних газовых потоков. Приток окислителя в зону горения ничем не ограничен, возникающие газовые потоки продуктов сгорания создают сильное турбулентное движение газовоздушной среды. Тепловое излучение от факела, имеющего большую площадь проекции на окружающие объекты, представляет собой мощный источник тепловой энергии. В ряде случаев температурное воздействие пламени настолько велико, что может прогреть близлежащие строительные конструкции до критической температуры, после которой нагрузки на эти конструкции приводят к их деформации.
Лучистый теплообмен при пожарах представляет собой сложный физический процесс, зависящий от большого числа факторов, характеризующих как сам процесс формирования теплового излучения, так и его воздействие на окружающие тела.
Тепловое воздействие очага пожара на окружающие объекты происходит в основном за счет излучения, так как конвекционные потоки направлены вверх, обеспечивая интенсивный приток в зону горения свежего воздуха, снижая ее температуру. Тепловой поток может привести к ожогу незащищенных участков кожи людей или служить источником зажигания.
Эффективность теплового излучения факела пламени зависит от его формы и размеров, а также от направления и расположения облучаемой поверхности по отношению к факелу пламени. Пламя имеет довольно сложную, изменяющуюся во времени форму: шара (при горении облака газовоздушной смеси), конуса (при горении нефтепродуктов в открытой емкости), цилиндра (при большинстве пожаров).
Существующие методики расчета тепловых потоков позволяют провести определение площади пламени различных пожаров. Так, при пожаре в зданиях из несгораемых материалов, площадь пламени равна удвоенной площади оконных проемов; при пожаре в здании из несгораемых материалов и крышей из сгораемых материалов, площадь пламени равна удвоенной площади оконных проемов плюс площадь проекции ската крыши на вертикаль; при пожаре здания из сгораемых материалов, высота пламени принимается равной высоте здания до конька крыши; при горении штабелей пиломатериалов высота пламени принимается равной удвоенной высоте штабеля; при горении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ) в резервуаре пламя в этом случае представляется в форме конуса с диаметром основания, равным диаметру резервуара, и высотой, равной 1,4 диаметра - для ЛВЖ и 1,2 диаметра - для ГЖ; при горении производственной установки, расположенной на открытом воздухе и огражденной обвалованием, длина пламени принимается равной диаметру обвалования, а высота – 10 м.
Рассмотренные особенности теплового излучения открытых пожаров в значительной степени определяют специфику методов борьбы с ними, особенности применяемых приемов и способов их тушения, а также характер действий подразделений пожарной охраны.
