شار تشعشعی در انفجار مخازن تحت فشار

شار تشعشعی در انفجار مخازن تحت فشار

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 9

• مقدمه

• انواع حریق
  • 2.1. حریق کروی (Fire Ball)
  • 2.2. حریق ناگهانی (Flash Fire)
  • 2.3. حریق فورانی (Jet Fire)
  • 2.4. حریق استخری (Pool Fire)
• محاسبات شار تشعشعی
  • 3.1. قانون استفان بولتزمن و محاسبه حداکثر شار تشعشعی
  • 3.2. ضریب انتشار (Emissivity) و قانون Beer
  • 3.3. نتایج تجربی Johnson و Hardee
• محاسبه قطر، زمان و ارتفاع حریق کروی (Fire Ball)
  • فرمول‌های AICHE (1994)
• محاسبه شار تشعشعی انفجار Fire Ball در مرکز انفجار
  • • روش Robert (1981)
• محاسبه شار تشعشعی انفجار Fire Ball با توجه به فاصله
  • فرمول AICHE (1994)
  • محاسبه فاصله مرکز حریق تا هدف (XcXc​)
  • محاسبه ضریب عبور هوا (τaτa​) و فشار جزئی بخار آب (PWVPWV​) به روش Huerta (1985)
• محاسبه شار تشعشعی Fire Ball توسط روش Robert (1981) با توجه به فاصله
  • فاکتور دید برای سطوح عمودی و افقی
• مثال عددی (مخزن پروپان 10000 کیلوگرمی)
  • محاسبه قطر، زمان و ارتفاع حریق کروی
  • محاسبه شار تشعشعی در مرکز انفجار
  • محاسبه شار تشعشعی در فاصله 200 متری (دو روش مختلف)

1. مقدمه

همانطور که قبلا نیز گفته شد انفجار مخازن و سایر انفجارات مواد قابل اشتعال عموما با تشعشع همراه می‌باشد. بطوریکه پس از انفجار علاوه بر افزایش فشار و پرتاب ترکش در محیط اطراف، سوختن سریع و یکباره مواد قابل اشتعال نیز بصورت شار تشعشعی در محیط اطراف ایجاد خواهد شد که این شار تشعشعی نیز می‌تواند همانند پارامترهای افزایش فشار و ترکش به تجهیزات و ساختمانها و نیروی انسانی صدماتی را وارد نماید.

لذا با توجه به اینکه در بخشهای قبلی به خطرات و صدمات افزایش فشار و ترکش پرداخته شده و شعاع ایمنی به دست آمد در این بخش نیز پس از بررسی شار تشعشعی ناشی از انفجار، نحوه محاسبه شار تشعشعی، فاصله ایمنی و خطرات مربوطه ارائه می‌شود.

2. انواع حریق

1.2 حریق کروی (Fire ball)

این نوع حریق در زمان انفجار مخازن و انفجارات از نوع BLEVE اتفاق می‌افتد و در آن حجم عظیمی از مواد قابل اشتعال تشکیل شده که در حضور جرقه شعله ور می‌شود و به محیط بیرون گسترش می‌یابد.

ترکیبی ناگهانی مخزن ذخیره مایعات قابل اشتعال از مهمترین عوامل تشکیل این نوع آتش است. با شکل‌گیری چنین آتش فشار گازها و محصولات حاصل از احتراق تا نزدیکی فشار اتمسفری کاهش می‌یابد. دانسیته گازها سرعت کاهش یافته و باعث رشد نیروهای شناوری شده و شعله توسعه و گسترش می‌یابد.

2.2 حریق ناگهانی (Flash Fire)

این نوع حریق زمانی اتفاق می افتد که مقدار کمی ماده قابل اشتعال در محیط پخش شده و در اثر جرقه، گرما و غیره دچار حریق می‌شود. به عبارت دیگر احتراق کوتاه مدت گازهای قابل اشتعالی است که در محدوده اشتعال پذیری قرار دارند. این حریق بدون تشکیل موج انفجار ایجاد می گردد و بیشتر از یک دهم ثانیه بطول نمی‌انجامد. آثار مخرب آتش ناگهانی ناشی از تشعشع آن و یا تماس مستقیم با شعله آن است.

محدوده شعله حریق ناگهانی در واقع محدوده‌ای از ماده پخش شده در محیط است که غلظت ماده در آن مابین حداقل و حداکثر غلظت‌های اشتعال پذیری باشد.

3.2  حریق فورانی (Jet Fire)

این نوع حریق زمانی رخ می دهد که مواد قابل اشتعال در اثر سوراخ شدن مخزن یا لوله انتقال مواد تحت فشار به بیرون پرتاب شده و دچار حریق شود. به عبارت دیگر باریکه متعددی از آتش است که در اثر تخلیه مواد قابل اشتعال گازی تحت فشار به محیط بیرون در حضور منبع جرقه، بوجود می‌آید. مهمترین پیامد آتش فورانی تشعشع ایجاد شده توسط آن است.

در مواقعی که مخزن محتوی مایع تحت فشار نیز دچار نشتی می‌شود، ممکن است بخشی از مایع بلافاصله پس از خروج تبخیر شده و حتی از گاز را تشکیل دهد که در نهایت باعث ایجاد آتش فورانی گردد.

4.2 حریق استخری (Pool Fire)

این نوع حریق زمانی اتفاق می افتد که مواد شیمیایی نشت یافته در یک محل جمع شده و در اثر حریق شروع به سوختن نمایند.

در صورتیکه یک سیال قابل اشتعال در سطح زمین تجمع یافته باشد از طریق جذب گرما به تدریج شروع به تبخیر می‌کند و اگر گازی در اطراف محل نشتی ایجاد می‌گردد، حضور منبع جرقه در این حالت سبب تشکیل آتش استخری می‌گردد. پیامدهای ناشی از آتش استخری براساس میزان تشعشع ایجاد شده از آن ارزیابی می‌گردد.

3. محاسبات شار تشعشعی

با توجه به اینکه در انفجار مخازن حاوی مایعات قابل اشتعال از نوع BLEVE فقط حریق کروی یا Fire Ball اتفاق می‌افتد لذا در این بخش به توضیحات در خصوص حریق کروی و BLEVE پرداخته و از سایر پارامترها صرف نظر می‌شود.

این نوع حریق زمانی که مخازن مواد شیمیایی دچار انفجار میشوند اتفاق می‌افتد و به پارامترهای زیر نیاز دارد:

• جرم سوخت
• قطر حریق
• مدت زمان حریق
• تشعشع ایجاد شده

با توجه به اینکه BLEVE پیامد می‌باشد و عموما این دو با هم اتفاق می‌افتد. لذا در اکثر انفجارات مواد شیمیایی که بصورت BLEVE می‌باشد ما BLEVE Fire Ball خواهیم داشت.

برای محاسبه تشعشع ناشی از حریق از قانون استفان بولتزمن مطابق فرمول زیر استفاده می‌شود.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ بررسی و تحلیل حوادث و عوامل خطر آفرین (انفجار) مخازن

⇐ بررسی علل وقوع انفجار مخزن Knockout Drum

⇐ معادلات و محاسبات انفجار مخازن