ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΦΩΤΙΑΣ. Γενικά Έκλυση μεγάλης ποσότητας θερμότητας Θερμική ακτινοβολία. Καύση ουσιών υψηλής τοξικότητας Αναπνευστικά προβλήματα

Transcript

1 Γενικά Έκλυση μεγάλης ποσότητας θερμότητας Θερμική ακτινοβολία Καύση ουσιών υψηλής τοξικότητας Αναπνευστικά προβλήματα Έκλυση αερίων προβλήματα διαφυγής

2 Επιπτώσεις στον άνθρωπο από θερμική ακτινοβολία 1. «λειτουργικές»: Αύξηση παλμών θερμοκρασίας ιδρώτα 2. «δερματικές»: Εγκαύματα 1 ου, 2 ου και 3 ου βαθμού Εξάρτηση από: Ένταση θερμικής ακτινοβολίας Χρόνο έκθεσης Ενδυμασία (αυτανάφλεξη ή όχι)

3 Όρια επιπτώσεων θερμικής ακτινοβολίας Ζώνη προστασίας Επιπτώσεις Ένταση θερμικής ακτινοβολίας (kw/m 2 ) Ζώνη I Εξαιρετικά σοβαρές, εγκαύματα γ βαθμού σε ποσοστό πάνω από 50% (ακτίνα πρόκλησης θανάτων) Ζώνη ΙΙ Σοβαρές, εγκαύματα γ βαθμού στο 1% του πληθυσμού (ακτίνα πρόκλησης σοβαρών τραυματισμών) Ζώνη ΙΙΙ Μέτριες, εγκαύματα α βαθμού σε σημαντικό μέρος του πληθυσμού (ακτίνα πρόκλησης μικρών τραυματισμών) Δόση (TDU) Για ακίνητο παρατηρητή και χρόνο έκθεσης 40s. 1998

4 Δόση θερμικής ακτινοβολίας (D) D = q 4/3 x t eff, (W/m 2 ) 4/3 s q: ένταση (ροή) θερμικής ακτινοβολίας W/m 2 t eff : χρόνος έκθεσης s Εξάρτηση από: είδος φωτιάς θέση ατόμου ως προς την εστία φωτιάς χρόνος και τρόπος αντίδρασης του ατόμου προσωπικοί παράγοντες (ηλικία, φυσική κατάσταση)

5 Χρόνος έκθεσης t eff = t r + (x o r) / u t r : χρόνος αντίδρασης x o : η απόσταση μεταξύ της επιφάνειας της φλόγας και της θέσης όπου η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας είναι χαμηλότερη από 1kW/m 2 r : η απόσταση του ατόμου από την επιφάνεια της φλόγας u : η ταχύτητα διαφυγής Για μέσο πληθυσμό προτείνονται tr = 5s και u = 4m/s (ΤΝΟ 1989)

6 Χρόνος έκθεσης Εάν ο υπολογιζόμενος χρόνος έκθεσης είναι μεγαλύτερος από τη διάρκεια της φωτιάς (συνήθης περίπτωση σε φωτιά πύρινης σφαίρας και αέριου νέφους) τότε λαμβάνεται ίσος με τη διάρκεια της φωτιάς

7 Πιθανότητα επιπτώσεων P = F k x1/2 x {1+ erf [(P r -5)/sqrt(2)] } F k : συντελεστής που εκφράζει την επίδραση ένδυσης (0.14 για χειμερινή ένδυση και 0.95 για θερινή ένδυση) erf : συνάρτηση σφάλματος P r : συνάρτηση καταπόνησης (εμπειρική) sqrt : τετραγωνική ρίζα

8 Συνάρτηση σφάλματος Ισχύει για x > 0 και σφάλμα < : erf (-x) = - erf (x) και erf (x) = 1 ( x x x x 4 ) -4

9 Συνάρτηση καταπόνησης P r = c 1 + c 2 x ln (D) c 1, c 2 : συντελεστές ανάλογα με την επίπτωση (έγκαυμα 1 ου, 2 ου βαθμού ή θάνατος) Εγκαύματα 1 ου βαθμού Εγκαύματα 2 ου βαθμού Θάνατοι c 1-39,83-43,14-36,38 c 2 3,0186 3,0186 2,56

10 Θάνατοι εντός της περιοχής της φωτιάς Ν 1 = Ν ο x π x R 2 Ν ο : συγκέντρωση ατόμων (αριθμός ατόμων ανά τ.μ.) R : ακτίνα της φωτιάς (m) Θάνατοι εκτός της περιοχής της φωτιάς

11 Παράδειγμα Βυτιοφόρο χωρητικότητας 20 m 3 είναι γεμάτο κατά το 1/4 με βενζίνη. Μετά από σύγκρουση με ΙΧ διαρρέει στο δρόμο όλη η βενζίνη δημιουργώντας λίμνη πάχους 3 cm η οποία στη συνέχεια αναφλέγεται. Να υπολογιστεί η πιθανότητα θανάτων και εγκαυμάτων 1 ου και 2 ου βαθμού σε απόσταση 10m από το κέντρο της φλόγας. Δίνονται: Πυκνότητα βενζίνης 875 kg/m 3 Ενθαλπία καύσης kj/kg Ενθαλπία εξάτμισης 370 kj/kg Θερμοκρασία βρασμού 473 Κ Ειδική θερμότητα 2.32 kj/(kgk) Πυκνότητα αέρα 1.21 kg/m 3 Θερμοκρασία περιβάλλοντος 20 ο C Παράγοντας μορφής (view factor) Ατμοσφαιρική διαπερατότητα 0.95 Θεωρείστε: Η ακτινοβολούμενη ισχύς περιορίζεται κατά 55% λόγω καπνού Η ροή θερμικής ακτινοβολίας είναι 1 kw/m 2 σε απόσταση 50 m από το κέντρο της φλόγας Θερινή περίοδο

12 Παράδειγμα 1. Προσδιορισμός Διαμέτρου της λίμνης Θεωρώντας ομοκεντρική εξάπλωση διαρροής, η λίμνη που σχηματίζεται έχει σχήμα κυλίνδρου. Συνεπώς από τον ορισμό του όγκου κυλίνδρου προκύπτει ότι η ακτίνα της λίμνης δίνεται από τον τύπο: R 2 = V / (π x h) = m (V = 1/4 x 20, h = 3 x 0.01) Συνεπώς διάμετρος λίμνης d p = 2 x R = m

13 Παράδειγμα 2. Υπολογισμός ρυθμού καύσης m = hc x / (hv + c vl x (Tb Ta)) = kg/m 2 s 3. Προσδιορισμός ύψους φλόγας h f / d p = 42 x {m / [p a x ( g x d p ) 1/2 ]} 0.61 = 1.41 h f = m

14 Παράδειγμα 4. Υπολογισμός ισχύος ακτινοβολίας Ε = [0.35 x m x hc / (72 x m )] x (1-0.55) = kw/m 2 5. Ροή θερμικής ακτινοβολίας q(x) = Ε x F x τα = kw/m 2

15 Παράδειγμα 6. Υπολογισμός χρόνου έκθεσης t eff = t r + (x o r) / u = 15 s t r = 5 s, x o = 50 m, r = 10 m, u = 4 m/s 7. Δόση θερμικής ακτινοβολίας D = q 4/3 x t eff = (W/m 2 ) 4/3 s

16 Παράδειγμα 8. Συνάρτηση καταπόνησης P r = c 1 + c 2 x ln (D) P r = 2.64 θάνατοι P r = 2.87 εγκαύματα 2 ου βαθμού P r = 6.18 εγκαύματα 1 ου βαθμού

17 Παράδειγμα 9. Υπολογισμός πιθανοτήτων P = F k x1/2 x {1+ erf [(P r -5)/sqrt(2)] } Εγκαύματα 1 ου βαθμού Εγκαύματα 2 ου βαθμού Θάνατοι P r ,13-2,36 Ζ = (P r -5)/sqrt(2) erf (Z) erf(Z) P (%) F k = 0.95 για θερινή ένδυση