池火灾模型
池火灾模型分解
半经验模型
• 最常用的半经验模型有三种：点源模型、 Shokri-Beyler模型、Mudan模型。
三种模型的基本公式
点源模型
• 点源模型假设池火焰集中 在真实火焰轴线的中心点 （如图1点P所示）上。热 量从真实火焰的中心点出 发，与点源P距离为L处的 被辐射目标物接受的热辐 射通量即使在以池火点源 P为中心，以距离为L为半 径的单位面积球面在单位 时间内接受的热量。
• 图2（b）表示的是被辐 射目标物平行于地面时 从垂直方向接受池火焰 的热辐射通量。若考虑 沿目标-点源连线方向的 热辐射通量，则应对水 平方向和垂直方向的热 辐射通量矢量求和。
点源模型的应用
• 点源模型考虑了近似为点源的池火焰的热释放 速率、点源与被辐射目标物的距离及位置关系 等方面的因素，是一个近似简化模型，适用范 围： • 1）被辐射目标物距离池火焰较远。点源模型 适用于估算距池火焰较远的被辐射目标物接受 的热辐射通量的量化分析。有实验研究表明， 当被辐射目标物离池火焰中心点的距离L与池 火焰直径D之比大于25时，使用点源模型估算 出的热辐射通量与实验结果相比误差为5%。
场模型
• 场模型是指在知道了要研究的物体的物理 模型和相关的一些边界条件（环境温度、 热流量、辐射温度等）和初始条件（辐射 热源压力、温度、各方向的传播速度等） 之后，利用各种CFD软件进行模拟计算。
半经验模型
• 在《危险化学品安全评价》中介绍的“池火灾 计算方法”主要有3个基本关系式：
• 其中I为热辐射强度，W/㎡；Q为总热辐射通量， W；tc为热传导系数；X为目标点到液池中心的 距离，m；r为液池半径，m；h为火焰高度， m；dm/dt为单位面积燃烧速度，kg/㎡s；ŋ为 效率因子；Hc为液体燃烧热，J/kg；ρ0为周围 空气密度，kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s2。
易燃液体罐区池火灾模型浅析
易燃液体罐区池火灾模型浅析易燃液体罐区池火灾模型是火灾研究中常用的一种模型，主要用于分析和研究液体罐区池火灾的发生、扩散和控制。
本文将对易燃液体罐区池火灾模型进行浅析。
易燃液体罐区池火灾是指易燃液体在储存罐或者容器中泄漏或泄露后，形成池状液体，然后受到外部热源点火，形成火灾现象。
易燃液体罐区池火灾的特点是火焰强烈，火势蔓延快速，造成严重的人员伤亡和财产损失。
在易燃液体罐区池火灾模型中，主要考虑以下几个因素：火灾的点燃源、液体的泄漏方式、液体的燃烧速度和火焰的传播速度。
根据这些因素，可以建立数学模型，用于模拟和分析火灾的发生和发展。
要考虑火灾的点燃源。
在实际情况中，点燃源可能来自电气设备故障、机械摩擦、静电火花等。
建立一个合理的点燃源模型，可以用来分析点燃源的位置、强度和点燃时间等参数，从而预测火灾的发生。
要考虑液体的泄漏方式。
液体罐区池火灾的发生通常是由于液体泄漏导致的。
不同的液体泄漏方式会导致不同的火灾扩散方式和速度。
通过建立泄漏模型，可以分析液体泄漏的流量、速度和方向，从而判断火灾的蔓延路径。
要考虑液体的燃烧速度。
液体的燃烧速度与液体的燃烧特性有关，包括闪点、燃点、燃烧热等。
通过研究液体的热力学特性和燃烧机理，可以建立液体燃烧速度的模型，从而预测火焰的传播速度和火灾的发展趋势。
要考虑火焰的传播速度。
火焰的传播速度与氧气供应、燃烧产物的积累等因素有关。
通过建立火焰传播模型，可以预测火灾的蔓延速度和范围，从而做好人员疏散和灭火救援工作。
易燃液体罐区池火灾模型是一种重要的火灾分析工具。
通过建立液体罐区池火灾模型，可以模拟和分析火灾的发生和发展过程，为火灾防控提供科学依据。
但是需要注意的是，模型的建立需要考虑实际情况中的各种因素，并不断进行验证和修正，以提高模型的准确性和可靠性。
易燃液体罐区池火灾模型浅析
易燃液体罐区池火灾模型浅析1. 引言1.1 研究背景易燃液体罐区池火灾是工业生产中常见的安全隐患之一，一旦发生火灾事故，后果将会十分严重。
根据历史数据统计，易燃液体罐区池火灾事故频发，给工厂生产和人员生命安全带来了巨大威胁。
研究背景的重要性在于明确问题的来源和现状，为后续研究提供必要依据。
对易燃液体罐区池火灾模型的研究，旨在建立有效的预测与控制模型，提高工厂生产安全水平，减少火灾事故的发生，降低损失。
当前易燃液体罐区池火灾模型的研究还存在一定的局限性，需要进一步完善和改进。
对易燃液体罐区池火灾模型进行深入研究具有重要的理论和实践意义。
通过对研究背景的分析，可以为后续的研究工作提供指导，推动易燃液体罐区池火灾模型的研究与应用取得更好的效果。
1.2 研究目的研究目的的确立是为了深入探讨易燃液体罐区池火灾模型的相关问题，从而有效预防和减少火灾事故的发生。
通过研究易燃液体罐区池火灾模型，可以为工程施工和生产运营提供科学依据和技术支持，提高安全生产水平，保障人员和财产的安全。
通过对易燃液体罐区池火灾模型的研究，可以为突发火灾事件的应急预案制定提供参考，有效应对火灾风险，减少事故损失。
对易燃液体罐区池火灾模型的研究还可为相关领域的技术人员提供实用指导和经验总结，推动火灾模型研究领域的发展和进步。
本文旨在通过对易燃液体罐区池火灾模型进行深入分析和讨论，探究其构建方法、应用案例、存在问题及改进方法，为相关领域的教育和科研工作提供参考和借鉴。
1.3 研究意义易燃液体罐区池火灾模型的研究具有重要的现实意义和应用价值。
通过对易燃液体罐区池火灾模型进行深入研究，可以有效提升火灾事故处理的效率和准确性，从而降低火灾事故对人员和财产造成的损失。
建立完善的易燃液体罐区池火灾模型可以为安全管理部门提供科学的依据，指导其对液体罐区进行有效的安全监测和预防措施的制定。
研究易燃液体罐区池火灾模型还可以为相关专业人员提供有效的培训工具和技术支持，提高其对火灾事故的应对能力和处理水平。
池火模拟评价
池火灾伤害模拟评价采用池火灾伤害数学模型分析法进一步确定影响程度，被评价的易燃液体罐体一旦破裂或操作失误外溢，液体将立即沿着地面扩散，将一直流到防火堤边，形成液池。
遇明火将形成池火。
（1）池火火焰高度计算0.612/840(2)dm dt h r gr ρ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦式中：h ——火焰高度，m ； r ——液池当量园半径r=（防火堤长度×宽度/3.14）0.5= m ；（按罐体占地各边长＋防火墙距离后所占面积，归圆后计算得当量半径）ρo——周围空气密度，ρo=1.293kg/m 3；（标准状态）； g ——重力加速度，9.8m/s 2；dm/dt ——燃烧速度，dm/dt= kg/m 2·s经计算，池火燃烧火焰高度h= m 。
（2）池火燃烧时放出的总热辐射通量0.62(2)/721c dm dm Q r rh H dtdt ππη⎡⎤⎛⎫=++⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦式中：Q——总热辐射通量，W；η——效率因子，可取0.13～0.35；h e——液体燃烧热，查物质系数和特性表，计算后得Q= kW。
（3）目标入射热辐射强度距离池中心某一距离（x）处的人射热辐射强度为：I=Qt c/4πx2式中：I——热辐射强度，W/ m2; Q——总热辐射通量，W；t c——热传导系数，取值为1； x——目标点到液池中心距离，m。
图1 不同距离下热辐射强度模拟曲线火灾损失：火灾通过热辐射方式影响周围环境。
当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。
火灾损失估算建立在热辐射强度与损失等级的相应关系上，池火灾伤害数学模型分析法介绍了不同热辐射强度造成伤害和损失的关系，其关系见表2。
表2 热辐射的不同入射通量所造成的危害根据前面计算所得I值，对照表2，可得出如下结论：由厂区平面图可知，如果储罐在最大储量下发生事故，处在西面和各西南角约10m处的XX、和XX区影响最大；30.3m内少量临时作业人员在1min内不及时撤离，将可能造成伤亡；东35m处为甲类BOI车间和北26m处有毒物仓库影响最小。
池火灾模型
池火灾模型1)池火灾事故后果计算过程(1)柴油泄漏量3设定一个5000m柴油罐底部DN200进油管管道破裂出现长50cm，宽1 cm的泄漏口，泄漏后10分钟切断泄漏源。
泄漏的液体在防火堤内形成液池，泄漏时工况设定情况见表9-4。
表9-4 油品连续泄漏工况介质温度介质压力介质密度泄口面积泄漏时间泄漏源备注 032( C) (Mpa) (kg/m) (m) (min)按10分钟后切断柴油罐常温常压 870 0.005 10泄漏源计柴油泄漏量用柏努利公式计算:1/2Q = CdAρ [2(P-P0)/ ρ+2gh] W = Q.t式中: Q,泄漏速率(kg/s);W,泄漏量(kg);t,油品泄漏时间(s)，t=600 sC,泄漏系数，长方形裂口取值0.55(按雷诺数Re,100计); d2 2A,泄漏口面积(m);A =0.005m3ρ,泄漏液体密度(kg/ m);P,容器内介质压力(Pa);P,大气压力(Pa); 02g,重力加速度(9.8 m /s);h,泄漏口上液位高度(m)，柴油罐液面安全高度15.9 m。
经计算Q = 42.23 kg/s、W = 25341 kg(10分钟泄漏量) (2)泄漏柴油总热辐射通量Q(w) 柴油泄漏后在防火堤内形成液池，遇点火源燃烧而形成池火。
总热辐射通量Q(w)采用点源模型计算:2 0。
61 Q = (л r+ 2л rh)m ηHc/( 72 m + 1) •f ••f2 式中: m —单位表面积燃烧速度kg/m.s，柴油为 0.0137; fHc—柴油燃烧热，Hc = 43515kJ/kg;h—火焰高度h(m)，按下式计算:1/20.6 h = 84 r{ m /[ρ(2 g r)]} fO3ρ—环境空气密度，ρ=1.293kg/ m; OO2 g—重力加速度，9.8 m /Sη—燃烧效率因子，取0.35;1/2r —液池半径(m)，r =(4S/π)2S—液池面积，S=3442 m;W—泄漏油品量kg3ρ,柴油密度，ρ=870kg/ m;火灾持续时间:T= W/S.m f计算结果: Q(w)=1006347(kw)T=537s=9min)池火灾伤害半径 (3火灾通过辐射热的方式影响周围环境，根据概率伤害模型计算，不同入射热辐射通量造成人员伤害或财产损失的情况表9-5。
安全评价中几个事故模型的概念
安全评价中几个事故模型的概念
蒸气云爆炸（UVCE）模型：蒸气云爆炸是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。
UVCE模型用于定量化模拟评价与分析可燃气体或液化介质的生产或储存场所所可能发生的UVCE事故后果的严重度和危险等级、影响范围。
池火灾（PoolFire）模型：池火灾指可燃液体作为燃料的火灾，比如罐区池火灾主要是由于超载或雷击等原因导致LPG泄漏而形成液池，遇到火源而引起池火灾。
PoolFire模型用于模拟评价与分析池火灾的事故后果的严重度和危险等级、灾害影响范围。
沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型：沸腾液体扩展蒸气爆炸指液化介质储罐在外部火焰的烘烤等条件下突然破裂，压力平衡破坏，介质急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。
BLEVE模型用于模拟评价与分析沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的后果严重度、危险等级和灾害影响范围。
凝聚相爆炸（CPE）模型：凝聚相爆炸指炸药等类型的含能材料发生的爆炸。
CPE模型用于模拟评价与分析凝聚相爆炸事故的后果严重度、危险等级和灾害影响和破坏范围。
固体火灾（SolidFire）模型：固体火灾指可燃固体为燃料的火灾。
SolidFire 模型用于模拟评价固体火灾事故后果的严重度、危险等级和灾害影响范围。
泄漏扩散（Leaks）模型：用于模拟评价与分析有毒、有害物质在一定的泄漏模式和扩散环境下的泄漏扩散危害范围。
池火灾 蒸汽云爆炸模型
2、火灾、爆炸事故后果模拟分析罐区所储存物料中，丙酮的闪点最低，燃爆概率较其它物料高，因此在本评价中选取100m 3丙酮储罐进行火灾、爆炸事故后果模拟分析。
1）丙酮泄漏后造成火灾、爆炸所需要的时间丙酮易燃，如果发生泄漏，其蒸气极易与空气形成爆炸性混合物，在存在引火源的条件下，引起燃烧爆炸事故。
丙酮液体泄漏可根据流体力学中的柏努力方程计算泄漏量。
当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当泄漏过程中压力变化时，则往往采用如下经验公式：ghP P A C Q d 2)(20+-=ρρ式中：Q ：液体泄漏速率，㎏/s ；C d ：液体泄漏系数，选择情况参照表5.7，取0.50； A ：裂口面积，1/4×（0.05×20%）2×3.14=0.0000785m 2； ρ：泄漏液体密度，㎏/m 3，丙酮密度取800㎏/m 3； p-p 0:0Pa ；(设备内为常压) g ：重力加速度，9.8m/s 2； h ：裂口之上液位高度，3.0m 。
泄漏系数C d 的取值通常可从标准化学工程手册中查到。
下表为常用的液体泄漏系数数据。
附表4.15 液体泄漏系数Cd丙酮储罐的泄漏主要因为管道法兰、阀门密封面的破损等原因造成的。
储存过程中由于法兰、阀门密封面的破损，裂口尺寸取管径的20％，设事故管道的直径为DN50。
通过计算可知，丙酮储罐接管管径破损20%时的泄漏速率为Q=241g/s。
丙醇的爆炸下限为2.5％，分子量为58.09，储罐泄漏时，假设泄漏时泄漏的液体全部蒸发为气体，以泄漏点周围1m3区域范围内形成可燃性混合气体计，系统中的丙醇蒸气体积分数及质量浓度比在20℃时的换算公式：Y=L×M/2.4=2.5×58.09/2.4=60.51g/m3因此，当泄漏点1m3区域范围泄漏出来的可燃物质丙酮达到60.51g时，就会达到混合性爆炸气体的爆炸下限。
所以，泄漏出来的丙酮液体气化后0.251秒钟内可在泄漏点1m3范围内形成爆炸性混合气体。
易燃液体罐区池火灾模型浅析
易燃液体罐区池火灾模型浅析随着石油化工行业的发展，液体储罐区池火灾事故屡见不鲜，给人民生命财产安全带来了严重威胁。
了解和掌握易燃液体罐区池火灾模型是非常重要的。
本文将从火灾模型的构建、应用以及改进方面进行浅析，希望能对相关人员有所帮助。
一、火灾模型的构建易燃液体罐区池火灾是由于大面积的液体燃烧所引起的。
火灾模型的构建包括池火灾模型和罐火灾模型两种。
1. 池火灾模型池火灾是由于易燃液体在地面成型并燃烧而引起的火灾。
池火灾模型的构建需要考虑到易燃液体的蒸气云爆炸范围、燃烧速率、燃烧产品和热辐射等参数。
利用数学模型、计算机模拟等手段，可以对池火灾进行模拟分析，从而判断池火灾的可能发生性、传播规律和影响范围。
二、火灾模型的应用火灾模型的应用主要包括预防、应急和救援三个方面。
1. 预防通过火灾模型的构建和分析，可以对易燃液体罐区池火灾的发生机理和危险性进行深入研究，从而提出相应的预防措施。
比如加强罐区池内部的防火设施、完善泄漏检测系统、加强员工培训等，从而降低罐区池火灾发生的可能性。
2. 应急一旦发生易燃液体罐区池火灾，可以利用火灾模型对火灾的传播规律和影响范围进行预测和分析，指导应急救援工作的开展。
比如确定人员疏散方向、调整救援方案、分配救援资源等，从而减少火灾对人员和设施的损害。
3. 救援火灾模型还可以用于指导救援工作的进行。
通过实时分析火灾模型的预测结果，可以及时调整救援措施，确保救援行动的有效性和安全性。
比如根据火灾模型的影响范围确定救援重点、根据火灾模型的传播规律调整救援路线等，从而提高救援效率和成功率。
三、火灾模型的改进为了更好地应对易燃液体罐区池火灾，火灾模型需要不断进行改进和完善。
1. 提高模型精度火灾模型的精度对预测和分析火灾具有重要意义。
需要通过实验验证、数学建模等手段，不断提高火灾模型的精度和可靠性，从而更准确地反映实际火灾情况。
2. 拓展模型适用范围易燃液体罐区池火灾可能会受到多种因素的影响，比如气象条件、设施结构、人员行为等。
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半经验模型
• 在《危险化学品安全评价》中介绍的“池火灾 计算方法”主要有3个基本关系式：
• 其中I为热辐射强度，W/㎡；Q为总热辐射通量， W；tc为热传导系数；X为目标点到液池中心的 距离，m；r为液池半径，m；h为火焰高度， m；dm/dt为单位面积燃烧速度，kg/㎡s；ŋ为 效率因子；Hc为液体燃烧热，J/kg；ρ0为周围 空气密度，kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s2。
点源模型的应用
• 2）被辐射目标物处的热辐射通量数值较小。 当应用点源模型计算出的热辐射通量小于 5kw· -2时，通常认为所得的结果是可用的。 m
Shokri-Beyler模型
• Shokri-Beyler模型假设池火焰为具有均匀辐 射能力的圆柱黑体辐射源，圆柱形辐射源 的直径等于液池的直径，高度为火焰高度。 Shokri-Beyler模型主要是借助火焰表面的有 效热辐射通量以及被辐射目标物与池火焰 间的视角系数（或称角系数、视角因子、 形状因子、几何系数、结构系数等）量化 池火的热辐射通量。视角系数由被辐射目 标物的位置、池火焰高度、池火直径等因 素决定，数值介于0-1之间，要分别考虑垂 直视角系数和水平视角系数。
• 图2（b）表示的是被辐 射目标物平行于地面时 从垂直方向接受池火焰 的热辐射通量。若考虑 沿目标-点源连线方向的 热辐射通量，则应对水 平方向和垂直方向的热 辐射通量矢量求和。
点源模型的应用
• 点源模型考虑了近似为点源的池火焰的热释放 速率、点源与被辐射目标物的距离及位置关系 等方面的因素，是一个近似简化模型，适用范 围： • 1）被辐射目标物距离池火焰较远。点源模型 适用于估算距池火焰较远的被辐射目标物接受 的热辐射通量的量化分析。有实验研究表明， 当被辐射目标物离池火焰中心点的距离L与池 火焰直径D之比大于25时，使用点源模型估算 出的热辐射通量与实验结果相比误差为5%。
热辐射破坏准则与伤害模型
• 热辐射破坏准则有热通量准则、热强度准 则、热通量-热强度准则。其中适用于池火 灾的是热通量准则。 • 热通量准则是以目标接受的热通量作为衡 量目标是否被破坏的参数。当目标接收的 热通量等于或大于目标被破坏的临界热通 量时，目标被伤害破坏。适用于作用时间 比目标达到热平衡所需的时间长。
半经验模型
• 最常用的半经验模型有三种：点源模型、 Shokri-Beyler模型、Mudan模型。
三种模型的基本公式
点源模型
• 点源模型假设池火焰集中 在真实火焰轴线的中心点 （如图1点P所示）上。热 量从真实火焰的中心点出 发，与点源P距离为L处的 被辐射目标物接受的热辐 射通量即使在以池火点源 P为中心，以距离为L为半 径的单位面积球面在单位 时间内接受的热量。
点源模型
• 点源模型采用Heskestad方程估算火焰高度。 Heskestad方程是对大量包括池火和浮力射 流在内的实验数据的关联结果。 • Shokri-Beyler模型也采用这个方程计算火焰 高度。
点源模型
• 点源模型的热辐射 通量计算考虑到了 被辐射目标物与池 火焰点源之间的角 度θ， θ是指目标法 线与点源连线的夹 角。图2（a）表示 的是被辐射目标垂 直于地面时从水平 方向接受的池火焰 的热辐射通量，
• 式中Pr1，Pr2，Pr3分别是在火焰热辐射作 用下人员的死亡、重伤、轻伤几率值；q为 人员所处位置的热辐射通量值，t为人体暴 露于热辐射的时间。这里所说的几率值不 是一个概率值，是一个服从正态分布的随 机变量，由下式求得。
•谢谢！！
三种模型适用范围的比较
• 虽然Mudan模型预测被辐射目标物从池火焰 接受的热辐射通量小于5kw· -2的结果比点 m 源模型更为可靠，但点源模型因其计算简 单得到广泛的应用；对于估算被辐射目标 物从池火焰接受的热辐射通量大于5kw· -2 m 的情况， Mudan模型预测结果与实验结果 的偏差比Shokri-Beyler模型稍大。
热通量准则
热辐射伤害模型
• 在热辐射的作用下，池火灾附近的目标物 可能受到伤害，这里的目标物指可能被伤 害的任何客体，如人员、器材、建筑物或 其他结构，主要考虑对人员的伤害情况。
• 分析热辐射的伤害效应必须先确定热辐射 的伤害准则，现在比较通用的是Pietersen提 出的热辐射伤害方程式，这是在Buettner提 供的经验公式的基础上，按照一般人口考 虑，假设人的暴露面积为皮肤表面积的20%。
Mudan模型
• Mudan模型采用Thomas经验公式计算火焰 高度，该经验公式根据实验室木堆垛火灾 实验数据以及量纲分析结果提出。 • 前面表格中给出了无风情况下的经验公式， 在有风的情况下要考虑无量纲风速的影响。
Mudan模型的应用
• Mudan模型可应用于无风条件下或者有风条 件下被辐射目标物从池火焰接受的热辐射 通量的估算，Mudan模型适用的热辐射通量 范围没有明确的限制。
池火灾模型
安研622083700007 顾珊珊
池火灾模型分类
• 目前池火灾模型可以分为两大类：场模型和半 经验模型。 • 场模型（通常指计算流体力学，CFD模型）运 用计算流体力学中的Navier-Stokes方程控制的 流体流动，同时结合描述火灾中化学及物理过 程的分模型，预测火灾特性。 • 半经验模型通过无因次关系描述池火灾的几何 和辐射特点，其中的关系式由大量的实验数据 得出，如果应用没有超过有效范围，可以得到 合理的预测。
Shokri-Beyler模型的应用
• Shokri-Beyler模型通过拟合分析热辐射通量的 实验数据得到了用液池直径表示池火焰表面的 有效热辐射通量。在Shokri-Beyler模型的应用 中，圆柱形辐射源的假设适用于各种条件下的 视角系数的计算。该模型的最大的不确定性在 于火焰表面有效热辐射通量的估算。 • Shokri-Beyler模型主要应用于估算被辐射目标 物从池火焰接受的热辐射通量大于5kw· -2的 m 情况。
Mudan模型
• Mudan模型把池火焰看作是一个垂直（无风 条件下）或者倾斜的（有风条件下）圆柱 形辐射源。在Mudan模型中，除了考虑池火 焰表面的有效热辐射通量和被辐射目标与 池火焰间的视角关系外，还考虑了大气投 射系数影响。对于含有大量黑烟的碳氢化 合物池火焰，其表面热辐射通量计算式可 简化为： ，其中Emax为黑 体辐射强度，140kw· -2；s为消光系数， m 0.12m-1；Es为烟尘辐射强度，20kw· -2。 m