Awaryjne uwolnienie substancji palnych do środowiska w warunkach przemy-słowych oraz związane z tym zjawisko pożaru i wybuchu powodować będzie gwałtowną zmianę parametrów środowiska. Zjawisko pożaru lub wybuchu może spowodować poważne skutki stwarzające zagrożenie dla życia oraz zdrowia ludzi, jak również destrukcyjnie wpływające na środowisko i konstrukcje budowlane oraz inne aparaty i urządzenia procesowe, stwarzając tym samym ogromne straty. Mieszanina palnych gazów i/lub par cieczy z powietrzem w środowisku wybuchu wytwarza duże wartości ciśnień oraz wysokie temperatury. Jeśli wybuch powsta-nie wewnątrz budynku lub aparatu procesowego, związane z tym będzie zjawisko odłamkowania. Odłamki uszkodzonej podczas wybuchu konstrukcji rozlatywać się mogą we wszystkich kierunkach z dużą prędkością. Jednakże, nie wszystkie skutki wybuchu mają miejsce za każdym razem. Fala wybuchu oraz odłamkowanie są głównymi parametrami charakteryzującymi skutki wybuchu na konstrukcje budowlane.
W przypadku pożarów, skutki związane z ich oddziaływaniem na środowisko to przede wszystkim duże promieniowanie cieplne, które może powodować nagrze-wanie oraz w konsekwencji zapłon zgromadzonych w pobliżu materiałów palnych, jak również emisja toksycznych produktów spalania do środowiska.
3.1. oddziaływanie Falinadciśnienia
Jednym ze skutków generowanych podczas wybuchu jest gwałtowny wzrost ciś-nienia. Wzrost ciśnienia rozprzestrzenia się w postaci fali. Kształt fali zależy od skali wybuchu oraz odległości do miejsca wybuchu. Wśród rodzajów wybuchów
rozróżnia się wybuch deflagracyjny oraz detonacyjny. W przypadku wybuchów gazów czy par cieczy na otwartej przestrzeni zazwyczaj zachodzi wybuch deflagra-cyjny. Źródło zapłonu wywołuje powstanie frontu płomienia w chmurze gazu, gdzie następuje szybki wzrost temperatury, rozprężanie się gazu oraz przyrost ciśnienia. Po określonym czasie ciśnienie osiąga maksymalną wartość. Charakterystyczny kształt przyrostu ciśnienia podczas deflagracji nazywany jest również falą ciśnienia, co zostało przedstawione na rys. 27.
Rysunek 27. Charakterystyczny profil fali ciśnienia w funkcji czasu: a) wybuch detonacyjny, b) wybuch deflagracyjny (CPR, 1992)
Zjawisko detonacji na przestrzeni otwartej w warunkach przemysłowych, pod-czas awaryjnego uwolnienia substancji palnej do środowiska, zachodzi głównie w przypadku materiałów wybuchowych, ale może również powstać w przypadku bardzo silnych wybuchów gazowych, gdzie uwolnione chmura gazu lub par cie-czy poddawana jest procesom turbulencji (Porowski i Teodorcie-czyk, 2011). Wzrost ciśnienia następuje praktycznie natychmiastowo. Rysunek 27a obrazuje typowy przykład fali uderzeniowej następującej po wybuchu detonacyjnym. Na skutek fali uderzeniowej lub fali ciśnienia maksymalny przyrost ciśnienia oraz nadciśnienie szczytowe Ps relatywnie zmniejsza się do zera w określonym czasie. Dla czoła fali uderzeniowej czas ten nazywany jest okresem nadciśnienia, tzw. „positive phase duration”. Prędkość U, z którą przemieszcza się czoło fali uderzeniowej zależy od nadciśnienia szczytowego Ps. Dla małych wartości Ps prędkość ta jest równa
73 3.1. oddziały wanieFalinadciśnienia
prędkości dźwięku w spalinach po przejściu frontu spalania. Jeśli odległość od miejsca wybuchu wzrasta, wówczas nadciśnienie szczytowe oraz szybkość frontu fali uderzeniowej maleje. Poza tym, w fali uderzeniowej lub fali ciśnienia występuje jeszcze inne widoczne zjawisko, takie jak wypieranie powietrza, które w przypadku nierozprowadzonej fali przemieszcza się w tym samym kierunku, co jej front.
Front fali nie zawiera maksymalnej wartości nadciśnienia. Cząsteczki gazu znajdujące się za frontem fali przemieszczają się z większą szybkością niż cząsteczki wewnątrz frontu. Z tego między innymi powodu po określonym czasie fala ciśnie-nia przekształca się w falę uderzeniową. Z wyjątkiem nadciśnieciśnie-nia szczytowego oraz tzw. „phase duration”, fala ciśnienia oraz fala uderzeniowa charakteryzuje się również tzw. dodatnim impulsem, oznaczanym symbolem is. Obliczany jest on jako pole pod wykresem zależności ciśnienia od czasu (CPR, 1992):
(1) is – impuls dodatni (Pa s),
Ps – nadciśnienie szczytowe (Pa).
Istotnymi własnościami fali wybuchu są zatem: profil ciśnienia (fala uderze-niowa lub fala ciśnienia), nadciśnienie szczytowe Ps, tzw. „positive phase duration” tp, oraz impuls, w obydwu przypadkach równy (CPR, 1992):
(2) W momencie, gdy przemieszczająca się fala wybuchu spotka na swej drodze konstrukcję budowlaną, lub ogólniej mówiąc przeszkodę, wówczas fala ta zostanie miejscowo rozprowadzona. Zważywszy na to rozprowadzenie, obciążenie nało-żone na przeszkodę nie jest równe zależności ciśnienia od czasu w przypadku fali nierozprowadzonej. W tym przypadku obciążenie przybiera bardziej złożoną postać, która uzależniona jest od rozmiaru i kształtu konstrukcji. Wyodrębnia się tu 4 etapy.
Początkowo fala wybuchu odbija się od konstrukcji budowlanej, a następnie przemieszcza się w kierunku przeciwnym do fali padającej. Powierzchnia, na której fala padająca jest odbijana jest obciążana nadciśnieniem Pr z odbitej fali. Wartość
is = ∫tp Ps(t)dt
is = Ps ∙ tp
tego nadciśnienia jest wyższa niż nadciśnienie szczytowe Ps fali padającej. Zależ-ność pomiędzy falą odbitą i padającą nazwana została współczynnikiem odbicia, a określa się ją jako (CPR, 1992):
(3) Wartość tego współczynnika uzależniona jest od:
• Kąta padania czoła fali αi na powierzchnię odbicia. Kąt ten wynosi 00 dla odbicia prostopadłego i 90° dla fali równoległej.
• Nadciśnienia. Jeśli nadciśnienie jest małe, porównywalne do ciśnienia atmosfe-rycznego p0, wówczas współczynnik odbijania zależeć będzie od wartości tego nadciśnienia. Przy wzroście nadciśnienia zwiększa się również współczynnik odbicia.
• Typu fali. Fala uderzeniowa różni się znacznie od fali ciśnienia.
Pionowo odbite nadciśnienie z powodu fali uderzeniowej można określić za pomocą następującego równania (CPR, 1992):
(4) Gdzie γ jest stosunkiem pomiędzy ciepłem właściwym przy stałym ciśnieniu Cp, a ciepłem właściwym przy stałej objętości Cv. Jeśli wartość współczynnika γ = 1,4 (dla powietrza), wówczas powyższe równanie da współczynnik odbicia 2 dla niskich wartości nadciśnień, podczas gdy dla wysokich ciśnień wartość ta wy-nosić będzie 8. W przypadku bardzo wysokich ciśnień wartość współczynnika γ nie będzie stała, dlatego też nie można określić górnej granicy współczynnika odbicia z powyższego wzoru. Maksymalna wartość tego współczynnika według danych literaturowych wynosić może nawet do 20 (Mannan, 2014). Rozważając współczynnik odbicia, należy zauważyć, że dla fal uderzeniowych ciśnienie odbite przy wybranych kątach padania jest wyższe niż w przypadku odbicia pionowe-go. Wyższe wartości współczynnika odbicia wynikają z obliczeń teoretycznych. Oprócz wzrostu ciśnienia zjawiskowi wybuchu towarzyszy również wypór i prze-pływ powietrza w kierunku fali wybuchu. Przei prze-pływ powietrza, zwany również jako „podmuch wybuchu” (explosion wind) wywiera dodatkowe obciążenie na powierzchnię odbicia. Ciśnienie Q wynikające z przepływu powietrza określić można z następującego równania (TNO, 2016):
rk = Pr Ps
Pr = 2Ps + (γ + 1)Ps2
75 3.1. oddziały wanieFalinadciśnienia
Q(t) = 1/2ρsus(t)2 (5)
gdzie:
ρs – gęstość powietrza wewnątrz wybuchu (kg m-3); us(t) – prędkość cząstek powietrza (m/s).
Ciśnienie Q można również prosto wyrazić wykorzystując wartość ciśnienia Ps, a mianowicie (TNO, 2016):
(6) Z powodu zjawiska zakłócania fali padającej spowodowanego różnego rodzaju przeszkodami największe różnice ciśnienia powstają na krawędziach powierzchni odbijającej. W konsekwencji zaczyna się propagacja fali rozrzedzeniowej z krawę-dzi powierzchni, na której miało miejsce zjawisko odbicia. Z powodu powstania fali rozrzedzeniowej, ciśnienie na powierzchni odbicia zmniejsza się do wartości równej ciśnieniu wywierającemu nacisk w danym momencie przez falę padającą w określonym miejscu, doliczając do tego wartość ciśnienia dynamicznego. Nacisk na ograniczoną powierzchnię odbicia może być określony za pomocą wartości współ-czynnika odbicia oraz ciśnienia dynamicznego. Czas ts, w którym odbite ciśnienie ulega zmniejszeniu plus ciśnienie dynamiczne należy obliczać ze wzoru (TNO, 2016):
(7) gdzie:
U – prędkość rozprzestrzeniania się czoła fali, S – wymiary powierzchni.
Prędkość rozprzestrzeniania się czoła fali U można określić wykorzystując następujące równanie (TNO, 2016):
(8) gdzie:
c0 – prędkość dźwięku w powietrzu (około 340 m/s).
Q = Ps2 7p0 + Ps 5 2 * ts = 3SU U = c0 1 + 6Ps 7p0
Jeżeli podczas zjawiska padania fali wewnątrz konstrukcji powstanie nadciśnie-nie, przykładowo, gdy zewnętrzna część jest częściowo otwarta, wówczas zewnętrz-ne ciśnienie ulegnie kompensacji. Jeśli w przedniej ścianie budynku istnieje wiele otworów, powstałych na przykład na skutek popękania szkła w oknach, wówczas fala wybuchu przejdzie przez konstrukcję i w konsekwencji tylna ściana budynku będzie narażona na działanie sił nacisku z ciśnienia odbitego. W przypadku zagro-żenia wybuchem detonacyjnym, konwencjonalne projektowanie zbiorników ciśnie-niowych zakłada statyczne i jednorodne ciśnienie wewnątrz zbiornika. Detonacja wywołuje zmienne i dynamiczne obciążenia. Konieczne jest zatem zastosowanie jakiegoś modelu w celu oszacowania odkształceń aparatów i obliczenia odpowied-niej grubości ich ścian. Sytuacja jest znacznie bardziej złożona niż w przypadku zwykłego zbiornika ciśnieniowego, ponieważ obciążenie falowe może wzbudzić oscylacje konstrukcji i wywołać większe odkształcenia i naprężenia niż można by oczekiwać z analizy statycznej i ciśnienia maksymalnego (Shepherd, 1992). Weźmy zatem pod uwagę długą rurę poddaną jednorodnemu obciążeniu ∆P = P – Pa, gdzie P oznacza ciśnienie wewnątrz rury a Pa oznacza ciśnienie zewnętrzne. Obciążenie to wywołuje naprężenie σθ w kierunku stycznym do promieniowego wydłużenia (Shepherd, 1992):
(9) dla rury o promieniu r i grubości ścianki h. Odpowiadające temu odkształcenie wynosi (Shepherd, 1992):
(10) gdzie u jest wydłużeniem w kierunku promieniowym, zaś E jest modułem Younga materiału rury (E = 2∙1011 Pa dla większości stali). Mając naprężenie dopuszczal-ne σY można obliczyć ciśnienie dopuszczalne. Dla rur maksymalne dopuszczalne naprężenie zależy od materiału oraz temperatury i jest zwykle równe 1/3 do 1/2 σY. Dla typowej stali dopuszczalne naprężenie wynosi około 10 MPa. Obecność szwów, spawów, kołnierzy itp. obniża to naprężenie dopuszczalne. Pod działaniem takiej siły konstrukcja będzie wprawiona w drgania. Pod działaniem takiej siły konstrukcja będzie wprawiona w drgania.
σθ = ΔPhr
εθ = =ur σθ E
77 3.2. oddziały waniepromieniowaniacieplnego
3.2. oddziaływanie promieniowaniacieplnego
Zasadniczym elementem analiz ryzyka wykonywanych dla instalacji przemysłowych w zakresie scenariuszy rozwoju zdarzeń w związku z uwolnieniem substancji pal-nych do środowiska jest pożar. Jak wcześniej wspomniano, typowe pożary w warun-kach przemysłowych pożar błyskawiczny typu Flash Fire, pożar strumieniowy typu Jet Fire czy też pożar rozlewiska typu Pool Fire. Podczas powstania tego typu zjawisk głównym zagrożeniem dla ludzi i środowiska jest oddziaływanie promieniowania cieplnego, czemu towarzyszy zarówno możliwość oparzeń u ludzi, jak również zapłon zlokalizowanych w pobliżu materiałów palnych. Strumień cieplny emito-wany z pożarów stanowi składową ciepła przekazywanego ze środowiska pożaru na określoną powierzchnię oddziaływania, na drodze promieniowania i konwekcji. Jeśli konstrukcja lub urządzenie narażone na oddziaływanie promieniowania cieplnego otrzyma określoną porcję ciepła, wówczas dojdzie do ogrzewania jego powierzchni. Gdy założymy, że ogrzewanym w wyniku pożaru elementem będzie przykładowo zbiornik z gazem palnym, wówczas poprzez ścianki tego zbiornika ciepło będzie przekazywane do gazu i w konsekwencji będzie powodowało jego podgrzewanie. Spowoduje to przede wszystkim znaczne osłabienie konstrukcji tego zbiornika i tym samym długiego okresu nagrzewania może doprowadzić do eskalacji awaryjnego uwolnienia substancji palnej, poprzez wybuch gazu w zbiorniku.
Temperatura powstała w wyniku pożarów substancji palnych, podczas ich awaryjnego uwolnienia do środowiska z instalacji przemysłowych, wynosi około 1000–1500 K (Mannan, 2014). Taka temperatura może prowadzić do przyrostu temperatury rzędu 700 K w ogrzewanym zbiorniku z gazem, co w konsekwencji spowoduje znaczne osłabienie konstrukcyjne ścianek zbiornika. Taka sytuacja ma zazwyczaj miejsce podczas zjawisk typu BLEVE-Fireball, które powstaje podczas stanów awaryjnych zbiorników ciśnieniowych. W wyniku uszkodzeń zbiornika następuje spadek ciśnienia, wyciek cieczy i natychmiastowa zamiana cieczy w parę. W przypadku, gdy chmura paliwa o kształcie kuli ograniczona jest ze wszystkich
stron przez stacjonarne powietrze, spalanie chmury przebiega trójetapowo: • zapalenie się obrzeży chmury,
• rozcieńczenie chmury przez powietrze,
• rozprzestrzenianie się płomienia poprzez chmurę.
Tworząca się w pierwszym okresie po awarii chmura pary generować będzie z powietrzem mieszaninę bogatą (stężenie składnika palnego jest bardzo duże).
Granice wybuchowości par cieczy generujących zjawisko Fireball są bardzo wąskie (1,5–9,0%) (Mannan, 2014). Stąd też po odparowaniu stężenie składnika palnego w mieszaninie jest wyższe od 10% obj. i paliwo nie spala się. Skład ilościowy mie-szaniny palnej w kształcie kuli nie jest stały, lecz jest funkcją czasu i odległości od miejsca wycieku. Przy obrzeżach chmury, gdzie styka się ona z powietrzem, dyfun-dujące do niej powietrze rozcieńcza mieszaninę do stężeń określonych zakresem wybuchowości składnika palnego. Jeśli ulegnie ona zapaleniu w tej części chmury, spala się, dając produkty spalania. Gorące produkty spalania różnią się gęstością od niezapalonej mieszaniny z powodu różnicy w ich nagrzewaniu. Powstałe w ten sposób siły wyporu powodują pionowe przyśpieszenie palącej się chmury i coraz szybsze wciąganie do niej powietrza. W ten sposób zaczyna się spalać coraz więk-sza objętość chmury. Proces ten zapewnia ciągłość spalania chmury (im więcej powietrza wpływa do chmury, tym więcej spala się paliwa). Jeśli stężenie powietrza wciąganego do chmury będzie wystarczające do całkowitego spalenia chmury, pło-mień rozprzestrzeni się na całą objętość chmury, powodując jej całkowite spalenie. W zjawisku BLEVE-Fireball praktyczne znaczenie ma przede wszystkim:
• wysokość tworzącego się płomienia, • czas całkowitego spalania,
• maksymalna średnica powstałego pożaru.
Czynniki te decydują o całkowitej mocy strumienia ciepła promieniowania generowanego podczas Fireball. W tabeli 2 przedstawiono oddziaływanie strumieni cieplnych na ratowników w wyniku przejścia wybuchu BLEVE w kulę ogniową podczas wycieku LPG (Pofit-Szczepańska i inni, 2004).
Tabela 2. Oddziaływanie strumieni cieplnych na ratowników (Pofit-Szczepańska i inni, 2004)
Masa uwolnionego LPG z cysterny
[kg]
Charakterystyka powstałej kuli ogniowej
Strumień ciepła [kW/m2] w funkcji odległość od środka kuli ogniowej [m] Skutki oddziaływania strumienia ciepła (oparzenia) 7 000 Wysokość Fireball – 48,2 m Średnica – 96,4 m Czas spalania – 13,5 s Gęstość promieniowania cieplnego powierzchni płomienia – 450 kW/m2 49,0 27,4 9,6 1,4 130,2 165,4 235,7 423,2
Oparzenia III stopnia Oparzenia II stopnia Oparzenia I stopnia
79 3.2. oddziały waniepromieniowaniacieplnego cd. Tabeli 2. Masa uwolnionego LPG z cysterny [kg] Charakterystyka powstałej kuli ogniowej
Strumień ciepła [kW/m2] w funkcji odległość od środka kuli ogniowej [m] Skutki oddziaływania strumienia ciepła (oparzenia) 10 000 Wysokość Fireball – 54,2 m Średnica – 108,3 m Czas spalania – 14,9 s Gęstość promieniowania cieplnego powierzchni płomienia – 450 kW/m2 49,0 27,4 9,6 1,4 144,0 185,0 265,1 468,2
Oparzenia III stopnia Oparzenia II stopnia Oparzenia I stopnia Próg bólu 22 000 Wysokość Fireball – 70,1 m Średnica – 140,2 m Czas spalania – 19,3 s Gęstość promieniowania cieplnego powierzchni płomienia – 450 kW/m2 49,0 27,4 9,6 1,4 187,3 238,1 339,6 593,5
Oparzenia III stopnia Oparzenia II stopnia Oparzenia I stopnia
Próg bólu
Z kolei w tabeli 3 przedstawiono dane umożliwiające porównanie intensyw-ności promieniowania cieplnego od wybuchu typu BLEVE oraz różnego rodzaju pożarów paliw węglowodorowych (Markowski, 2000).
Tabela 3. Średnie intensywności promieniowania dla różnych typów pożarów gazów i cie-czy (Markowski, 2000)
Rodzaj pożaru Natężenie promieniowania cieplnego
[kW/m2]
Temperatura płomienia [K]
BLEVE
(wszystkie ciecze palne) 250 1500
Pożary strumieniowe LPG/benzyna/nafta LNG/metanol 350 200 1600 1600
cd. Tabeli 3.
Rodzaj pożaru Natężenie promieniowania cieplnego
[kW/m2] Temperatura płomienia [K] Pożary powierzchniowe LNG LPG Benzyna/nafta metanol 200 100 75 150 1600 1600 1300 1550
Jak widać, jedynie pożar strumieniowy ciekłych paliw węglowodorowych prze-wyższa wybuch typu BLEVE pod względem natężenia generowanego promienio-wania cieplnego. Przy ocenie obrażeń ciała, jakie powoduje u ludzi intensywne pro-mieniowanie cieplne, przyjmuje się dwie wartości czasu narażenia, a mianowicie:
• 10 s – przy założeniu, że w tym czasie osoba narażona znajdzie schronienie, • 30 s – zakładając przypadek braku środków ochrony lub braku możliwości
ucieczki.
Przy czasach ekspozycji w granicach 10 s, ból nie do wytrzymania pojawia się przy strumieniach ciepła rzędu 7 kW/m2, zaś przy czasach ekspozycji w granicach 30 s – przy strumieniach ciepła rzędu 3 kW/m2 (Mannan, 2014).
Tabela 4. Oddziaływanie promieniowania cieplnego na ludzi (Markowski, 2000)
Strumień cieplny
[kW/m2] Rodzaj obrażeń
35 100 % ofiar śmiertelnych w ciągu 1 min; 1 % ofiar śmiertelnych w ciągu 1s
23 100 % ofiar śmiertelnych w ciągu 1 min; znaczne urazy w ciągu 10 s
12,6 1 % ofiar śmiertelnych w ciągu 1 min; I stopień oparzenia w ciągu 10 s
4,7 Powoduje ból przy czasie narażenia dłuższym niż 20 s; uszkodzenia ciała możliwe
przy czasie narażenia dłuższym niż 30 s
2,1 Wartość progowa dla wywołania bólu przy czasie narażenia dłuższym niż 1 min
81 3.3. emiSja tokSycznychproduk tówSpalaniapodczaSpożarów
3.3. emiSjatokSycznychproduktówSpalania podczaSpożarów
Spalanie i powstawanie składników toksycznych podczas spalania lub pożarów są procesami nierozdzielnie ze sobą powiązanymi. Powstawanie dymu podczas procesu spalania jest rzeczą naturalną i towarzyszy praktycznie wszystkim spalanym mate-riałom. Ma to decydujący wpływ na bezpieczeństwo ludzi przebywających wewnątrz obiektów, w którym powstał pożar, a także znacząco utrudnia prowadzenie działań ratowniczo-gaśniczych. Dym jest to gazowy produkt spalania substancji organicz-nych. Jest to dyspersyjny układ, w którym ośrodkiem rozpraszającym jest gaz, a częś-cią rozproszoną są cząsteczki fazy stałej (niedopalone cząsteczki materiału) i ciekłej (aerozole i para wodna). Cząsteczki dymu są układami złożonymi, powstającymi w wyniku niecałkowitego spalania płomieniowego oraz bezpłomieniowego. Poza niewieloma przypadkami, dym powstaje w znacznej większości pożarów. Powoduje on utrudnienie lub całkowite uniemożliwienie bezpiecznej ewakuacji użytkowników z budynku, poprzez zmniejszenie widoczności na drogach ewakuacyjnych, a także w przypadku zbyt długiej ekspozycji z toksycznymi produktami spalania, stwarza ryzyko zatrucia. Podczas pożaru w obiektach budowlanych, człowiek narażony jest na dodatkowe zagrożenia, które niesie ze sobą pożar, a mianowicie:
• toksyczne produkty spalania, • obniżone stężenie tlenu,
• bezpośrednie oddziaływanie płomieni, • wysoka temperatura gazów pożarowych.
Dym powstający w procesie spalania unosi się ku górze i rozprzestrzenia w bli-skim sąsiedztwie źródła pożaru, mieszając się z otaczającym powietrzem. Ilość dymu powstającego w trakcie pożaru zależna jest od wielu parametrów, m.in.: źródła za-płonu, rodzaju spalanego materiału i jego stanu skupienia oraz wartości strumienia cieplnego. Produkty spalania w postaci gazów, cieczy i ciał stałych zawieszonych w powietrzu, sprawiają, że każdy dym w zależności od proporcji tych produktów, posiada charakterystyczny zapach, barwę, smak, gęstość oraz toksyczność.
Tabela 5. Cechy charakterystyczne dymu (Drysdale, 1999)
Materiał palny Cechy dymu
Kolor Zapach Smak
Bawełna, tkaniny Brunatny Specyficzny, przykry Kwaśny
cd. Tabeli 5.
Materiał palny Cechy dymu
Kolor Zapach Smak
Fosfor Biały Czosnku Kwaśny
Magnez Biały Brak Metaliczny
Papier, słoma, siano Biało-żółty Specyficzny Kwaśny
Ropa naftowa i jej produkty Czarny Specyficzny Kwaśny
Siarka Niebieskawy Siarki Kwaśny
Związki sodowe Szaro-żółty Specyficzny Kwaskowy
Zasięg widzialności definiuje się jako odległość w dymie, przy której dany przed-miot czy obiekt, w określonym ośrodku rozpraszającym, jest jeszcze widoczny. Oznacza to, że zasięg widzialności jest funkcją własności optycznych dymu, rodzaju światła emitowanego przez obserwowany obiekt, kontrastu początkowego obiektu oraz rodzaju oświetlenia ośrodka przez zewnętrzne źródło światła. Warunkiem podstawowym, aby oko ludzkie zarejestrowało przedmiot w dymie jest fakt, iż kon-trast K luminacji przedmiotów w zasięgu widzenia, powinien być niemniejszy niż progowa czułość kontrastowa oka. Natomiast czułość kontrastowa oka ludzkiego jest funkcją zależną od luminacji, stanu adaptacji oka, rozmiarów obserwowanego przedmiotu, długości fali świetlnej i czasu trwania obserwacji. Ograniczenie zasięgu widzialności w dymie jest bardzo często jednym z pierwszych czynników stano-wiących zagrożenie dla człowieka w momencie powstania pożaru. Występuje dużo wcześniej niż termiczne oddziaływanie dymu. Pogorszenie widzialności utrudnia znacząco prowadzenie ewakuacji osób z obiektów budowlanych objętych pożarem oraz działań ratowniczych. Na podstawie poniższej zależności, dokonuje się obliczeń gęstości optycznej dymu mierzonej na metr odcinka drogi (Węgrzyński i inni, 2016):
(11) gdzie:
D – gęstość optyczna dymu na jeden metr odcinka drogi [dB/m],
Dm – masowa gęstość optyczna dla określonego materiału palnego [m2/kg], Vt – całkowita objętość dymu [m3],
Fb – całkowita masa spalanego materiału palnego [kg].
D = Dm * fb Vt
83 3.3. emiSja tokSycznychproduk tówSpalaniapodczaSpożarów
Mając obliczoną wartość gęstości optycznej dymu, na podstawie poniższej zależności można również obliczyć widoczność podczas zadymienia (Węgrzyński i inni, 2016):
(12) gdzie:
S – odległość zapewniająca widoczność w warstwie dymu [m], D – gęstość optyczna dymu na jeden metr odcinka drogi [dB/m].
Strumień światła, przechodząc przez dymowy aerozol, podlega osłabieniu na skutek pochłaniania, odbicia i rozproszenia światła. Zjawisko to ma wpływ na pogorszoną widzialność w dymie oraz opóźnienie procesu detekcji dymu przez