Solid Flame Model – Thermal Radiation Analysis

แสดงความเห็นโดยpongsakorn monturatเขียนแล้วในQRA, Thermal Radiation Analysis

เพลิงไหม้มักเป็น Process Hazard consequence ที่มักจะเจอในระหว่างการศึกษาชี้บ่งอันตราย Hazard Identification (HAZID) หรือ Hazard and Operability (HAZOP) study โดยในบทความนี้จะขอกล่าวถึงสมการพื้นฐานที่ใช้ในการศึกษาความร้อนที่จะเกิดขึ้นในระหว่างเหตุการณ์ไฟไหม้

โดยที่ สมการ Solid Flame Model เป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันในการศึกษาส่วนของ Consequence Analysis ในระหว่างการศึกษา Quantitative Risk Assessment หรือ QRA เนื่องจากสามารถให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่า

โดย Solid Flame Model จะสมมติว่าเปลวไฟมีรูปร่างเป็นของแข็ง ที่ปล่อยความร้อนออกมาเฉพาะจากพื้นผิวของมันเท่านั้น รูปร่างของเปลวไฟจะถูกนำมาพิจารณา อัตราการไหลของความร้อนจะถูกคำนวณเป็นฟังก์ชันของพลังงานการปล่อยจากพื้นผิว (SEP), ปัจจัยการมองเห็นกัน หรือ View Factor, และการส่งผ่านของบรรยากาศ ตามสมการข้างล่าง

Calculation procedure

ขั้นตอนในส่วนการศึกษาผลกระทบด้านความร้อนหรือ Thermal Radiation ของ Consequence Analysis ในระหว่างการศึกษา Quantitative Risk Assessment หรือ QRA จะมีขั้นตอนดังนี้

Maximum Surface Emitting Power (SEPmax)

กำลังการปล่อยสูงสุดจากพื้นผิว หรือ SEPmax เป็นค่าที่บอกกำลังการปล่อยจากพื้นผิวของเปลวไฟโดยไม่มีเขม่า ซึ่งสามารถคำนวณได้เป็นฟังก์ชันของอัตราการเผาไหม้ (m’) ความร้อนของการเผาไหม้ Heat of Combustion อัตราแฟคเตอร์การแผ่รัง Fraction of Heat Radiation ดังนี้.

Actual Surface Emitting Power (SEPact)

แต่กำลังปล่อยพลังงานจากพื้นผิวจริง จะพิจารณาจากสภาพจริงของการลุกไหม้ที่อาจมีเขม่าอยู่ โดยมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง ในเพลิงไหม้แบบ Pool/Jet Fire กับ Fire Ball จะสังเกตุเห็นได้ว่า ถ้าเป็นไฟไหม้แบบ Fire Ball จะสมมุติให้ไม่มีเขม่าเกิดขึ้น

ค่า SEPsoot จะมีค่าประเมินให้คงที่เท่ากับ 20 kW/m2 และค่า Surface Fraction ของการเผาไหม้ในตัวน้ำมัน s = 0.8

View Factor

View Factor หรือ ปัจจัยการมองเห็นกัน เป็นตัวแปรที่สำคัญมากในการศึกษา Thermal Radiation Analysis ของ Consequence Analysis ในระหว่างการศึกษา Quantitative Risk Assessment (QRA) เพราะมันแสดงถึงสัดส่วนของรังสีที่ออกจากพื้นผิวหนึ่งและกระทบกับพื้นผิวอีกพื้นผิวหนึ่งโดยตรง โดยบริบทของการศึกษา Thermal Radiation Analysis นั้น View Factor จะกำหนดปริมาณการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสีระหว่างพื้นผิวเปลวไฟ (ซึ่งถือว่าเป็นพื้นผิวที่ปล่อยรังสี) และพื้นผิวอื่น ๆ เช่น ตัวบุคคลหรือสภาพแวดล้อม

ปัจจัยสำคัญที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับ View Factor คือ

  • Flame Geometry หรือ ลักษณะรูปร่างของเปลวไฟ โดยเปลวไฟมักถูกประมาณว่าเป็นทรงกระบอก ทรงกรวย หรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า
  • Position and Orientation หรือ ตำแหน่งและการจัดแนวสัมพัทธ์ระหว่างเปลวไฟและเป้าหมายกำหนดปัจจัยการมองเห็น
  • Surface Area ซึ่งขนาดของเปลวไฟที่ปล่อยออกมาและพื้นผิวที่รับก็เป็นที่สิ่งสำคัญ

สมการข้างบน เป็นสมการที่ใช้คำนวณ View Factor ของเปลวไฟทรงกระบอก เช่น ไฟจาก Pool Fire