Testing of Large Scale Pool Fire of Technical Ethanol

• Autorzy: Tępiński Jarosław , Klapsa Wojciech , Cygańczuk Krzysztof , Lesiak Piotr , Lewak Michał Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.12845/sft.59.1.2022.5

Warianty tytułu

PL

Badania pożaru powierzchniowego etanolu technicznego w dużej skali

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Aim: The aim of this article is to determine the characteristics of a pool fire, including the temperatures and thermal radiation densities caused by it. Mappings of pool fires occurring in actual emergency events were conducted by performing large-scale polygon tests. Project and methods: Experimental study of pool fire of technical ethanol was carried out on a specially built test stand in the training area of the Training Centre in Pionki of the Regional Headquarters of the State Fire Service in Warsaw. The pool fire test stand consisted of a test tray, with a test chamber with the diameter of 300 cm, founded on a reinforced concrete slab. Using a developed measurement system with data acquisition that included measurement sensors mounted at defined locations relative to the fire, temperatures and thermal radiation densities were measured at various distances/locations relative to the fire. Metrological data such as air temperature, atmospheric pressure, humidity, wind direction and speed were monitored and recorded using the weather station. The height of the fire flame was measured by comparing it to racks set up nearby with marked scales of specific lengths. Results: A polygon stand that was built to study pool fires, equipped with a temperature and thermal radiation density measuring system with measuring sensors distributed in defined locations, is discussed. A study of a pool fire resulting from the combustion of dehydrated, fully contaminated ethanol was conducted. The study measured temperatures, thermal radiation densities, and flame heights. The average and maximum values of temperatures and thermal radiation densities during the steady-state combustion stage (i.e., phase II of the fire) were determined. Conclusions: Based on the presented results of temperature and thermal radiation density measurements at various distances/locations relative to the pool fire site, there was a significant effect of wind direction and speed on these values. Higher temperature and heat radiation density were recorded at the sensors on the leeward side than on the windward side. As the wind speed decreased, there was an increase in the temperature values recorded on the thermocouples located above the centre of the bottom of the tray test chamber due to the flame, which, when not blown away, was allowed to rise vertically upward and fully sweep the temperature sensors.

PL

Cel: Celem artykułu jest określenie charakterystyki pożaru powierzchniowego, w tym temperatur i gęstości promieniowań cieplnych przez niego wywoływanych. Odwzorowania pożarów powierzchniowych mających miejsce w rzeczywistych zdarzeniach awaryjnych przeprowadzono poprzez wykonanie poligonowych badań w dużej skali. Projekt i metody: Badanie doświadczalne pożaru powierzchniowego etanolu technicznego zrealizowano na specjalnie do tego celu zbudowanym stanowisku badawczym na terenie poligonu Ośrodka Szkolenia w Pionkach Komendy Wojewódzkiej Państwowej Straży Pożarnej w Warszawie. W skład stanowiska do badania pożarów powierzchniowych wchodziła taca badawcza, o średnicy komory badawczej wynoszącej 300 cm, posadowiona na płycie żelbetowej. Przy pomocy opracowanego układu pomiarowego z akwizycją danych, w skład którego wchodziły czujniki pomiarowe zamontowane w zdefiniowanych lokalizacjach względem pożaru, dokonano pomiarów temperatur i gęstości promieniowań cieplnych w różnych odległościach/lokalizacjach względem miejsca pożaru. Za pomocą stacji pogodowej monitorowano i rejestrowano dane metrologiczne, takie jak temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność, kierunek i prędkość wiatru. Pomiaru wysokości płomienia pożaru dokonano przez jego porównanie z ustawionymi w pobliżu stojakami z zaznaczonymi podziałkami o określonych długościach. Wyniki: Omówiono poligonowe stanowisko, które zostało zbudowane do badania pożarów powierzchniowych, wyposażone w układ pomiarowy temperatur i gęstości promieniowań cieplnych z czujnikami pomiarowymi rozmieszczonymi w zdefiniowanych lokalizacjach. Przeprowadzono badania pożaru powierzchniowego powstałego w wyniku spalania etanolu odwodnionego, całkowicie skażonego. W ramach badań dokonano pomiarów temperatur, gęstości promieniowań cieplnych oraz wysokości płomienia. Wyznaczono średnie i maksymalne wartości temperatur i gęstości promieniowań cieplnych w etapie ustalonego spalania (tzn. II faza pożaru). Wnioski: Na podstawie przedstawionych wyników pomiarów temperatur i gęstości promieniowań cieplnych w różnych odległościach/lokalizacjach względem miejsca pożaru powierzchniowego, odnotowano znaczący wpływ kierunku i prędkości wiatru na te wartości. Wyższą temperaturę i gęstość promieniowań cieplnych rejestrowano na czujnikach po stronie zawietrznej niż po stronie nawietrznej. Na skutek spadku prędkości wiatru następował wzrost wartości temperatur rejestrowanych na termoparach umieszczonych nad środkiem dna komory badawczej tacy, co było spowodowane przez płomień, który niezdmuchiwany, mógł unosić się pionowo do góry i w pełni omiatać czujniki temperatury.

Słowa kluczowe

EN

pool fire; field tests; technical ethanol; temperature; thermal radiation

PL

pożar powierzchniowy; badania poligonowe; etanol techniczny; temperatura; promieniowanie cieplne

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Safety & Fire Technology
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 59, iss. 1
• Strony: 96--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Tępiński Jarosław

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0002-5005-2795

autor

Klapsa Wojciech

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0002-6481-587X

autor

Cygańczuk Krzysztof

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0003-1550-5880

autor

Lesiak Piotr

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0001-8465-2169

autor

Lewak Michał Wojciech

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemical and Process Engineering / Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

• https://orcid.org/0000-0001-9012-8347

Bibliografia

• [1] Tępiński J., Połeć B., Klapsa W., Lesiak P., Badania pożarów powierzchniowych i strumieniowych w dużej skali, [w:] Badania na rzecz poprawy bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych stwarzających zagrożenie poza swoim terenem, J. Tępiński, B. Połeć (red.), CNBOP-PIB, Józefów 2020, 45–67.
• [2] https://pse-safety.com/podstawowe-rodzaje-pozarow/ [dostęp: 2 marca 2022].
• [3] Klapsa W., Suchecki S., Bąk D., Dziechciarz A., Czynniki narażenia podczas pożarów, [w:] Czerwona Księga Pożarów Tom I, P. Guzewski, D. Wróblewski, D. Małozięć (red.), CNBOP-PIB, Józefów 2016, 275–292.
• [4] Blanchat T., Figueroa V., Large-scale open pool experimental data and analysis for fire model validation and development, “Fire Safety Science” 2008, 9, 105–115, https://doi.org/10.3801/IAFSS.FSS.9-105.
• [5] Zhen C., Xiaolin W., Analysis for combustion properties of crude oil pool fire, “Procedia Engineering” 2014, 84, 514–523, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.10.463.
• [6] Hamins A., Klassen M. S., Kashiwagi T., Heat feedback to the fuel surface in pool fires, “Combustion Science and Technology” 1994, 97, 37–62, https://doi.org/10.1080/00102209408935367.
• [7] Bubbico R., Dusserre G., Mazzarotta B., Calculation of the flame size from burning liquid pools, “Chemical Engineering Transactions” 2016, 53, 67–72, https://doi.org/10.3303/CET1653012.
• [8] Munoz M., Arnaldos J., Casal J., Planas E., Analysis of the geometric and radiative characteristics of hydrocarbon pool fires, “Combustion and Flame” 2004, 139, 263–277, https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2004.09.001.
• [9] Tępiński J., Wawrzyńczak A., Siess G., Cygańczuk K., Program informatyczny do oceny ryzyka wystąpienia awarii w obiektach przemysłowych, „Przemysł Chemiczny” 2021, 4, 356–361, https://doi.org/10.15199/62.2021.4.8.
• [10] Połeć B., Tępiński J., Program do oceny ryzyka wystąpienia awarii w obiektach przemysłowych – założenia projektu systemu a praktyczne zastosowanie, [w:] Metody i narzędzia wspomagające proces oceny ryzyka awarii w zakładach przemysłowych, B. Połeć, J. Tępiński (red.), CNBOP-PIB, Józefów 2019, 147–164, https://doi.org/10.17381/2019.2.
• [11] https://www.ni.com/pdf/manuals/372838e.pdf [dostęp: 2 marca 2022].
• [12] https://www.hukseflux.com/uploads/product-documents/SBG01_manual_v2023_0.pdf [dostęp: 2 marca 2022].
• [13] https://www.dataq.com/resources/pdfs/manuals/di-2008-usb-voltage-thermocouple-daq.pdf [dostęp: 2 marca 2022].
• [14] Klapsa W., Lesiak P., Tępiński J., Połeć B., Pomiary promieniowania cieplnego i temperatury pożarów rozlewisk cieczy oraz pożarów strumieniowych – założenia koncepcyjne do badań w dużej skali, [w:] Badania na rzecz poprawy bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych stwarzających zagrożenie poza swoim terenem, J. Tępiński, B. Połeć (red.), CNBOP-PIB, Józefów 2020, 13–44, https://doi.org/10.17381/2020.1.

Uwagi

This publication has been prepared under the project number DOB-BIO7/09/03/2015 entitled “Programme for the evaluation of the risk of accidents in industrial facilities posing a hazard outside their premises” funded by the National Centre for Research and Development / Publikacja została opracowana w ramach projektu nr DOB-BIO7/09/03/2015 pt. „Program do oceny ryzyka wystąpienia awarii w obiektach przemysłowych stwarzających zagrożenie poza swoim terenem” finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.