Янв
12
1975

Почему горит масло с водой: почему нельзя тушить масло водой?

Posted by

Содержание

Тушим горящее масло правильно

Подсолнечное масло может загореться, если перегреть его выше 200°C. Тушить его водой ни в коем случае нельзя. В этом выпуске, мы расскажем, почему.

Для наглядности мы решили масштабировать опыт и показать, что произойдет, если поджечь сразу 3 литра подсолнечного масла.

Разогреть такое количество жидкости до высокой температуры было непросто. Для этого мы грели его на костре и дополнительно поджигали газовой горелкой. Масло загорается не сразу. Сначала появляются искры от отдельных сгорающих капель масла, затем по его поверхности начинают пробегать синие всполохи, и только через некоторое время удается добиться самоподдерживающейся химической реакции. При этом масло горит только по поверхности — там, где оно соприкасается с кислородом.

Вливая воду, мы резко увеличиваем площадь горения жидкости. Плотная вода опускается на дно и мгновенно закипает от контакта с горячим маслом, увеличиваясь в объеме в 300 раз.

Паровой пузырь выталкивает масло как пружина. Мелкодисперсные капли масла разлетаются фонтаном и сразу вспыхивают.

Площадь горения резко увеличивается, кислорода становится больше, и пламя превращается в огненный столб.

Тушить горящее масло лучше всего, перекрыв огню доступ к кислороду, например, накрыв сковородку или казан с маслом крышкой. Без окислителя химическая реакция быстро закончится, и процесс горения остановится.

Что же происходит, когда факир дышит огнем? Керосин горит лучше масла. Однако, если его поджечь в сосуде, химическая реакция тоже будет идти только по поверхности. Распыляя топливо, факиры многократно увеличивают площадь горения. Огонь передается от капли к капле, и керосин вспыхивает по всему объему.

Распыляя топливо с разной скоростью, можно контролировать распространение пламени. В момент возгорания керосин горит далеко от лица, затем пламя начинает подбираться все ближе.

Выплевывая керосин сильнее, факир отталкивает огонь от себя. С последними брызгами топлива горение прекращается, а факир остается жив и невредим.

Автор и ведущий курса «Физика дома» — Алексей Иванченко, штатный физик-экспериментатор Laba.Media, заведующий лабораторией физики Политехнического музея, соведущий и автор большинства экспериментов в программе «Галилео» на СТС, автор лучшего в России научного шоу.

Если вы хотите увидеть другие неожиданные (и иногда взрывоопасные) эксперименты с самыми обыкновенными бытовыми приборами, — смотрите весь видеокурс: 

Как потушить масляный пожар

Оставив без присмотра сковороду буквально на несколько секунд, вы рискуете вызвать масляный пожар. Это может произойти в случае сильного накала масла, которое сначала начинает закипать, чуть позже – дымится, а уже после и вовсе загорается. Процесс выделения дыма начинается при температуре масла порядка 230 °C, но если речь идет о животных жирах, то в таком случае этот параметр опускается до 190 °C. В этой статье мы расскажем вам, как справиться с возгоранием масла.

Оцениваем угрозу

Самое главное убедиться в том, что семья и вы сами находитесь в полной безопасности. Уже после будете заботиться о защите дома. В тех ситуациях, когда огонь не успел распространиться по комнате, если горит исключительно масло в сковороде или кастрюле, то тушением можно заняться самостоятельно. Если же пламя уже начало распространяться по всей кухне, то придется эвакуировать жильцов дома и немедленно вызвать пожарных.

Но сначала постарайтесь отключить плиту, чтобы та не поддерживала высокую температуру сковороды. Не нужно пробовать ее передвигать, чтобы случайно не вылить масло. Не забывайте, что при накале оно начинает «стрелять» и малейшая капля, попавшая в глаз, может привести к печальным последствиям.

Если есть время, то постарайтесь найти и надеть защитные рукавицы. Возьмите предмет, которым можно было бы накрыть кастрюлю или сковороду, что позволит перекрыть поступление кислорода. Вспоминая о собственной безопасности, убедитесь, что на вас нет легковоспламеняющейся одежды. Такую лучше всего снять.

Как потушить пожар

Горящая сковорода может быть накрыта. Накрыв кастрюлю или сковороду противнем и отключив плиту, вы сможете самостоятельно затушить пламя. Не вздумайте использовать в этих целях стеклянную крышку!

Пламя можно посыпать пищевой содой, которая также приводит к поглощению кислорода. Но это помогает только с небольшими возгораниями.

Если есть огнетушитель, то воспользуйтесь им, но лишь в крайнем случае. Заранее обеспечить все необходимое для пожарной безопасности помогут услуги российских компаний с лицензией МЧС.

Чего нужно избегать

Нельзя тушить горящее маслом при помощи воды, поскольку та только увеличивает размер пламени: происходит это по той причине, что вода значительнее тяжелее масла и быстро уходит на дно.

Не нужно пытаться затушить огонь, размахивая каким-либо предметом – от этого пламя только увеличится. Не следует тушить горящее масло, используя любые ингредиенты для выпечки, включая муку. Единственное исключение – указанная выше сода.

Читать подробнее о прохождении курсов «Пожарно-технический» минимум


Почему нельзя тушить сковороду на которой вспыхнуло масло водой, и как это сделать | Анализируй ТО!

pxhere.com

pxhere.com

Я тут давеча, решил порадовать себя жареными сосисками. Поставил на плиту сковородень, плеснул чуть масла, положил сосиски… Очень аппетитно шкворчат. По дому пошел запах и разбудил кота. Тот, пришел на кухню, сидит у входа на кухню и жалом водит.

Котик

Котик

Вдруг под окнами пронеслась с воем пожарная машина. Куда-то мчится «пламенный расчёт». А я, вдруг подумал о том, что раскаленная шкворчащая сковорода на плите без должного надзора может натворить неприятностей. Может по такому случаю пожарные мчались?

Чем опасна сковорода на плите?

Сковорода опасна тем, что именно с раскалённым маслом сковорода на плите не только забрызгает все вокруг, но может мгновенно воспламениться. Вот тогда у вас начнутся реальные проблемы.

pxhere.com

pxhere.com

Перегретое масло горит очень лихо при температуре почти в 300 градусов, и потужить масло, не так-то и просто. Если сковорода начала дымить синим дымком, то срочно примите меры хотя бы отключите плиту!

Ну вот, вы все прозевали и уже все вспыхнуло. Что делать?

Первое что у вас будет – это паника. Вот тут надо сохранить хладнокровие, но как вы понимаете, это сложно. А именно запаниковав, можно потерять ценные секунды, когда можно все предотвратить. А если предприняты неправильные попытки тушения, всё оканчивается еще худшими последствиями. Вот тогда и понадобятся лихие пожарные, а вам скорая помощь или того хуже.

Второе – это одна из самых распространённых ошибок на кухне – это попытка затушить горящую сковороду с кипящим маслом водой. Категорически это делать нельзя. Вода, попав на раскаленную сковороду, мгновенно вскипит, а смешавшись с маслом, образует воздушно-масленую смесь и все вспыхнет так, как вам и не снилось. Будет объёмный пожар во всю кухню. Шансов что вы уцелеете, очень малы.

А что делать и чем можно потушить раскалённую сковороду?

pxhere.com

pxhere.com

Первое. Возьмите себя в руки. Постараться выключить плиту. Вот передвигать сковороду не нужно. Есть шансы, что трясущимися руками, на которые попадает капли и брызги горящего масла и сильно обжигает, вы просто перевернете сковороду и разольете все, на и без того горячую и включению плиту. Дальше станет только хуже…

Второе. Накройте сверху, чем ни будь, сковороду плотно. На кухне много всего. Металлические крышки кастрюль, противни или другая сковорода. Сгодиться все, что плотно прикроет и не допустит свежий воздух к огню. И все. Секунды и проблема решена. Если закрыть нечем, а под руками есть обычная сода, то, можно засыпать в огонь соду. Сода она же CO2, то есть углекислота. На сковороде пищевая сода нагреваясь, выделит углекислый газ, а он уже погасит или минимизирует огонь.

Третье. Сбив пламя надо дождаться пока все остынет и только потом открывать крышку со сковороды. Если открыть сразу же, то, свежий воздух, попав внутрь, может легко опять все воспламенить. Пусть спокойно всё остынет и тогда можно открыть на кухне окно, включить вытяжку, и хорошенько все проветрить.

pxhere.com

pxhere.com

Вот так вот. Не оставляйте на плите ничего без присмотра. Пока увлечены делами в смартфоне или в окно смотрите, мало ли чего может произойти. Подвергать себе и своих домашних опасностям не стоит. Если что-то произошло, не изображайте героизм, все быстро бегом из дома и на ходу вызывайте пожарных. Специалисты МЧС примчатся с громкой сиреной и быстро справятся с проблемой.

pxhere.com

pxhere.com

Почему я все знаю? Потому как пару лет служил в аварийно-спасательной группе и хорошо знаю, что масла и нефтепродукты порошком или пеной. Вода в обоих случаях не годиться. Водой можно только охладить металл или что-то деревянное затушить.

А пока я вам все рассказывал и рассуждал, поджарились сосиски до румяной корочки. Я получил три штучки с горчицей, кот получил одну, и без. Выклянчил он свою долю, вися у меня на ноге.

Всем кто завтракает, обедает или ужинает, приятного аппетита. И будьте осторожны. По статистике, кухня в доме — это самое опасное место.

===== =====
Понравилась статья? Я для вас старался. Поставьте ЛАЙК )
Подпишитесь на канал: «Анализируй ТО!»
На канале много интересного!

Что делать если загорелось масло на плите.

Одна из самых частых причин бытовых пожаров – загоревшееся на плите масло. Достаточно всего нескольких минут, чтобы перегретое масло загорелось, поэтому никогда не оставляйте его без присмотра. Если на вашей плите загорелось масло, немедленно выключите горелку. Закройте пламя металлической крышкой или противнем – это прекратит доступ кислорода к очагу возгорания. Никогда не используйте воду для тушения масла – огонь тут же усилится. Если огонь выходит из-под контроля, выведите свою семью из дома и немедленно вызовите пожарных.

Что делать при возгорании масла на плите.

 

1. Оцените степень возгорания.

Если огонь все еще небольшой и не вышел за пределы сковороды, его можно безопасно потушить своими силами. Если огонь уже начал распространяться по кухне – скорее сообщите родным и выходите из здания, по пути сообщив соседям о пожаре. Немедленно вызовите пожарных. Не стоит подвергать опасности собственную жизнь в попытке спасти кухню.

 

2. Выключите огонь на плите.

Это необходимо сделать в первую очередь- для горения маслу требуется подогрев. Не пытайтесь переместить сковороду, оставьте её на месте. Так как Вы можете случайно разбрызгать горящее масло на себя или на окружающие предметы. Если условия позволят и есть время- наденьте прихватку на руку, это защитит от ожога.

 

3. Накройте огонь металлической крышкой.

Огонь нуждается в кислороде для продолжения горения, поэтому накрыв его металлической крышкой вы по сути задушите пламя. Аккуратно, движением от себя поместите металлическую крышку или противень поверх огня. Не используйте стеклянные крышки: они могут разрушиться при воздействии огня. Также избегайте использования керамических крышек или тарелок для этой цели. Они могут взорваться и разлететься опасными осколками.

 

4. Посыпьте небольшие очаги содой.

Обычная пищевая сода поможет справиться с небольшими очагами, но она не будет работать так эффективно на больших возгораниях. Для выполнения этой работы потребуется большое количество соды, так что хватайте всю коробку и щедро сыпьте ее на огонь, пока он не погаснет. Также будет работать мелкая соль. Если под рукой оказалась соль, используйте её вместо соды. Не используйте сухое молоко, крахмал, муку или что-нибудь иное, кроме пищевой соды или соли.

 

5. Используйте порошковый огнетушитель.

Если у вас есть порошковый огнетушитель класса B (возгорания жидких веществ) – он отлично справится с тушением горящего масла. Но поскольку порошок загрязнит вашу кухню и будет сложно его отчистить, пользуйтесь им только в крайнем случае. Однако, если это последняя линия обороны, прежде чем огонь выйдет из-под контроля, не стесняйтесь!

 

Что нельзя делать при возгорании масла

 

1. Не тушите горящее масло водой.

Это ошибка номер один, которую делают многие люди при возгорании масла. Вода и масло не смешиваются, попадание воды на горящее масло вызовет образование пара, что приведет к большему распространению огня.

 

2. Не пытайтесь сбить пламя.

Не сбивайте пламя полотенцем, фартуком или любой другой тканью. Это будет разжигать пламя и распространять огонь. Сама ткань может впитать масло и также загореться. Так же не накрывайте огонь влажным полотенцем, чтобы прекратить доступ кислорода.

 

3. Не засыпайте огонь мукой.

Мука, крахмал и сухое молоко могут быть похожими на пищевую соду, но они не будут иметь такого же эффекта. Только пищевая сода и соль безопасны и эффективны при тушении горящего масла.

 

4. Не перемещайте и не пытайтесь вынести горящую сковороду.

Это еще одна распространенная ошибка, которую люди делают, и в экстренной ситуации это может показаться логичным. Однако перемещение горящей сковороды может привести к пролитию масла, которое может воспламенить вашу одежду или любые другие объекты, на которое попадет.

 

Профилактика пожаров

 

1. Никогда не оставляйте масло на плите без присмотра.

К сожалению, большинство пожаров на кухне случается, когда кто-то отходит буквально на минуту. Однако пожар может произойти менее чем за 30 секунд. Не поворачивайтесь спиной к раскаленному маслу и не отходите от плиты, когда готовите блюда с использованием масла.

 

2. Грейте масло в тяжелой сковороде или кастрюле с металлической крышкой.

Нагрев масла под крышкой сдержит разлетающиеся брызги и снизит подачу кислорода внутрь. Масло, конечно, может загореться и под крышкой, если его сильно перегреть, но это гораздо менее вероятно.

 

3. Держите под рукой соду, соль и противень.

Приобретайте привычку следить за тем, чтобы эти предметы находились в пределах легкой досягаемости, когда вы готовите с использованием масла. Если вспыхнет пожар, у вас будет как минимум три разных способа немедленного прекращения горения.

 

4. Используйте термометр.

 Закрепите на сковороде кулинарный термометр, чтобы контролировать температуру масла. Выясните температуру возгорания масла, которое вы используете, затем используйте термометр, чтобы контролировать температуру при приготовлении. Если температура приближается к точке возгорания, выключите огонь.

 

5. Следите за дымом и запахом.

Если вы заметили появление дыма дыма или чувствуете что-то едкий запах гари, пока вы готовите с маслом, немедленно выключите огонь или снимите сковороду горелки. Масло загорается не сразу после появления дыма, но это верный признак того, что температура масла приближается к точке возгорания.

Смотрите видео: «Что делать если на плите загорелось масло»

Администрация Ленинского сельского поселения | Что делать если загорелось масло на сковороде

Что делать если загорелось масло на сковороде

2 апреля 2020

Как потушить масляный пожар

Масло имеет свойство воспламеняться, когда становится слишком горячим. При этом оставленному без присмотра маслу требуются считанные минуты, чтобы загореться, поэтому никогда не оставляйте его на плите без присмотра! Если масло все же воспламенилось, немедленно выключите плиту. Само пламя накройте металлической крышкой или противнем. Никогда не пытайтесь тушить масло водой. Если возникший пожар выйдет из — под контроля, выведите членов семьи из дома и вызовите пожарных.

 

Тушение пламени

1. Оцените серьезность воспламенения.Если пламя небольшое и не выходит за пределы сковороды, то его будет вполне безопасно погасить самостоятельно. Если же пламя начинает расползаться по кухне, выведите всех на улицу и вызовите пожарных. Не подвергайте себя опасности.

· Также обратитесь к пожарным, если вы слишком сильно боитесь приближаться к пламени или не знаете, что с ним делать. Не рискуйте собственной жизнью в попытке спасти кухню.

2. Немедленно отключите плиту.Это действие имеет наивысший приоритет, учитывая то, что маслу требуется подогрев, чтобы продолжить гореть. Оставьте сковороду там, где она стоит, и не пытайтесь ее переместить, так как существует риск пролить горящее масло на себя или на окружающую обстановку кухни.

· Если у вас есть время, сначала наденьте рукавицу-прихватку, чтобы защитить кожу.

3. Накройте пламя металлической крышкой.Процесс горения поддерживается за счет доступа кислорода, поэтому если накрыть пламя металлической крышкой, это позволит затушить его. Накройте воспламенившуюся сковороду металлической крышкой или противнем. Не используйте стеклянную крышку, так как она может лопнуть из-за прямого контакта с огнем.

· Также воздержитесь от применения в данных целях керамических крышек, мисок и тарелок. Они могут просто взорваться и превратиться в опасную шрапнель.

4. Небольшое пламя засыпьте пищевой содой.Пищевая сода хорошо тушит небольшие возгорания масла, но она не столь эффективна для крупного пламени. Вам потребуется много соды, поэтому схватите целую пачку и щедро посыпьте пламя прямо из нее, пока оно не погаснет.

· Также вам поможет столовая соль. Если до соли можно добраться быстрее, чем до соды, используйте соль.

· Не используйте в целях тушения пламени разрыхлители для теста, муку или что-то еще, кроме соды и соли.

5. В качестве последнего средства воспользуйтесь порошковым химическим огнетушителем.Если у вас есть огнетушитель класса B (для тушения жидких горючих веществ) или класса K (для тушения возгораний пищевых масел и жиров), то им можно погасить загоревшееся на плите масло. Так как химикаты запачкают вашу кухню и их будет трудно отмыть, пользуйтесь огнетушителем в качестве крайнего средства. Однако если это последнее, чем вы можете сдержать пламя, прежде чем оно совсем выйдет из-под контроля, не бойтесь хвататься за огнетушитель!

Действия от которых стоит воздержаться

1. Никогда не заливайте горящее масло водой.Это самая распространенная ошибка, которую совершают многие люди при возгорании масла. Вода и масло не смешиваются, а в результате попадания воды на горящее масло огонь может, наоборот, распространиться.

2. Не пытайтесь затушить пламя хлопками полотенца, фартука или иного текстильного предмета.Так вы только рассеете пламя и распространите огонь. Сама ткань тоже может загореться. Также не пытайтесь накинуть на огонь мокрое полотенце, чтобы заблокировать доступ кислорода.

3. Не тушите пламя никакими иными продуктами для выпечки.Мука и разрыхлитель для теста могут внешне выглядеть аналогично пищевой соде, но они не обладают тем же действием. Только пищевая сода и соль являются безопасными и эффективными средствами против возгорания масла.

4. Не перемещайте горящую сковороду и не выносите ее на улицу.Это еще одна распространенная ошибка, совершаемая людьми, которая порой даже кажется логичной. Однако, сковорода с горящим маслом может пролиться, обжечь вас и воспламенить любые другие легковоспламеняемые предметы, с которыми соприкоснется пламя.

Предотвращение возникновения масляных пожаров

1. Никогда не оставляйте плиту без присмотра, когда готовите блюда с использованием масла.К сожалению, большинство случаев воспламенения масла происходит тогда, когда люди на минутку отлучаются от плиты. Тогда как масло может загореться менее чем за 30 секунд. Поэтому не стоит отходить от плиты, когда на ней стоит раскаленное масло.

2. Готовьте блюда на масле в толстостенной сковороде или кастрюле с металлической крышкой.Готовка с применением крышки не только сдерживает брызги масла, но и ограничивает доступ кислорода к нему. Конечно, масло может загореться и под крышкой, если достаточно сильно накалится, но это крайне маловероятно.

3. Держите под рукой пищевую соду, соль и противни.Возьмите в привычку держать эти предметы под рукой, когда готовите на масле. Если масло воспламенится, у вас будет минимум три способа немедленного тушения огня.

4. Используйте кулинарный термометр, чтобы следить за температурой масла.Узнайте температуру возгорания для конкретного масла, на котором готовите, а затем с помощью кулинарного термометра следите за температурой масла во время приготовления пищи. Если она будет подходить близко к точке возгорания, отключайте нагрев.

5. Остерегайтесь появления дыма и едкого запаха гари.Если во время приготовления пищи на масле вы заметите струйки дыма или появление запаха гари, немедленно отключите плиту или переставьте сковороду с раскаленной конфорки. Масло загорается не сразу после появления дыма, но это опасный знак, который говорит о том, что масло находится близко к точке возгорания.

Инструктор ОГБУ «Пожарно-спасательная служба

Иркутской области»

Е.Г. Степанюк

Дата создания: 02-04-2020

Правила пожарной безопасности на Масленичной неделе

Чтобы Масленица не омрачилась бедой, соблюдайте основные правила пожарной безопасности.

Кухня

Не стоит забывать об элементарных правилах пожарной безопасности при нахождении на кухне, ведь в доме это место повышенной опасности:

— Если в сковороде загорелось масло, накройте ее крышкой. Ни в коем случае не заливайте сковороду водой – горящее масло разлетится по всей кухне и начнется настоящий пожар. Не пытайтесь перенести горящую сковороду в мойку.

— Обязательно удаляйте с плиты и кухонного стола весь пролитый жир. Кулинарный жир, подсолнечное масло легко загораются и быстро горят.

— Для тушения очагов горения на кухне держите под рукой крышку, пищевую соду, огнетушитель.

— Если плита стоит у окна, обязательно укоротите занавески — масло на сковороде может загореться и огонь перекинется на занавески.

— Крючки для полотенец, прихваток должны находиться подальше от плиты. Старайтесь держать подальше все, что может загореться: полотенца, прихватки, бумажные пакеты, коробки и пр.

— Электрические провода на кухне должны быть обязательно сухими, чистыми (вода и жир разрушают изоляцию), проложены как можно дальше от нагревающихся поверхностей и вне пределов досягаемости детей.

— Не пользуйтесь на кухне аэрозолями — они могут вспыхнуть даже на значительном расстоянии от плиты. Не держите на кухне растворители, средства от насекомых, краски в аэрозольных упаковках и прочие легковоспламеняющиеся вещества.

— Нельзя включать горелку, пока не зажжена спичка. После зажигания горелки необходимо проверить, во всех ли отверстиях горит газ. Если нет, то необходимо немедленно выключить газ, проверить состояние горелки и при необходимости прочистить огневые отверстия. Заливать горящую горелку жидкостью не следует. Если вода или другая жидкость попала в горелку — немедленно отключите подачу газа, уберите жидкость с поддона, а когда горелка остынет – необходимо ее насухо вытереть. 

 

Улица

Сожжение чучела на масленичной неделе — традиционная забава и еще один символ праздника. Как правило, это происходит во время массовых гуляний при большом скоплении людей. Поэтому не лишним будет напомнить основные правила безопасности во время масленичных гуляний:

— Место для сжигания чучела должно находиться на расстоянии не менее 50 метров от зданий, сооружений и других построек и должно быть оцеплено;

— В непосредственной близости от костра должны отсутствовать легковоспламеняющиеся предметы и находиться первичные средства пожаротушения;

— Организаторы мероприятия должны при необходимости обеспечить беспрепятственный проезд транспорта экстренных служб;

— Оптимальное расстояние от чучела Масленицы до зрителей – не менее 15 метров;

— Особое внимание – детям: не оставляйте их без присмотра;

— При сжигании чучела необходимо учитывать погодные условия: опасно пользоваться открытым огнем при сильном ветре,  не рекомендуется использовать горючие жидкости.

— После окончания мероприятия необходимо убедиться в отсутствии горящих или тлеющих остатков чучела.

 

Храм

Не забывайте об основных правилах безопасного поведения при посещении культовых и церковных учреждений:

— В ходе богослужений свечи следует держать подальше от легковоспламеняющихся предметов и одежды окружающих;

— Будьте осторожны при зажигании свечей с подсвечников, закатывайте рукава одежды;

— Под свечой держите кусок картона, чтобы горячий воск не попал на кожу, и вы не уронили горящую свечу на одежду;

— Подвязывайте крепко платки и убирайте волосы, уменьшая риск попадания их на огонь свечи при наклоне головы;

— Следите за детьми, чтобы они не поставили горящую свечу рядом с вашей одеждой;

— Старайтесь соблюдать расстояние от других прихожан, не толпитесь в одном месте;

— Если на человеке вспыхнула одежда, нужно как можно быстрее погасить пламя. Постарайтесь сорвать с пострадавшего загоревшуюся одежду и потушить ее. Для этого можно использовать любую плотную ткань. Здесь следует быть особо осторожным: не закрывайте человеку голову, так как это может привести к ожогу дыхательных путей. Высокая температура воздействует на кожу тем губительнее, чем дольше и плотнее прижата к ней тлеющая одежда. Если ничего под рукой не оказалось, катайте горящего по земле, чтобы сбить пламя;

— Если одежда загорелась на вас, ни в коем случае не поддавайтесь панике и не бегите – пламя разгорится еще сильнее. Чтобы сбить его, падайте на землю и катайтесь. Постарайтесь быстро сбросить горящую одежду.  После того, как огонь удастся потушить, незамедлительно обратитесь в скорую медицинскую помощь;

— Придя домой из храма, поставьте зажженные свечи в несгораемые подставки подальше от легковоспламеняющихся предметов. 

Берегите себя и своих близких!

Почему масло горит, когда его ставят в горячую сковороду?

Да, твоя кастрюля была слишком горячей.

Поскольку ваша кастрюля была пустой, когда вы ее нагревали, она имела минимальную теплоемкость и могла терять тепло только в результате конвекции и излучения. Таким образом, он быстро разогрелся и, вероятно, достиг гораздо более высокой температуры, чем обычно, с пищей в нем.

Когда вы нагреваете сковороду с едой, часть тепла передается пище, и большая часть этого тепла, в свою очередь, теряется, когда вода в пище испаряется. Это замедляет скорость нагрева и значительно снижает достигнутую пиковую температуру.

(Испарение воды — чрезвычайно эффективный метод передачи тепла, особенно при высоких температурах, и даже в твердой пище, такой как мясо и овощи, все еще содержится довольно мало воды. Каждый раз, когда вы кладете что-то на горячую сковороду, и она испаряется или шипит, это признак испарения воды.)

Кроме того, поскольку у вас не было ни масла, ни воды, ни пищи на сковороде, у вас не было простого способа измерить его температуру на глаз. Обычно, если вы разогреваете кастрюлю с маслом, вы можете определить, когда она достаточно горячая, просто взглянув на поведение масла. Если вы пропустите все более тонкие признаки, например, когда масло становится более жидким и начинает образовывать конвекционные узоры, точка, в которой оно начинает менять цвет и дым, является безошибочным признаком того, что вы определенно нагрели его слишком далеко.

С сухой сковородой довольно сложно сказать, насколько она горячая. Один из приемов, который я иногда использую, — это посыпать несколько капель воды на сковороду и посмотреть, как быстро она испаряется. ( Не делайте этого, если в сковороде уже есть масло!) Когда капли испаряются почти мгновенно (но все же ненадолго смачивают поверхность, а не взрываются при контакте или зависают над ней ), пришло время добавить масло / масло ,

Конечно, современной высокотехнологичной альтернативой было бы получить инфракрасный термометр . У меня действительно есть один, но я редко использую его — просто быстрее и легче окунуть мои пальцы в немного воды и опрыснуть это на кастрюле, чем вытащить термометр из шкафа.

Посмотрите, что происходит с этой каплей воды, когда она попадает в горячее масло

Нефть и вода действительно не смешиваются, и это особенно верно, если вы пытаетесь полить водой масляный огонь, чтобы погасить пламя. Вместо этого он просто БУМ!

Эта взрывная реакция делает эту демонстрацию любимой для научных лекций. Королевский институт в Лондоне сделал это в 2012 году, чтобы продвигать свои ежегодные Рождественские лекции, с химиком Питером Уотерсом в огнестойком костюме, чтобы оказать почести на крыше здания RI.Уотерс нагрел всего 150 мл масла над горелкой Бунзена до тех пор, пока не возникло небольшое пламя, затем налил на пламя небольшой стакан воды. БУМ! По каналу RI:

Реакция настолько бурная, потому что вода и масло не смешиваются. Когда вода наливается в стакан с горящим маслом, она опускается на дно и из-за сильного тепла почти мгновенно испаряется в пар. При этом фазовом переходе из жидкого в газообразное состояние вода расширяется до 1700 раз и заставляет огонь подниматься вверх.Это насыщает нефть кислородом и создает огромное пламя … »

G / O Media может получить комиссию

Впечатляет, поскольку этот сдвиг фазы имеет большой масштаб, это просто гипнотизирует наблюдение в меньшем масштабе, в замедленной съемке. .

Еще в 2009 году ученые института G.W. Pritchard Labs из Пенсильванского государственного университета решила более внимательно изучить это явление и дала поистине потрясающие результаты. Они сняли видео крупным планом на различных стадиях реакции, используя высокоскоростное видео с частотой 3000 кадров в секунду.

Когда эта первая маленькая капля попадает в горячее масло, поскольку температура масла выше точки кипения воды, вы получаете небольшой начальный эффект расширения, поскольку вода претерпевает быстрый фазовый переход из жидкости в пар.

В какой-то момент этот фазовый сдвиг достигает критической точки, и вы получаете резкое взрывное чрезмерное расширение.

В конце концов капля схлопнется из-за более высокого давления окружающей нефти, но затем снова расширится. И коллапс.И снова развернитесь. Это замкнутый круг.

Цикл заканчивается, когда достигает пика нестабильности: пузырь пара в конечном итоге поднимается достаточно высоко через масло, чтобы оторваться от поверхности. Вот когда вы слышите громкий хлопок, и повсюду разлетается горячее масло. И, возможно, ожоги третьей степени.

Так что, если вы готовите на горячем масле в этот прекрасный День труда, держите воду подальше от источников тепла. В противном случае это случится с вами.

[Через Fuck Yeah Fluid Dynamics]

Изображение предоставлено: G.W. Pritchard Labs, Университет штата Пенсильвания.

Ссылка :

Brennen, C.E. (2002) «Деление схлопывающихся кавитационных пузырьков», журнал Journal of Fluid Mechanics 472: 153-166.

Можно ли потушить жир жиром водой

ПОЛУЧИТЬ ЦИТАТУ ДЛЯ ДОМА.

Когда дело доходит до защиты вашего дома, качественное покрытие имеет решающее значение. Страхование жилья Allstate может помочь позаботиться о том, что для вас важно.

Получить цитату Найти агента

Даже небольшое количество воды, упавшей в сковороду или фритюрницу, наполненную горящим маслом, опустится на дно, перегреется и взорвется.По данным журнала Scientific American, причина того, что масла не смешиваются с водой, связана с их свойствами. Молекулы воды полярны, а масла неполярны. В результате масла отталкиваются молекулами воды.

Со всеми типами пожаров следует обращаться по-разному, а пожары, вызванные жиром, являются одними из самых трудных для тушения. Вот четыре основных совета, которые помогут вам потушить жирный пожар, согласно First Alert:

  • Эвакуируйтесь и позвоните 9-1-1. Если пожар быстро разрастается, ваша первоочередная задача — безопасно эвакуироваться из дома.Как только вы окажетесь в безопасности, позвоните 9-1-1.
  • Выключите источник тепла. Немедленно выключите источник тепла и оставьте горящую кастрюлю или сковороду на месте.
  • Закройте кастрюлю или сковороду металлической крышкой. Пламя жира больше не может распространяться и распространяться без кислорода. После выключения источника тепла найдите металлическую крышку, которая закроет всю кастрюлю или сковороду. Дайте сковороде надолго остыть и не снимайте крышку, потому что огонь может снова начаться.
  • Используйте огнетушитель. Эффективный способ тушить возгорание жира — использовать огнетушитель. Его следует хранить на каждом уровне дома, особенно на кухне.
Советы по предотвращению возгорания жира на кухне

По данным Комиссии по безопасности потребительских товаров, вот что вы можете сделать на собственной кухне, чтобы значительно снизить риск возникновения пожара:

  • Оставайтесь на кухне и следите за тем, как готовите.Приготовление пищи без присмотра — это основная причина возникновения пожаров при приготовлении пищи.
  • Носите короткие или плотно прилегающие рукава, так как свободная одежда может загореться.
  • Внимательно наблюдайте за детьми, когда они готовят, и когда они подрастут, научите их готовить безопасно.
  • Предотвратите скопление пищи и жира, поддерживая чистоту поверхностей для приготовления пищи.
  • Держите занавески, полотенца и прихватки подальше от горячих поверхностей.
  • Храните растворители и легковоспламеняющиеся чистящие средства вдали от источников тепла.
  • Никогда не храните бензин в доме.
  • Поверните ручки посуды внутрь, чтобы не пролить.

Согласно NFPA, кухонное оборудование является основной причиной домашних пожаров и травм, а жарка способствует возникновению многих пожаров при приготовлении пищи. Обязательно оставайтесь на кухне и обращайте внимание на то, что находится на плите, когда готовите на масле. День благодарения — пиковый день для домашней кухни, за ним следует Рождество, Пасха и Сочельник.

Страхование домовладельцев обычно помогает оплатить ремонт вашего дома, незакрепленных строений на вашей собственности и вашего имущества, если они повреждены пожаром.

Сжигание разливов нефти на месте

5.1 Распространение дымовых шлейфов атмосферными ветрами

Плавучие шлейфы, выдуваемые ветром, изучаются с начала 1960-х годов. Краткое изложение ранних работ вместе с полезной библиографией дает Тернер [48]. Краткое изложение более свежих работ см. В Turner [49] и Wilson [50], а также в настоящих «Руководствах пользователя» для некоторых из наиболее популярных моделей [51, 52, 53, 54]. Практически все модели, описанные в этих работах, являются интегральными моделями, в которых предполагаются профили физических величин в плоскостях поперечного сечения, перпендикулярных направлению ветра, а также простые законы, связывающие унос в шлейф с макроскопическими особенностями, используемыми для описания его эволюции.Многие модели, используемые для оценки качества воздуха, просто используют гауссовские профили плотности загрязняющих веществ. Однако фактически наблюдаемые структуры плюма часто слишком сложны, чтобы их можно было описать с помощью нескольких простых параметров. Это особенно верно для шлейфов, поднимающихся над сложной местностью.

Большинство допущений, требуемых интегральными моделями, можно удалить, воспользовавшись огромным прогрессом в вычислительной гидродинамике, который произошел с момента разработки большинства этих моделей.Конечно, крупномасштабные вычисления атмосферных явлений могут по-прежнему подавлять даже самые быстрые вычислительные платформы, но, применив некоторые разумные приближения к уравнениям, управляющим потоком жидкости, можно уменьшить размер вычислений, чтобы они уместились на недорогом персональном компьютере. . Одно особенно полезное приближение для задачи обдуваемого ветром шлейфа состоит в предположении, что составляющая скорости жидкости в направлении окружающего ветра — это буквально скорость ветра.Пренебрежение продольными возмущениями окружающего ветра — старая идея в аэродинамике, где она использовалась для изучения динамики следа самолетов с 1930-х годов [55]. Как только это приближение сделано, шлейф (или след) может быть изучен как двумерный объект, зависящий от времени. Затем можно детально определить крупномасштабную структуру шлейфа с умеренными вычислительными затратами.

Этот подход был впервые использован для изучения оседания дымового шлейфа в нестратифицированной атмосфере в сотрудничестве с исследователями Массачусетского технологического института (MIT), финансируемым NIST, см. Ghoniem et al.[56]. Это исследование было выполнено с использованием методов динамики лагранжевых вихрей. Основное внимание уделялось процессу перемешивания, так как он влиял на структуру шлейфа.

5.1.1 Модель ALOFT

Модель ALOFT (траектория большого наружного пламени), разработанная в NIST, использует подход, аналогичный подходу Ghoniem et al [56], но использует конечно-разностные методы для определения крупномасштабного перемешивания. в сочетании с лагранжевым описанием переноса дыма и других загрязнителей. Влияние флуктуаций скорости субсеточного масштаба на рассеивание дыма учитывается явно, и профиль температуры окружающей среды подчиняется только ограничению, заключающемуся в том, что он стабилен на высотах, занятых шлейфом.

Модель ALOFT состоит из уравнений сохранения массы, количества движения и энергии, которые описывают стационарный конвективный перенос нагретых газов, попадающих в атмосферу в результате непрерывно горящего огня. Сам пожар не моделируется; дымовой шлейф — главный интерес. Огонь представлен как источник тепла и дыма, но не обязательно как точечный источник. Необходимо указать только общий расход топлива и скорость тепловыделения на единицу площади горения, а также коэффициенты выбросов для конкретных видов топлива для интересующих продуктов сгорания.Вся эта информация получена из экспериментальных измерений. К местным метеорологическим условиям, которые необходимо обеспечить, относятся скорость ветра, величина отклонения ветра от преобладающего направления и температурная стратификация атмосферы. Поскольку модель основана на фундаментальных уравнениях сохранения и не полагается на эмпирические корреляции для описания подъема и рассеивания шлейфа, при необходимости в модель могут быть включены дополнительные физические явления.

Разработка модели ALOFT началась в начале 1990-х годов. Цель этих усилий — решить упрощенную форму уравнений движения, которые управляют попаданием дыма и горячих газов от большого пожара в атмосферу. Предполагается, что дымовой шлейф выдувается ненулевым ветром над относительно ровной местностью (т. Е. Поверхностью моря или плоской прибрежной зоной). Эта версия модели теперь называется ALOFT-FT (Flat Terrain) [57,58]. Предположение о ровной местности имеет решающее значение, поскольку оно приводит к предположению, что наветренная составляющая потока дыма и горячих газов от пожара является преобладающим ветром, и численная проблема сводится к решению для компонентов, вызванных пожарами. скорость и температура в плоскости, перпендикулярной преобладающему ветру.С вычислительной точки зрения это значительно упрощает задачу и позволяет проводить хорошо разрешенные вычисления динамики шлейфа по мере его подъема и выравнивания в атмосфере. Высокое разрешение в данном случае относится к тому факту, что движение на масштабах от 5 до 10 м фиксируется напрямую.

Модель ALOFT отличается от большинства моделей атмосферной дисперсии, используемых сегодня, потому что это детерминированная модель , а не эмпирическая модель . Этот подход заключается в решении уравнений, управляющих потоком, а не в использовании эмпирических формул, которые приблизительно определяют степень дисперсии.Эмпирические модели обычно предполагают, что загрязнитель распределен по Гауссу в плоскости, перпендикулярной направлению преобладающего ветра. Параметры, определяющие распределение, оцениваются экспериментально. Однако гауссовские модели не подходят по двум причинам: (1) характеристики «источника» отличаются от дымовых труб, которые обычно предполагаются такими моделями, и (2) размер источника намного превышает те, которые рассматриваются в промышленных приложениях. и, следовательно, за пределами экспериментального диапазона параметров, используемого для калибровки моделей.

Подъем дыма от большого пожара определяется сложным смешиванием горячих продуктов сгорания с окружающим воздухом, процессом, известным как унос. Степень, в которой горячие газы охлаждаются и разбавляются увлеченным воздухом, определяет, насколько высоко поднимется шлейф. Пожары, рассматриваемые в этом исследовании, генерируют сотни мегаватт энергии, а дымовые шлейфы могут подниматься в атмосферу на несколько сотен метров или несколько километров, в зависимости от температурной стратификации.Часто традиционные модели дисперсии характеризуют источник с точки зрения выходной скорости и температуры. Даже если можно было бы установить характерную скорость и температуру горячих газов вблизи очага пожара, невозможно точно определить конечную высоту, на которую поднимется шлейф, если не будет выполнен расчет, который явно учитывает процессы смешения. Это особенно верно для атмосфер с нелинейными профилями температуры и такими особенностями, как температурные инверсии.

Модель ALOFT использует огромные возможности современных компьютеров для решения упрощенной версии уравнений Навье-Стокса, которые управляют процессами конвективного перемешивания. Эти уравнения выражают законы сохранения массы, количества движения и энергии горячих дымовых газов при их смешивании с атмосферой. Из-за фундаментального характера определяющих уравнений пользователю требуется вводить гораздо меньше эмпирических параметров. В конечном итоге это упрощение окажется наиболее выгодным улучшением, предлагаемым этим прямым подходом.Поскольку проблемы атмосферной дисперсии становятся все более сложными из-за добавления большего количества физических явлений, количество входных параметров эмпирической модели значительно возрастет, но количество доступных полевых данных останется ограниченным из-за сложности проведения таких экспериментов. Действительно, именно поэтому в первую очередь были разработаны численные модели. Из-за отсутствия хороших данных для калибровки эмпирических моделей, особенно в случаях, связанных со сложным рельефом, прямой подход к решению фундаментальных уравнений движения стал более привлекательным.

5.2 Шлейф дыма

Шлейф описывается в терминах стационарного конвективного переноса нагретых газов и твердых частиц, попадающих в стабильно стратифицированную атмосферу в результате непрерывно горящего огня, за счет равномерного окружающего ветра [57,58]. Поскольку сама очага пожара не является исследуемым объектом, необходимо указать только общую скорость тепловыделения и долю топлива, преобразованного в твердые частицы. Моделирование начинается на нескольких диаметрах пожара с подветренной стороны от очага пожара, где шлейф характеризуется относительно небольшими температурными возмущениями и минимальным радиационным воздействием.В этой области шлейфовые газы поднимаются до высоты нейтральной плавучести, а затем постепенно рассеиваются. Траектория шлейфа определяется окружающим ветром, атмосферной стратификацией и конвекцией, вызванной плавучестью. Предполагается, что доступен профиль температуры окружающей среды в зависимости от высоты. Модель была расширена, чтобы учесть несколько взаимодействующих шлейфов [59] и наличие сдвига ветра [60]. Однако здесь будет подробно обсуждаться только базовая форма модели.

Если предположить, что возмущения фоновой температуры T 0 ( z ) и давления P 0 ( z ) малы за пределами нескольких диаметров с подветренной стороны от топки, компонент расширения полем скоростей можно пренебречь, и уравнения, описывающие стационарный шлейф, сводятся к приближению Буссинеска. Равномерная скорость окружающего ветра U принимается постоянной. Для математической согласованности U намного больше, чем составляющие скорости бокового ветра, вызванные плавучестью, а скорость изменения физических величин в наветренном направлении намного медленнее, чем в плоскости бокового ветра.Эти предположения вполне реальны на нескольких длинах пламени по ветру от очага. Поскольку U не изменяется, нет необходимости в наветренной составляющей уравнений импульса. Детали топки не моделируются, поэтому единственная необходимая информация о пожаре — это общая скорость конвективного тепловыделения Q 0 и массовый поток твердых частиц. Предполагается, что начальное распределение температуры в поперечном сечении факела гауссово и удовлетворяет следующему интегралу

∫ − ∞∞∫0∞ρ0cpUT˜dzdy = Q0

где величина T˜ — возмущение температуры, вызванное возгоранием.Твердые частицы (или любой нереагирующий продукт сгорания) отслеживается с помощью лагранжевых частиц, которые адвектируются с общим потоком. Начальное распределение твердых частиц имитирует начальное распределение температуры. Если доступны более подробные экспериментальные данные или результаты локального моделирования динамики топки, их можно использовать вместо гауссова профиля.

Уравнения движения сделаны безразмерными, чтобы максимизировать количество информации, которую можно извлечь из каждого прогона.Сначала наветренная пространственная координата заменяется временной координатой

, где высота факела L дана в терминах потенциальной температуры невозмущенной атмосферы θ ( z )

L = (Q0CpT0ρ0Uθ ′) z = 01/3; θ ′ (z) = 1θdθdz.

Потенциальная температура связана с фактической температурой соотношением

P0 − κ (z) T0 (z) = P0 (0) −κθ (z)

, где κ = R / C p и R — газовая постоянная для сухого воздуха. .Характеристическая скорость жидкости определяется выражением

Характерная длина L и скорость V масштабируют пространственные координаты бокового ветра ( y , z ) = L ( y *, z *) и скорости ( v , w ) = V ( v *, w *). Величина θ ′ ( z ) масштабируется по ее значению на земле. Температурное возмущение T˜ делается безразмерным выражением

Наконец, определены турбулентные числа Рейнольдса и Прандтля.

Вязкость и теплопроводность следует рассматривать как «вихревые» коэффициенты, основная роль которых заключается в обеспечении стоков кинетической и тепловой энергии, которые на самом деле являются результатом диссипативных процессов в подсетевом масштабе.На практике они используются для установки динамического диапазона шкал длины, используемого при моделировании, который обычно составляет от 5 до 15 метров. Этот диапазон необходим для захвата крупномасштабных вихревых движений, вызванных огнем. Это требование вместе со знанием того, что диссипативные эффекты действуют в масштабе в Re −1/2 раз меньше, чем общий геометрический масштаб (высота стабилизации шлейфа для этой задачи), переводится в число Рейнольдса порядка 10 4 .Теплопроводность рассматривается аналогично вязкости; таким образом, число Прандтля остается или упорядочивает единицу.

Безразмерная форма уравнений модели удивительно проста.

∂v * ∂y * + ∂w * ∂z * = 0∂v * ∂t * + v * ∂v * ∂y * + w * ∂v * ∂z * + ∂p * ∂y * = 1Re (∂2v * ∂y * 2 + ∂2v * ∂z * 2) ∂w * ∂t * + v * ∂w * ∂y * + w * ∂w * ∂z * + ∂p * ∂z * −T * = 1Re (∂2w * ∂y * 2 + ∂2w * ∂z * 2) ∂T * ∂t * + v * ∂T * ∂y * + w * ∂T * ∂z * + θ * (z) ′ W * = 1RePr (∂2T * ∂y * 2 + ∂2T * ∂z * 2).

при начальном условии

∬ T * ( y *, z *) d y * d z * = 1.

Компоненты скорости бокового ветра v * и w * изначально предполагаются равными нулю, хотя это предположение может быть ослаблено, если доступна более подробная информация. Граничные условия отсутствия потока и свободного проскальзывания задаются на земле в соответствии с предполагаемой однородностью преобладающего ветра и пределами разрешающей способности расчетов. На внешнем и верхнем краях расчетной области температура возмущения, давление возмущения и наветренная составляющая завихренности установлены равными нулю.

и показывают результаты примерных вычислений, иллюстрирующих положение начального среза и размер вычислительной области. Шлейф визуализируется путем интерполяции местоположений частиц на расчетную сетку, а затем построения изоповерхности, на которой плотность частиц равна нулю. показывает шлейф снизу, иллюстрируя структуру больших, вращающихся в противоположных направлениях вихрей, которые генерируются поднимающимся шлейфом. Эта вихревая структура является доминирующей чертой поднимающегося шлейфа и определяет скорость, с которой свежий воздух смешивается с горячими продуктами сгорания.Это фотография, сделанная примерно в 100 м с подветренной стороны от эксперимента по сжиганию на шельфе Ньюфаундленда, и она ясно показывает развитие двух вихрей. Прекрасное обсуждение этих структур дано в работе. [61].

Трехмерное изображение расчетного дымового шлейфа на первых нескольких километрах его развития. Высота смотрового окна — 1 км, длина — 8 км, длина бокового ветра — 4 км. Скорость ветра 6 м / с. Вычисление инициализируется заданием температуры и распределения твердых частиц в плоскости, охватываемой координатами y и z .Затем строится шлейф, поскольку начальная плоскость сносится по ветру.

Вид на шлейф снизу. Обратите внимание на разделение и повторное соединение двух больших противоположно вращающихся вихрей.

Фотография сделана примерно в 200 м с подветренной стороны во время экспериментов по горению на шельфе Ньюфаундленда (NOBE), на которой видны два больших вращающихся в противоположных направлениях вихря, которые характеризуют структуру поднимающегося дымового шлейфа.

Решения описанных выше уравнений Буссинеска можно рассматривать как «усредненные по времени».Траектории лагранжевых частиц, используемых для представления частиц дыма, случайным образом отклоняются от их средних траекторий, чтобы имитировать пространственные и временные флуктуации ветра и лежащую под ними турбулентность. В частности, движение каждой частицы определяется средним полем ветра ( u , v , w ) плюс полем скорости возмущения ( u ‘, v’ , w ‘), которое представляет случайные временные и пространственные вариации окружающего ветра.Для простоты предполагается, что направление ветра совмещено с составляющей скорости и , даже несмотря на то, что численный алгоритм не требует, чтобы ветер был выровнен с координатой x . Большинство метеорологических текстов придерживаются соглашения о том, что v и w перпендикулярны направлению преобладающего ветра. Действительно, это так для двумерной формы уравнений. Компоненты скорости возмущения выводятся из рекурсивных соотношений

u ′ (t + δt) = Ru (δt) u ′ (t) + u ″; Ru (δt) = e − δt / τuv ′ (t + δt) = Rv (δt) v ′ (t) + v ″; Rv (δt) = e − δt / τvw ′ (t + δt) = Rw (δt) w ′ (t) + w ″; Rw (δt) = e − δt / τw.

Члены с двойным штрихом представляют собой случайные величины с гауссовым распределением, дисперсия которых равна дисперсии скоростей возмущения, умноженной на (1− R u 2 ), (1− R v 2 ) и (1- R w 2 ), соответственно, гарантируя, что дисперсия каждой составляющей скорости не будет изменяться от одного временного шага к другому. Дисперсия v ‘ и w’ обозначается в литературе как σ v 2 и σ w 2 соответственно.Колебания наветренной составляющей скорости и могут быть связаны с порывами ветра. Функции R u , R v и R w являются коэффициентами корреляции Лагранжа, взятыми в виде экспонент. Параметр τ указывает на период атмосферных колебаний. Соответствующие значения для различных метеорологических условий даны Дракслером [62]. Вообще говоря, τ составляет порядка нескольких минут.

Популярная схема классификации для определения турбулентности атмосферы дана Паскиллом [63]. Каждой категории устойчивости соответствуют значения стандартного отклонения преобладающего направления ветра в горизонтальном и вертикальном направлениях. Ссылка [64] содержит обсуждение этих параметров и методов их оценки. Обычно дымовой шлейф располагается в основном в так называемом планетарном пограничном слое (PBL). Иногда эту область также называют слоем смешения, хотя точное определение этих терминов зависит от конкретного приложения.Для дальнейшего обсуждения пограничный слой или слой смешения — это та часть тропосферы, на которую непосредственно влияет присутствие земной поверхности. Глубина этого слоя может варьироваться от примерно 50 метров до нескольких тысяч метров. Внутри него взаимодействие сложной местности, солнечного нагрева и поверхностного трения создает турбулентное поле ветра, для которого решение вышеуказанных уравнений можно рассматривать как среднее по времени. Приведенные выше значения параметров ветровых колебаний подходят для данного слоя смешения.Однако часто случается, что дымовой шлейф из-за огромной тепловой плавучести проникает сквозь верхнюю часть слоя смешения. Когда это происходит, шлейф подвергается гораздо менее турбулентному движению, потому что воздушные потоки более характерны для свободной атмосферы. В результате величина ветровых колебаний, используемых в модели, уменьшается для тех частиц, которые проникают через верхнюю часть слоя смешения.

Наконец, следует отметить, что модель атмосферной турбулентности, обсуждаемая в этом разделе, относительно проста.В литературе существуют более сложные модели, и пользователь может обратиться к любому количеству ссылок, которые обеспечивают корреляции, основанные на различных других наблюдаемых условиях [52, 54, 63, 64]. Лучшим источником параметров колебаний ветра является анемометр, но этот тип данных часто бывает трудно получить для данного региона и данного набора атмосферных условий.

5.3 Проверочные эксперименты для ALOFT-FT

Прогнозы модели сравнивались с измерениями, выполненными в трех полевых экспериментах.В следующих разделах представлены сравнения. Следует отметить, что экспериментальные данные использовались для оценки точности прогнозов модели. Для калибровки модели использовались данные , а не . Это важное различие, и оно указывает на разницу между детерминированной и эмпирической моделями.

5.3.1 Эксперимент по сжиганию нефти на шельфе Ньюфаундленда (NOBE)

Эксперимент по сжиганию нефти в море на Ньюфаундленде (NOBE) предоставил огромное количество данных о сжигании нефти на месте в море.Эксперимент состоял из двух ожогов сырой нефти, проведенных у побережья Сент-Джонс, Ньюфаундленд, 12 августа 1993 года. Большая часть проб химических веществ, образующихся в результате горения, проводилась относительно близко к очагу пожара. Тем не менее, группа исследования облаков и аэрозолей Вашингтонского университета провела воздушные измерения дымового шлейфа от двух ожогов на расстоянии до 20 км с подветренной стороны от очага пожара. Особое значение для настоящего исследования имеют лидарные измерения (обнаружение света и определение дальности) поперечного сечения шлейфа и мониторинг в реальном времени уровня CO 2 в шлейфе.

Лидарные измерения проводились во время второго прожига. Для этого сжигания сообщалось, что 28,9 м 3 сырой нефти Alberta Sweet Mixed Blend плотностью 843,7 кг / м 3 было сожжено за 1,3 часа [65]. Несмотря на то, что наблюдались существенные колебания скорости горения, для целей моделирования шлейфа было принято, что скорость горения была постоянной и составляла 5,2 кг / с. Основываясь на предыдущей работе с нефтью Луизианы [11], эффективная теплота сгорания нефти была принята равной 42 000 кДж / кг, даже несмотря на то, что в эксперименте использовалось другое масло.Выход дыма для горения был измерен командой из NIST и составил приблизительно 15% [30], а доля общего тепловыделения, теряемого пламенем в виде излучения через плотный дымовой шлейф, была принята равной 10% [66]. . Таким образом, скорость тепловыделения конвективной для модели составила около 200 МВт, а скорость образования твердых частиц составила 0,78 кг / с. Зондирование температуры атмосферы, полученное с самолета Вашингтонского университета [67] и привязанного дирижабля NIST [66], показывает температурную инверсию от примерно 100 м до 175 м по высоте, сопровождаемую смещением примерно от 30 ° до 40 ° в направлении ветра.Этот сдвиг ветра можно увидеть на фотографии, представленной в. Скорость ветра у земли составляла от 5 до 6 м / с, увеличиваясь до 8 м / с на высоте нескольких сотен метров.

Фотография эксперимента по выжиганию на шельфе Ньюфаундленда, показывающая смещение ветра примерно на 120 м от поверхности.

отображает усредненные по времени сечения моделируемого шлейфа в точках с подветренной стороны, сопоставимые с теми, в которых лидарные измерения были выполнены с самолета Вашингтонского университета (см.).Смещение направления ветра на высоте около 120 м резко увеличивает поперечную ширину шлейфа, распространяя дым по трассе шириной 2 км. Это распространение наблюдается как в моделированном, так и в реальном поперечном сечении плюма. Между ними существует качественное и количественное [58] согласие на расстоянии около 6 км от очага пожара. Эта оценка основана, в основном, на высоте и поперечной протяженности смоделированного шлейфа по сравнению с лидарными изображениями. Следует подчеркнуть, что лидарные изображения отражают мгновенное сечение плюма, тогда как смоделированные сечения представляют собой усредненную по времени картину.

Усредненные по времени срезы смоделированного дымового шлейфа от второго горения NOBE. Показаны изолинии концентрации твердых частиц (50, 150, 300 и 500) мкг / м 3 в трех точках с подветренной стороны, соответствующих месту проведения лидарных измерений. Вертикальная шкала длины указывает высоту над уровнем моря, а горизонтальная шкала указывает расстояние от предполагаемой центральной линии шлейфа.

Мгновенные срезы фактического шлейфа дыма от второго горения NOBE, любезно предоставлены Вашингтонским университетом Cloud и группой исследования аэрозолей.Показаны изолинии концентрации твердых частиц при (50, 150 и 300) мкг / м 3 . Шкала бокового ветра указывает относительные расстояния, и начало координат было выбрано для сравнения с моделированием.

За пределами 6 км от очага пожара численная модель не предсказывает дополнительного подъема шлейфа, показанного лидарным следом вдоль приблизительной средней линии шлейфа (). Модель правильно предсказывает начальную высоту подъема в 200 м, но примерно через 6 км шлейф постепенно поднимается до высоты примерно 600 м.Средняя линия смоделированного шлейфа достигает высоты около 250 м, но не показывает этого постепенного подъема. Непонятно, почему именно это происходит. Было высказано предположение, что этот подъем мог быть из-за тепла, выделяемого при поглощении солнечного света частицами дыма. Другое объяснение — возможное наличие локальных конвективных ячеек на пути плюма. Эти восходящие потоки происходят над небольшими площадями и не могут быть предсказаны на основе метеорологии всего региона. В любом случае этот пример указывает на ограничение любой прогнозируемой дисперсии или метеорологической модели.Крупномасштабные закономерности и тенденции можно предсказать, а мелкие детали — нет.

Лидарное измерение средней линии шлейфа от второго ожога, полученное с самолета Вашингтонского университета. Обратите внимание, что шкалы длины по горизонтали и вертикали сильно различаются. На самом деле показанный шлейф представляет собой длинный и тонкий объект. Кроме того, происхождение участка находится примерно в 0,9 км от фактического пожара.

Помимо лидарных измерений, на самолете Вашингтонского университета был проведен ряд других измерений.Интерес для этого исследования представляют измерения CO 2 . Концентрация твердых частиц в шлейфе может быть получена либо путем количественной оценки данных лидара по поперечному сечению, как показано выше, либо путем измерения избытка CO 2 и подтверждения концентрации твердых частиц на основе выхода дыма и массовой доли элементарного углерода в топливе. Прямые измерения избытка CO 2 , сделанные во время полета самолета вдоль центральной линии шлейфа, использовались для оценки концентрации твердых частиц.Принимая выход дыма равным 15% (от привязанного дирижабля NIST) и массовую долю элементарного углерода в топливе равной 0,8664; считается, что объемная доля CO 2 , превышающая значение в окружающем воздухе, на 1 × 10 -6 , соответствует концентрации твердых частиц 103 мкг / м 3 . Прямые измерения избытка CO 2 с самолета показывают, что объемные доли уменьшаются примерно до 1,5 × 10 −6 (эквивалент 150 мкг / м твердых частиц 3 ) примерно на 16 км по ветру от места возгорания.Количественные лидарные изображения согласуются с этим выводом. Расчет модели предсказывает, что концентрации, превышающие 150 мкг / м 3 , простираются немного дальше, чем 20 км по ветру. Расхождение в двух оценках неудивительно, учитывая увеличенную дисперсию шлейфа эксперимента из-за неожиданного подъема. Кроме того, сравнение проводится на основе только одного пролета самолета вдоль средней линии шлейфа, что может не учитывать максимальную концентрацию. Действительно, модель предсказывает, а визуальные наблюдения подтверждают существование вихрей, вращающихся в противоположных направлениях, которые генерируются огнем и уносят значительную часть твердых частиц.Таким образом, не всегда верно, что максимальная концентрация твердых частиц может быть найдена вдоль средней линии шлейфа. Измерения шлейфа на месте не могут объяснить его сложную структуру, и поэтому лучшим средством измерения концентрации твердых частиц было бы использование интегрированных методов, таких как лидарные измерения, описанные выше.

5.3.2 Alaska Clean Seas Эксперимент по сжиганию эмульсий

В начале сентября 1994 года компания Alaska Clean Seas провела на своем полигоне пожарной подготовки в Прудо-Бэй, Аляска, три мезомасштабных ожога, чтобы определить возможность сжигания эмульгированной нефти [68].показан второй ожог с воздуха. По запросу офиса Агентства по охране окружающей среды США на Аляске группа реагирования на чрезвычайные ситуации EPA (EPA / ERT) прибыла в Прудхо-Бэй с 12 мониторами аэрозолей в реальном времени (RAM). В этих приборах используется метод светорассеяния для измерения концентрации твердых частиц.

Аэрофотоснимок второго возгорания САУ, Прудхо-Бэй, сентябрь 1994 года.

Двенадцать инструментов были установлены на штативы метровой высоты, расставленные рядами по три или четыре, на расстоянии от 1 км до 5 км от объекта. место ожога.Стратегия развертывания менялась от горения к горению, в зависимости от погодных условий и местности, над которой должен был подняться шлейф. Инструменты были настроены на выборку каждую секунду, а затем регистрацию среднего значения за 5 с. Инструменты глобального позиционирования записали местоположение отдельных устройств.

резюмирует три мезомасштабных ожога эмульсией. Каждый ожог состоял из горения масляной смеси в пределах огнеупорной круглой стрелы, которая плавала в яме, заполненной водой.Диаметр стрелы составлял примерно 9 м, а прямоугольная яма — примерно 20 м на 30 м. При первом и третьем сжигании использовались эмульсии соленой воды и 17,4% испарившейся нефти Alaska North Slope. К этим смесям применялись деэмульгаторы. Во втором сжигании использовалась свежая сырая нефть ANS. Для расчета средней скорости тепловыделения при ожогах масса потребленного масла (масса масла × эффективность удаления) была умножена на общую теплоту сгорания 42000 кДж / кг, а затем разделена на количество секунд, необходимых для потребления масло.В качестве входных данных для модели ALOFT сделана оценка, согласно которой 90% общей скорости тепловыделения можно считать конвективной скоростью тепловыделения, то есть 90% тепла от огня поднимается в шлейф. Предполагается, что оставшиеся 10% выделяемого тепла излучаются и не играют никакой роли в модели. Массовый поток твердых частиц определяли путем умножения массы потребленного масла на измеренный выход дыма сырой нефти ANS (11,6%), деленное на время горения.

Таблица 6

Сводка мезомасштабных эмульсионных ожогов ACS

%% 9044 (время оборота)
Ожог 1 Ожог 2 Ожог 3
Дата сен.8 10 сентября 11 сентября
Объем эмульсии (м 3 ) 7,7 12,2 16,6
5044 9044
% 60%
Масса масла (кг) 3768 10827 6545
Эффективность удаления масла 97,3% 98,4% 96,7%
47 40 45
Расчетная скорость тепловыделения (МВт) 55 186 98
Расчетный массовый поток твердых частиц (кг / с) 0.15 0,51 0,27

Атмосферная температура, скорость и направление ветра были измерены с помощью метеостанции, подвешенной на привязном мини-дирижабле, развернутой сразу после завершения ожогов. Однако скорость ветра для второго ожога была слишком высокой для использования мини-дирижабля, а температурный профиль был снят с вертолета, а скорость и направление ветра были оценены из журнала полета самолета и наземных метеорологических станций.

Первое горение длилось около 47 минут, в течение которых площадь горящей поверхности варьировалась от практически нуля до полной площади стрелы плюс перетекание.Всего произошло девять «импульсов» длительностью несколько минут. Из-за неустойчивого горения приборы с подветренной стороны зафиксировали ряд «попаданий» из-за того, что дым, образовавшийся при небольшом пожаре, не поднимался очень высоко. Первый график резюмирует моделирование сжигания 1, показывая прогноз модели концентрации твердых частиц на уровне земли в сравнении с фактическими измерениями, сделанными в полевых условиях. Полевые измерения усреднялись по времени горения. Ни прогнозы модели, ни данные RAM не являются однородными в пространстве или во времени, отчасти из-за случайных колебаний направления ветра, конвективных ячеек, которые не учитываются в модели, небольших эффектов местности и неустойчивого горения топлива.Тем не менее, усредненные по времени прогнозы модели и полевые измерения согласуются с погрешностью измеренных пожаров и метеорологических условий [58], показывая концентрации твердых частиц в диапазоне от 0 мкг / 3 до 80 мкг / м 3 вдоль узкого пути над которым поднимается шлейф. В дополнение к наземным приборам рядом с шлейфом пролетел небольшой самолет и в разное время зафиксировал положение шлейфа, а также сфотографировал место возгорания и шлейф.Согласно данным траектории полета, вершина шлейфа поднялась на высоту от 550 до 600 м, что соответствует прогнозам модели.

Прогнозы ALOFT концентраций твердых частиц на уровне земли (заштрихованные контуры) наряду с фактическими усредненными по времени данными RAM для трех сжиганий эмульсии ACS. Все концентрации даны в мкг / м 3 .

Второй ожог был произведен по двум причинам. Во-первых, он обеспечил контроль, с которым можно было сравнить два ожога эмульсией. Во-вторых, это послужило тестовым примером для сравнения с численной моделью, поскольку выход дыма и скорость тепловыделения от большого очага пожара невыветренной, неэмульгированной нефти относительно хорошо известны из предыдущих лабораторных и мезомасштабных экспериментов [28, 69].Второй график суммирует предсказание модели по сравнению с полевыми измерениями для Burn 2. Особый интерес в этом горении вызывало наличие тепловой инверсии на высоте около 300 м. Этот инверсионный слой ограничивал максимальную высоту факела около 400 м, и снова эта высота была подтверждена прилагаемым самописцем траектории полета с самолета. Изменчивость ветра была меньше, чем при первом или третьем ожоге, в результате чего образовался шлейф, который сохранял свою основную форму и структуру примерно на 10 км.представляет собой смоделированный дымовой шлейф с подветренной стороны.

Вид с подветренной стороны на смоделированный дымовой шлейф от второго горения эмульсии САУ, Прудхо-Бэй, сентябрь 1994 г.

Хотя топливо для третьего горения было похоже на топливо для первого, горение было гораздо более устойчивым, чем при первом. Вероятно, это произошло из-за небольшого изменения в применении деэмульгатора. В любом случае погодные условия в день третьего возгорания (11 сентября) были настолько туманными, что вертолет, который в предыдущие дни использовался для размещения приборов в полевых условиях, был остановлен.Ветер дул с севера, дул прямо над руслом реки, но со скоростью около 10 ° в час. Из-за плохой местности и плохой видимости было решено развернуть приборы в ближнем поле, все в пределах километра от ямы, за исключением одного, которое было отправлено с монитором подальше. Третий график суммирует численный прогноз и полевые измерения от третьего ожога.

5.3.3 Мезомасштабные сжигания дизельного топлива, Мобайл, Алабама

Три мезомасштабных сжигания дизельного топлива номер 2 были проведены NIST в испытательном отряде береговой охраны США при пожаре и безопасности на Литл-Сэнд-Айленде в Мобил-Бэй, штат Алабама, в октябре 1994 г. [71].Ожоги проводились в стальной обжиговой печи площадью 15,2 м на глубину 0,61 м. Вода заполнила поддон примерно на 0,5 м, а остальное было добавлено дизельного топлива. Дизельное топливо номер 2 было приобретено у коммерческого продавца. фотография одного из ожогов. резюмирует соответствующую информацию по каждому прожигу. Обратите внимание, что первый ожог был проведен с помощью огнеупорной стрелы, образующей один край зоны ожога, таким образом, ее площадь ожога немного меньше, чем у вторых двух ожогов. Это причина немного большего времени горения и немного меньшей скорости тепловыделения.Выход дыма для дизельного топлива номер 2, измеренный на предыдущей серии сжигания в Мобиле, составил около 14% [66].

Фотография сгорания дизельного топлива в испытательном отряде береговой охраны США, Мобил, Алабама.

Таблица 7

Сводка серии мобильных ожогов, октябрь 1994 г.

Ожог 1 Ожог 2 Ожог 3
Дата 23 октября 26 октября 904 .26
Площадь горения (м 2 ) 199 231 231
Объем топлива (м 3 ) 17,1 9044 9044 9044 9044 9044 9044 17,1 9044 время (мин) 19 15 15
Скорость горения (кг / с / м 2 ) 0,063 0,067 0,067
Общая скорость тепловыделения6 (МВт) 484 602 598
Массовый поток твердых частиц (кг / с) 1.75 2,18 2,18
Скорость земного ветра (м / с) 1,6 ± 0,8 5,1 ± 1,7 4,7 ± 1,5
Глубина слоя смешения (м) 2000 450 700

С двух станций на острове была доступна только наземная метеорологическая информация. Скорость и колебания ветра во время пожара 23 октября соответствуют классу устойчивости Паскуилла A или B, тогда как условия 26 октября соответствуют классу C.Глубина слоя смешения была определена на основе анализа лидарных данных, который будет описан ниже. Ниже приводится описание каждого горения, а также анализ прогнозируемых и измеренных концентраций шлейфа.

Первое возгорание произошло днем ​​23 октября. Ветер был штилем (от 1 м / с до 2 м / с), в результате дымовой шлейф поднялся на 2 км в атмосферу и смешался с облачным слоем. Шлейф не смешался с землей. Комбинация скорости ветра и глубины слоя смешения для этого ожога находится на самой границе пространства параметров, для которого была разработана модель ALOFT.Метеорологические условия в день проведения второго и третьего ожогов находились в пределах пространства параметров, для которого была разработана модель ALOFT. В тот день ветер дул с севера, и клубы дыма от обоих очагов взметнулись над западным берегом залива Мобил и устремились в Мексиканский залив. Группа из SRI, International, Менло-Парк, Калифорния, провела лидарные измерения дымовых шлейфов с воздуха [72]. Инструмент пролетел над дымовым шлейфом, создавая изображения поперечного сечения шлейфа в вертикальных плоскостях , перпендикулярных направлению ветра, на различных расстояниях по ветру от огня.Для утреннего ожога глубина слоя смешения составляла около 450 м, а после полудня — около 700 м. Хотя в тот день зондирование температуры не могло быть получено, из лидарных изображений дымового шлейфа видно, что верхняя часть слоя смешения в оба времени дня соответствовала сдвигу направления ветра и, вероятно, температурной инверсии. Ветер дул с севера на уровне земли, но, по-видимому, сместился и стал северо-восточным над вершиной слоя смешения.Этот сдвиг ветра очень заметен из-за того, что большая часть частиц дыма сосредоточена в этой узкой полосе. Дым, который смешивается с поверхностью, делает это на границе раздела между землей и водой в процессе, известном как фумигация.

Модель ALOFT была запущена для моделирования второго и третьего ожога с использованием нелинейного температурного профиля. Концентрация на уровне земли, предсказанная расчетами, ниже, чем предсказанная линейными корреляциями профиля. Причина различия заключается в том, что в нелинейном случае шлейф проникает через инверсионный слой, и происходит меньшее перемешивание твердых частиц с поверхностью.Линейные корреляции не учитывают этот эффект. Действительно, предположение о неограниченном вертикальном перемешивании, сделанное при выводе линейной корреляции, является основной причиной ее консервативного смещения. и суммировать прогноз концентрации частиц дыма на уровне земли из модели вместе с максимальными значениями лидарных измерений для каждого пролета самолета над шлейфом. Концентрации твердых частиц выводятся из лидарных сигнатур, предполагая постоянные отношения обратного рассеяния к плотности и затухания к плотности.Последняя величина была получена группой Вашингтонского университета для анализа данных лидара Ньюфаундленда [68]. Прогноз модели местоположения пиковой концентрации для горения 2 хорошо согласуется с лидарными измерениями. Для ожога 3 модель, по-видимому, переоценивает расстояние до пика концентрации. В обоих случаях величина приземной концентрации согласуется с лидарными измерениями. Опять же, «согласие» подразумевает, что прогноз модели находится в пределах диапазона неопределенности, установленного неопределенностью метеорологических условий и условий пожара, а также неопределенностью количественной оценки лидара.

Прогнозы ALOFT концентрации твердых частиц на уровне земли для утреннего ожога 26 октября 1994 года в Мобил-Бэй. Заштрихованные контуры представляют собой прогнозы модели, числа представляют пиковые значения вблизи земли (мкг / м 3 ) количественных сигнатур лидара для каждого пролета самолета. Коэффициент вентиляции — это глубина слоя смешения, умноженная на скорость ветра, и используется в качестве приблизительного показателя устойчивости атмосферы.

Прогнозы ALOFT концентрации твердых частиц на уровне земли для послеобеденного ожога 26 октября 1994 года в Мобил-Бэй.Заштрихованные контуры представляют собой прогнозы модели, числа представляют пиковые значения вблизи земли (мкг / м 3 ) количественных сигнатур лидара для каждого пролета самолета. Коэффициент вентиляции — это глубина слоя смешения, умноженная на скорость ветра, и используется в качестве приблизительного показателя устойчивости атмосферы.

Как и при анализе данных Ньюфаундленда, невозможно воспроизвести с помощью стационарной модели каждую метеорологическую деталь, отраженную в мгновенных измерениях лидара .Вместо этого предполагается, что колебания ветра и вертикальное конвективное движение являются случайными процессами. Таким образом, структура шлейфа и местная метеорология могут быть описаны достаточно подробно, чтобы делать прогнозы в окрестности измеренных концентраций.

5.3.4 Обсуждение полевых экспериментов

Малые и крупномасштабные эксперименты играют две ключевые роли в процессе моделирования. Во-первых, измерения пожаров дают информацию о скорости тепловыделения и коэффициентах выбросов для продуктов сгорания.Эти величины модель не предсказывает. Во-вторых, экспериментально измеренные концентрации частиц дыма с подветренной стороны можно сравнить с прогнозами модели, чтобы определить их точность и оценить, следует ли включать в модель новые физические явления, такие как радиационный нагрев, нестационарное горение и атмосферное движение меньшего масштаба. Решение о включении или исключении этих эффектов основывается на том, насколько хорошо модель работает по сравнению с результатами экспериментов. Для трех экспериментов, обсуждаемых в этом отчете — NOBE, ACS Emulsion Burns и Mobile — ни один из наблюдаемых вторичных эффектов не был достаточно важным, чтобы заслужить изменение численного алгоритма.Следует отметить, что для калибровки модели используются крупномасштабные эксперименты , а не . То есть процессы, регулирующие унос, смешивание и диспергирование продуктов сгорания, не зависят от эмпирических параметров.

Представленные здесь результаты экспериментов повышают уверенность в численных прогнозах структуры, траектории и состава плюма. Сравнение прогнозируемой и измеренной концентрации твердых частиц очень обнадеживает, учитывая неопределенности в характеристиках пожара и погоды.Фактически, прогнозы модели основывались только на очень ограниченной метеорологической информации — только о скорости ветра, его изменении и температурной стратификации. Это важно по двум причинам. Во-первых, местные метеорологические данные по интересующим регионам часто очень ограничены. Во-вторых, если численная модель должна использоваться эффективно для самых разных условий, она не должна зависеть от эмпирических входных параметров, настроенных для конкретной ситуации.

Что касается методов полевых измерений, эти эксперименты предоставили обширную информацию о том, как контролировать выбросы от крупных ожогов.В отличие от обычного мониторинга воздуха, когда ожидается, что источник, такой как электростанция, будет генерировать загрязняющие вещества в течение длительного периода времени, сжигание на месте обычно длится несколько часов. Пробоотборники большого объема трудно разместить, и они не могут собрать достаточное количество твердых частиц за такой короткий период времени, отсюда и необходимость в надежных портативных мониторах аэрозолей в реальном времени. Для проверки модели наибольший потенциал имеют лидарные измерения, поскольку они могут фиксировать общую структуру плюма, а не отдельные точки.Недостатки лидара в том, что он дорогой, и измерения трудно определить количественно.

Из всех экспериментов, обсуждаемых в этой статье, дымовые шлейфы от сжигания Mobile, хотя и непродолжительные, являются наиболее типичными из тех, которые можно ожидать от фактического сжигания на месте по двум причинам. Во-первых, скорость горения 64000 л / ч, вероятно, является разумной скоростью, которую можно ожидать от фактического сжигания. Было подсчитано, что 150-метровая пожарная стрела, буксируемая в U-образной конфигурации, может легко обеспечить достаточное количество масла для поддержания горения, устраняя около 114000 л / ч [73].Во-вторых, эксперименты проводились в прибрежной среде, поэтому атмосферные условия, представленные лидарными изображениями, очень типичны для того, что можно ожидать в случае прибрежного ожога на месте. Результаты как моделирования, так и лидарных измерений показали, что даже несмотря на наличие инверсионного слоя, шлейф проникал в него, и в результате на поверхность поднималось меньше дыма. Шлейф не всегда проникает через инверсионный слой, и в этих случаях концентрации на уровне земли могут быть выше.

Таким образом, пиковые концентрации частиц дыма на уровне земли для всех описанных выше ожогов никогда не превышали 100 мкг / м 3 (усредненные за время горения) за пределами нескольких сотен метров от огня и в большинстве случаев были значительно ниже этого уровня. Однако следует подчеркнуть, что эти эксперименты проводились в достаточно хороших погодных условиях, и в каждом случае сложный рельеф не имел значения.

Сжигание разливов нефти на месте

5.1 Распространение дымовых шлейфов атмосферным ветром

Плавучие шлейфы, выдуваемые ветром, изучаются с начала 1960-х годов. Краткое изложение ранних работ вместе с полезной библиографией дает Тернер [48]. Краткое изложение более свежих работ см. В Turner [49] и Wilson [50], а также в настоящих «Руководствах пользователя» для некоторых из наиболее популярных моделей [51, 52, 53, 54]. Практически все модели, описанные в этих работах, являются интегральными моделями, в которых предполагаются профили физических величин в плоскостях поперечного сечения, перпендикулярных направлению ветра, а также простые законы, связывающие унос в шлейф с макроскопическими особенностями, используемыми для описания его эволюции.Многие модели, используемые для оценки качества воздуха, просто используют гауссовские профили плотности загрязняющих веществ. Однако фактически наблюдаемые структуры плюма часто слишком сложны, чтобы их можно было описать с помощью нескольких простых параметров. Это особенно верно для шлейфов, поднимающихся над сложной местностью.

Большинство допущений, требуемых интегральными моделями, можно удалить, воспользовавшись огромным прогрессом в вычислительной гидродинамике, который произошел с момента разработки большинства этих моделей.Конечно, крупномасштабные вычисления атмосферных явлений могут по-прежнему подавлять даже самые быстрые вычислительные платформы, но, применив некоторые разумные приближения к уравнениям, управляющим потоком жидкости, можно уменьшить размер вычислений, чтобы они уместились на недорогом персональном компьютере. . Одно особенно полезное приближение для задачи обдуваемого ветром шлейфа состоит в предположении, что составляющая скорости жидкости в направлении окружающего ветра — это буквально скорость ветра.Пренебрежение продольными возмущениями окружающего ветра — старая идея в аэродинамике, где она использовалась для изучения динамики следа самолетов с 1930-х годов [55]. Как только это приближение сделано, шлейф (или след) может быть изучен как двумерный объект, зависящий от времени. Затем можно детально определить крупномасштабную структуру шлейфа с умеренными вычислительными затратами.

Этот подход был впервые использован для изучения оседания дымового шлейфа в нестратифицированной атмосфере в сотрудничестве с исследователями Массачусетского технологического института (MIT), финансируемым NIST, см. Ghoniem et al.[56]. Это исследование было выполнено с использованием методов динамики лагранжевых вихрей. Основное внимание уделялось процессу перемешивания, так как он влиял на структуру шлейфа.

5.1.1 Модель ALOFT

Модель ALOFT (траектория большого наружного пламени), разработанная в NIST, использует подход, аналогичный подходу Ghoniem et al [56], но использует конечно-разностные методы для определения крупномасштабного перемешивания. в сочетании с лагранжевым описанием переноса дыма и других загрязнителей. Влияние флуктуаций скорости субсеточного масштаба на рассеивание дыма учитывается явно, и профиль температуры окружающей среды подчиняется только ограничению, заключающемуся в том, что он стабилен на высотах, занятых шлейфом.

Модель ALOFT состоит из уравнений сохранения массы, количества движения и энергии, которые описывают стационарный конвективный перенос нагретых газов, попадающих в атмосферу в результате непрерывно горящего огня. Сам пожар не моделируется; дымовой шлейф — главный интерес. Огонь представлен как источник тепла и дыма, но не обязательно как точечный источник. Необходимо указать только общий расход топлива и скорость тепловыделения на единицу площади горения, а также коэффициенты выбросов для конкретных видов топлива для интересующих продуктов сгорания.Вся эта информация получена из экспериментальных измерений. К местным метеорологическим условиям, которые необходимо обеспечить, относятся скорость ветра, величина отклонения ветра от преобладающего направления и температурная стратификация атмосферы. Поскольку модель основана на фундаментальных уравнениях сохранения и не полагается на эмпирические корреляции для описания подъема и рассеивания шлейфа, при необходимости в модель могут быть включены дополнительные физические явления.

Разработка модели ALOFT началась в начале 1990-х годов. Цель этих усилий — решить упрощенную форму уравнений движения, которые управляют попаданием дыма и горячих газов от большого пожара в атмосферу. Предполагается, что дымовой шлейф выдувается ненулевым ветром над относительно ровной местностью (т. Е. Поверхностью моря или плоской прибрежной зоной). Эта версия модели теперь называется ALOFT-FT (Flat Terrain) [57,58]. Предположение о ровной местности имеет решающее значение, поскольку оно приводит к предположению, что наветренная составляющая потока дыма и горячих газов от пожара является преобладающим ветром, и численная проблема сводится к решению для компонентов, вызванных пожарами. скорость и температура в плоскости, перпендикулярной преобладающему ветру.С вычислительной точки зрения это значительно упрощает задачу и позволяет проводить хорошо разрешенные вычисления динамики шлейфа по мере его подъема и выравнивания в атмосфере. Высокое разрешение в данном случае относится к тому факту, что движение на масштабах от 5 до 10 м фиксируется напрямую.

Модель ALOFT отличается от большинства моделей атмосферной дисперсии, используемых сегодня, потому что это детерминированная модель , а не эмпирическая модель . Этот подход заключается в решении уравнений, управляющих потоком, а не в использовании эмпирических формул, которые приблизительно определяют степень дисперсии.Эмпирические модели обычно предполагают, что загрязнитель распределен по Гауссу в плоскости, перпендикулярной направлению преобладающего ветра. Параметры, определяющие распределение, оцениваются экспериментально. Однако гауссовские модели не подходят по двум причинам: (1) характеристики «источника» отличаются от дымовых труб, которые обычно предполагаются такими моделями, и (2) размер источника намного превышает те, которые рассматриваются в промышленных приложениях. и, следовательно, за пределами экспериментального диапазона параметров, используемого для калибровки моделей.

Подъем дыма от большого пожара определяется сложным смешиванием горячих продуктов сгорания с окружающим воздухом, процессом, известным как унос. Степень, в которой горячие газы охлаждаются и разбавляются увлеченным воздухом, определяет, насколько высоко поднимется шлейф. Пожары, рассматриваемые в этом исследовании, генерируют сотни мегаватт энергии, а дымовые шлейфы могут подниматься в атмосферу на несколько сотен метров или несколько километров, в зависимости от температурной стратификации.Часто традиционные модели дисперсии характеризуют источник с точки зрения выходной скорости и температуры. Даже если можно было бы установить характерную скорость и температуру горячих газов вблизи очага пожара, невозможно точно определить конечную высоту, на которую поднимется шлейф, если не будет выполнен расчет, который явно учитывает процессы смешения. Это особенно верно для атмосфер с нелинейными профилями температуры и такими особенностями, как температурные инверсии.

Модель ALOFT использует огромные возможности современных компьютеров для решения упрощенной версии уравнений Навье-Стокса, которые управляют процессами конвективного перемешивания. Эти уравнения выражают законы сохранения массы, количества движения и энергии горячих дымовых газов при их смешивании с атмосферой. Из-за фундаментального характера определяющих уравнений пользователю требуется вводить гораздо меньше эмпирических параметров. В конечном итоге это упрощение окажется наиболее выгодным улучшением, предлагаемым этим прямым подходом.Поскольку проблемы атмосферной дисперсии становятся все более сложными из-за добавления большего количества физических явлений, количество входных параметров эмпирической модели значительно возрастет, но количество доступных полевых данных останется ограниченным из-за сложности проведения таких экспериментов. Действительно, именно поэтому в первую очередь были разработаны численные модели. Из-за отсутствия хороших данных для калибровки эмпирических моделей, особенно в случаях, связанных со сложным рельефом, прямой подход к решению фундаментальных уравнений движения стал более привлекательным.

5.2 Шлейф дыма

Шлейф описывается в терминах стационарного конвективного переноса нагретых газов и твердых частиц, попадающих в стабильно стратифицированную атмосферу в результате непрерывно горящего огня, за счет равномерного окружающего ветра [57,58]. Поскольку сама очага пожара не является исследуемым объектом, необходимо указать только общую скорость тепловыделения и долю топлива, преобразованного в твердые частицы. Моделирование начинается на нескольких диаметрах пожара с подветренной стороны от очага пожара, где шлейф характеризуется относительно небольшими температурными возмущениями и минимальным радиационным воздействием.В этой области шлейфовые газы поднимаются до высоты нейтральной плавучести, а затем постепенно рассеиваются. Траектория шлейфа определяется окружающим ветром, атмосферной стратификацией и конвекцией, вызванной плавучестью. Предполагается, что доступен профиль температуры окружающей среды в зависимости от высоты. Модель была расширена, чтобы учесть несколько взаимодействующих шлейфов [59] и наличие сдвига ветра [60]. Однако здесь будет подробно обсуждаться только базовая форма модели.

Если предположить, что возмущения фоновой температуры T 0 ( z ) и давления P 0 ( z ) малы за пределами нескольких диаметров с подветренной стороны от топки, компонент расширения полем скоростей можно пренебречь, и уравнения, описывающие стационарный шлейф, сводятся к приближению Буссинеска. Равномерная скорость окружающего ветра U принимается постоянной. Для математической согласованности U намного больше, чем составляющие скорости бокового ветра, вызванные плавучестью, а скорость изменения физических величин в наветренном направлении намного медленнее, чем в плоскости бокового ветра.Эти предположения вполне реальны на нескольких длинах пламени по ветру от очага. Поскольку U не изменяется, нет необходимости в наветренной составляющей уравнений импульса. Детали топки не моделируются, поэтому единственная необходимая информация о пожаре — это общая скорость конвективного тепловыделения Q 0 и массовый поток твердых частиц. Предполагается, что начальное распределение температуры в поперечном сечении факела гауссово и удовлетворяет следующему интегралу

∫ − ∞∞∫0∞ρ0cpUT˜dzdy = Q0

где величина T˜ — возмущение температуры, вызванное возгоранием.Твердые частицы (или любой нереагирующий продукт сгорания) отслеживается с помощью лагранжевых частиц, которые адвектируются с общим потоком. Начальное распределение твердых частиц имитирует начальное распределение температуры. Если доступны более подробные экспериментальные данные или результаты локального моделирования динамики топки, их можно использовать вместо гауссова профиля.

Уравнения движения сделаны безразмерными, чтобы максимизировать количество информации, которую можно извлечь из каждого прогона.Сначала наветренная пространственная координата заменяется временной координатой

, где высота факела L дана в терминах потенциальной температуры невозмущенной атмосферы θ ( z )

L = (Q0CpT0ρ0Uθ ′) z = 01/3; θ ′ (z) = 1θdθdz.

Потенциальная температура связана с фактической температурой соотношением

P0 − κ (z) T0 (z) = P0 (0) −κθ (z)

, где κ = R / C p и R — газовая постоянная для сухого воздуха. .Характеристическая скорость жидкости определяется выражением

Характерная длина L и скорость V масштабируют пространственные координаты бокового ветра ( y , z ) = L ( y *, z *) и скорости ( v , w ) = V ( v *, w *). Величина θ ′ ( z ) масштабируется по ее значению на земле. Температурное возмущение T˜ делается безразмерным выражением

Наконец, определены турбулентные числа Рейнольдса и Прандтля.

Вязкость и теплопроводность следует рассматривать как «вихревые» коэффициенты, основная роль которых заключается в обеспечении стоков кинетической и тепловой энергии, которые на самом деле являются результатом диссипативных процессов в подсетевом масштабе.На практике они используются для установки динамического диапазона шкал длины, используемого при моделировании, который обычно составляет от 5 до 15 метров. Этот диапазон необходим для захвата крупномасштабных вихревых движений, вызванных огнем. Это требование вместе со знанием того, что диссипативные эффекты действуют в масштабе в Re −1/2 раз меньше, чем общий геометрический масштаб (высота стабилизации шлейфа для этой задачи), переводится в число Рейнольдса порядка 10 4 .Теплопроводность рассматривается аналогично вязкости; таким образом, число Прандтля остается или упорядочивает единицу.

Безразмерная форма уравнений модели удивительно проста.

∂v * ∂y * + ∂w * ∂z * = 0∂v * ∂t * + v * ∂v * ∂y * + w * ∂v * ∂z * + ∂p * ∂y * = 1Re (∂2v * ∂y * 2 + ∂2v * ∂z * 2) ∂w * ∂t * + v * ∂w * ∂y * + w * ∂w * ∂z * + ∂p * ∂z * −T * = 1Re (∂2w * ∂y * 2 + ∂2w * ∂z * 2) ∂T * ∂t * + v * ∂T * ∂y * + w * ∂T * ∂z * + θ * (z) ′ W * = 1RePr (∂2T * ∂y * 2 + ∂2T * ∂z * 2).

при начальном условии

∬ T * ( y *, z *) d y * d z * = 1.

Компоненты скорости бокового ветра v * и w * изначально предполагаются равными нулю, хотя это предположение может быть ослаблено, если доступна более подробная информация. Граничные условия отсутствия потока и свободного проскальзывания задаются на земле в соответствии с предполагаемой однородностью преобладающего ветра и пределами разрешающей способности расчетов. На внешнем и верхнем краях расчетной области температура возмущения, давление возмущения и наветренная составляющая завихренности установлены равными нулю.

и показывают результаты примерных вычислений, иллюстрирующих положение начального среза и размер вычислительной области. Шлейф визуализируется путем интерполяции местоположений частиц на расчетную сетку, а затем построения изоповерхности, на которой плотность частиц равна нулю. показывает шлейф снизу, иллюстрируя структуру больших, вращающихся в противоположных направлениях вихрей, которые генерируются поднимающимся шлейфом. Эта вихревая структура является доминирующей чертой поднимающегося шлейфа и определяет скорость, с которой свежий воздух смешивается с горячими продуктами сгорания.Это фотография, сделанная примерно в 100 м с подветренной стороны от эксперимента по сжиганию на шельфе Ньюфаундленда, и она ясно показывает развитие двух вихрей. Прекрасное обсуждение этих структур дано в работе. [61].

Трехмерное изображение расчетного дымового шлейфа на первых нескольких километрах его развития. Высота смотрового окна — 1 км, длина — 8 км, длина бокового ветра — 4 км. Скорость ветра 6 м / с. Вычисление инициализируется заданием температуры и распределения твердых частиц в плоскости, охватываемой координатами y и z .Затем строится шлейф, поскольку начальная плоскость сносится по ветру.

Вид на шлейф снизу. Обратите внимание на разделение и повторное соединение двух больших противоположно вращающихся вихрей.

Фотография сделана примерно в 200 м с подветренной стороны во время экспериментов по горению на шельфе Ньюфаундленда (NOBE), на которой видны два больших вращающихся в противоположных направлениях вихря, которые характеризуют структуру поднимающегося дымового шлейфа.

Решения описанных выше уравнений Буссинеска можно рассматривать как «усредненные по времени».Траектории лагранжевых частиц, используемых для представления частиц дыма, случайным образом отклоняются от их средних траекторий, чтобы имитировать пространственные и временные флуктуации ветра и лежащую под ними турбулентность. В частности, движение каждой частицы определяется средним полем ветра ( u , v , w ) плюс полем скорости возмущения ( u ‘, v’ , w ‘), которое представляет случайные временные и пространственные вариации окружающего ветра.Для простоты предполагается, что направление ветра совмещено с составляющей скорости и , даже несмотря на то, что численный алгоритм не требует, чтобы ветер был выровнен с координатой x . Большинство метеорологических текстов придерживаются соглашения о том, что v и w перпендикулярны направлению преобладающего ветра. Действительно, это так для двумерной формы уравнений. Компоненты скорости возмущения выводятся из рекурсивных соотношений

u ′ (t + δt) = Ru (δt) u ′ (t) + u ″; Ru (δt) = e − δt / τuv ′ (t + δt) = Rv (δt) v ′ (t) + v ″; Rv (δt) = e − δt / τvw ′ (t + δt) = Rw (δt) w ′ (t) + w ″; Rw (δt) = e − δt / τw.

Члены с двойным штрихом представляют собой случайные величины с гауссовым распределением, дисперсия которых равна дисперсии скоростей возмущения, умноженной на (1− R u 2 ), (1− R v 2 ) и (1- R w 2 ), соответственно, гарантируя, что дисперсия каждой составляющей скорости не будет изменяться от одного временного шага к другому. Дисперсия v ‘ и w’ обозначается в литературе как σ v 2 и σ w 2 соответственно.Колебания наветренной составляющей скорости и могут быть связаны с порывами ветра. Функции R u , R v и R w являются коэффициентами корреляции Лагранжа, взятыми в виде экспонент. Параметр τ указывает на период атмосферных колебаний. Соответствующие значения для различных метеорологических условий даны Дракслером [62]. Вообще говоря, τ составляет порядка нескольких минут.

Популярная схема классификации для определения турбулентности атмосферы дана Паскиллом [63]. Каждой категории устойчивости соответствуют значения стандартного отклонения преобладающего направления ветра в горизонтальном и вертикальном направлениях. Ссылка [64] содержит обсуждение этих параметров и методов их оценки. Обычно дымовой шлейф располагается в основном в так называемом планетарном пограничном слое (PBL). Иногда эту область также называют слоем смешения, хотя точное определение этих терминов зависит от конкретного приложения.Для дальнейшего обсуждения пограничный слой или слой смешения — это та часть тропосферы, на которую непосредственно влияет присутствие земной поверхности. Глубина этого слоя может варьироваться от примерно 50 метров до нескольких тысяч метров. Внутри него взаимодействие сложной местности, солнечного нагрева и поверхностного трения создает турбулентное поле ветра, для которого решение вышеуказанных уравнений можно рассматривать как среднее по времени. Приведенные выше значения параметров ветровых колебаний подходят для данного слоя смешения.Однако часто случается, что дымовой шлейф из-за огромной тепловой плавучести проникает сквозь верхнюю часть слоя смешения. Когда это происходит, шлейф подвергается гораздо менее турбулентному движению, потому что воздушные потоки более характерны для свободной атмосферы. В результате величина ветровых колебаний, используемых в модели, уменьшается для тех частиц, которые проникают через верхнюю часть слоя смешения.

Наконец, следует отметить, что модель атмосферной турбулентности, обсуждаемая в этом разделе, относительно проста.В литературе существуют более сложные модели, и пользователь может обратиться к любому количеству ссылок, которые обеспечивают корреляции, основанные на различных других наблюдаемых условиях [52, 54, 63, 64]. Лучшим источником параметров колебаний ветра является анемометр, но этот тип данных часто бывает трудно получить для данного региона и данного набора атмосферных условий.

5.3 Проверочные эксперименты для ALOFT-FT

Прогнозы модели сравнивались с измерениями, выполненными в трех полевых экспериментах.В следующих разделах представлены сравнения. Следует отметить, что экспериментальные данные использовались для оценки точности прогнозов модели. Для калибровки модели использовались данные , а не . Это важное различие, и оно указывает на разницу между детерминированной и эмпирической моделями.

5.3.1 Эксперимент по сжиганию нефти на шельфе Ньюфаундленда (NOBE)

Эксперимент по сжиганию нефти в море на Ньюфаундленде (NOBE) предоставил огромное количество данных о сжигании нефти на месте в море.Эксперимент состоял из двух ожогов сырой нефти, проведенных у побережья Сент-Джонс, Ньюфаундленд, 12 августа 1993 года. Большая часть проб химических веществ, образующихся в результате горения, проводилась относительно близко к очагу пожара. Тем не менее, группа исследования облаков и аэрозолей Вашингтонского университета провела воздушные измерения дымового шлейфа от двух ожогов на расстоянии до 20 км с подветренной стороны от очага пожара. Особое значение для настоящего исследования имеют лидарные измерения (обнаружение света и определение дальности) поперечного сечения шлейфа и мониторинг в реальном времени уровня CO 2 в шлейфе.

Лидарные измерения проводились во время второго прожига. Для этого сжигания сообщалось, что 28,9 м 3 сырой нефти Alberta Sweet Mixed Blend плотностью 843,7 кг / м 3 было сожжено за 1,3 часа [65]. Несмотря на то, что наблюдались существенные колебания скорости горения, для целей моделирования шлейфа было принято, что скорость горения была постоянной и составляла 5,2 кг / с. Основываясь на предыдущей работе с нефтью Луизианы [11], эффективная теплота сгорания нефти была принята равной 42 000 кДж / кг, даже несмотря на то, что в эксперименте использовалось другое масло.Выход дыма для горения был измерен командой из NIST и составил приблизительно 15% [30], а доля общего тепловыделения, теряемого пламенем в виде излучения через плотный дымовой шлейф, была принята равной 10% [66]. . Таким образом, скорость тепловыделения конвективной для модели составила около 200 МВт, а скорость образования твердых частиц составила 0,78 кг / с. Зондирование температуры атмосферы, полученное с самолета Вашингтонского университета [67] и привязанного дирижабля NIST [66], показывает температурную инверсию от примерно 100 м до 175 м по высоте, сопровождаемую смещением примерно от 30 ° до 40 ° в направлении ветра.Этот сдвиг ветра можно увидеть на фотографии, представленной в. Скорость ветра у земли составляла от 5 до 6 м / с, увеличиваясь до 8 м / с на высоте нескольких сотен метров.

Фотография эксперимента по выжиганию на шельфе Ньюфаундленда, показывающая смещение ветра примерно на 120 м от поверхности.

отображает усредненные по времени сечения моделируемого шлейфа в точках с подветренной стороны, сопоставимые с теми, в которых лидарные измерения были выполнены с самолета Вашингтонского университета (см.).Смещение направления ветра на высоте около 120 м резко увеличивает поперечную ширину шлейфа, распространяя дым по трассе шириной 2 км. Это распространение наблюдается как в моделированном, так и в реальном поперечном сечении плюма. Между ними существует качественное и количественное [58] согласие на расстоянии около 6 км от очага пожара. Эта оценка основана, в основном, на высоте и поперечной протяженности смоделированного шлейфа по сравнению с лидарными изображениями. Следует подчеркнуть, что лидарные изображения отражают мгновенное сечение плюма, тогда как смоделированные сечения представляют собой усредненную по времени картину.

Усредненные по времени срезы смоделированного дымового шлейфа от второго горения NOBE. Показаны изолинии концентрации твердых частиц (50, 150, 300 и 500) мкг / м 3 в трех точках с подветренной стороны, соответствующих месту проведения лидарных измерений. Вертикальная шкала длины указывает высоту над уровнем моря, а горизонтальная шкала указывает расстояние от предполагаемой центральной линии шлейфа.

Мгновенные срезы фактического шлейфа дыма от второго горения NOBE, любезно предоставлены Вашингтонским университетом Cloud и группой исследования аэрозолей.Показаны изолинии концентрации твердых частиц при (50, 150 и 300) мкг / м 3 . Шкала бокового ветра указывает относительные расстояния, и начало координат было выбрано для сравнения с моделированием.

За пределами 6 км от очага пожара численная модель не предсказывает дополнительного подъема шлейфа, показанного лидарным следом вдоль приблизительной средней линии шлейфа (). Модель правильно предсказывает начальную высоту подъема в 200 м, но примерно через 6 км шлейф постепенно поднимается до высоты примерно 600 м.Средняя линия смоделированного шлейфа достигает высоты около 250 м, но не показывает этого постепенного подъема. Непонятно, почему именно это происходит. Было высказано предположение, что этот подъем мог быть из-за тепла, выделяемого при поглощении солнечного света частицами дыма. Другое объяснение — возможное наличие локальных конвективных ячеек на пути плюма. Эти восходящие потоки происходят над небольшими площадями и не могут быть предсказаны на основе метеорологии всего региона. В любом случае этот пример указывает на ограничение любой прогнозируемой дисперсии или метеорологической модели.Крупномасштабные закономерности и тенденции можно предсказать, а мелкие детали — нет.

Лидарное измерение средней линии шлейфа от второго ожога, полученное с самолета Вашингтонского университета. Обратите внимание, что шкалы длины по горизонтали и вертикали сильно различаются. На самом деле показанный шлейф представляет собой длинный и тонкий объект. Кроме того, происхождение участка находится примерно в 0,9 км от фактического пожара.

Помимо лидарных измерений, на самолете Вашингтонского университета был проведен ряд других измерений.Интерес для этого исследования представляют измерения CO 2 . Концентрация твердых частиц в шлейфе может быть получена либо путем количественной оценки данных лидара по поперечному сечению, как показано выше, либо путем измерения избытка CO 2 и подтверждения концентрации твердых частиц на основе выхода дыма и массовой доли элементарного углерода в топливе. Прямые измерения избытка CO 2 , сделанные во время полета самолета вдоль центральной линии шлейфа, использовались для оценки концентрации твердых частиц.Принимая выход дыма равным 15% (от привязанного дирижабля NIST) и массовую долю элементарного углерода в топливе равной 0,8664; считается, что объемная доля CO 2 , превышающая значение в окружающем воздухе, на 1 × 10 -6 , соответствует концентрации твердых частиц 103 мкг / м 3 . Прямые измерения избытка CO 2 с самолета показывают, что объемные доли уменьшаются примерно до 1,5 × 10 −6 (эквивалент 150 мкг / м твердых частиц 3 ) примерно на 16 км по ветру от места возгорания.Количественные лидарные изображения согласуются с этим выводом. Расчет модели предсказывает, что концентрации, превышающие 150 мкг / м 3 , простираются немного дальше, чем 20 км по ветру. Расхождение в двух оценках неудивительно, учитывая увеличенную дисперсию шлейфа эксперимента из-за неожиданного подъема. Кроме того, сравнение проводится на основе только одного пролета самолета вдоль средней линии шлейфа, что может не учитывать максимальную концентрацию. Действительно, модель предсказывает, а визуальные наблюдения подтверждают существование вихрей, вращающихся в противоположных направлениях, которые генерируются огнем и уносят значительную часть твердых частиц.Таким образом, не всегда верно, что максимальная концентрация твердых частиц может быть найдена вдоль средней линии шлейфа. Измерения шлейфа на месте не могут объяснить его сложную структуру, и поэтому лучшим средством измерения концентрации твердых частиц было бы использование интегрированных методов, таких как лидарные измерения, описанные выше.

5.3.2 Alaska Clean Seas Эксперимент по сжиганию эмульсий

В начале сентября 1994 года компания Alaska Clean Seas провела на своем полигоне пожарной подготовки в Прудо-Бэй, Аляска, три мезомасштабных ожога, чтобы определить возможность сжигания эмульгированной нефти [68].показан второй ожог с воздуха. По запросу офиса Агентства по охране окружающей среды США на Аляске группа реагирования на чрезвычайные ситуации EPA (EPA / ERT) прибыла в Прудхо-Бэй с 12 мониторами аэрозолей в реальном времени (RAM). В этих приборах используется метод светорассеяния для измерения концентрации твердых частиц.

Аэрофотоснимок второго возгорания САУ, Прудхо-Бэй, сентябрь 1994 года.

Двенадцать инструментов были установлены на штативы метровой высоты, расставленные рядами по три или четыре, на расстоянии от 1 км до 5 км от объекта. место ожога.Стратегия развертывания менялась от горения к горению, в зависимости от погодных условий и местности, над которой должен был подняться шлейф. Инструменты были настроены на выборку каждую секунду, а затем регистрацию среднего значения за 5 с. Инструменты глобального позиционирования записали местоположение отдельных устройств.

резюмирует три мезомасштабных ожога эмульсией. Каждый ожог состоял из горения масляной смеси в пределах огнеупорной круглой стрелы, которая плавала в яме, заполненной водой.Диаметр стрелы составлял примерно 9 м, а прямоугольная яма — примерно 20 м на 30 м. При первом и третьем сжигании использовались эмульсии соленой воды и 17,4% испарившейся нефти Alaska North Slope. К этим смесям применялись деэмульгаторы. Во втором сжигании использовалась свежая сырая нефть ANS. Для расчета средней скорости тепловыделения при ожогах масса потребленного масла (масса масла × эффективность удаления) была умножена на общую теплоту сгорания 42000 кДж / кг, а затем разделена на количество секунд, необходимых для потребления масло.В качестве входных данных для модели ALOFT сделана оценка, согласно которой 90% общей скорости тепловыделения можно считать конвективной скоростью тепловыделения, то есть 90% тепла от огня поднимается в шлейф. Предполагается, что оставшиеся 10% выделяемого тепла излучаются и не играют никакой роли в модели. Массовый поток твердых частиц определяли путем умножения массы потребленного масла на измеренный выход дыма сырой нефти ANS (11,6%), деленное на время горения.

Таблица 6

Сводка мезомасштабных эмульсионных ожогов ACS

%% 9044 (время оборота)
Ожог 1 Ожог 2 Ожог 3
Дата сен.8 10 сентября 11 сентября
Объем эмульсии (м 3 ) 7,7 12,2 16,6
5044 9044
% 60%
Масса масла (кг) 3768 10827 6545
Эффективность удаления масла 97,3% 98,4% 96,7%
47 40 45
Расчетная скорость тепловыделения (МВт) 55 186 98
Расчетный массовый поток твердых частиц (кг / с) 0.15 0,51 0,27

Атмосферная температура, скорость и направление ветра были измерены с помощью метеостанции, подвешенной на привязном мини-дирижабле, развернутой сразу после завершения ожогов. Однако скорость ветра для второго ожога была слишком высокой для использования мини-дирижабля, а температурный профиль был снят с вертолета, а скорость и направление ветра были оценены из журнала полета самолета и наземных метеорологических станций.

Первое горение длилось около 47 минут, в течение которых площадь горящей поверхности варьировалась от практически нуля до полной площади стрелы плюс перетекание.Всего произошло девять «импульсов» длительностью несколько минут. Из-за неустойчивого горения приборы с подветренной стороны зафиксировали ряд «попаданий» из-за того, что дым, образовавшийся при небольшом пожаре, не поднимался очень высоко. Первый график резюмирует моделирование сжигания 1, показывая прогноз модели концентрации твердых частиц на уровне земли в сравнении с фактическими измерениями, сделанными в полевых условиях. Полевые измерения усреднялись по времени горения. Ни прогнозы модели, ни данные RAM не являются однородными в пространстве или во времени, отчасти из-за случайных колебаний направления ветра, конвективных ячеек, которые не учитываются в модели, небольших эффектов местности и неустойчивого горения топлива.Тем не менее, усредненные по времени прогнозы модели и полевые измерения согласуются с погрешностью измеренных пожаров и метеорологических условий [58], показывая концентрации твердых частиц в диапазоне от 0 мкг / 3 до 80 мкг / м 3 вдоль узкого пути над которым поднимается шлейф. В дополнение к наземным приборам рядом с шлейфом пролетел небольшой самолет и в разное время зафиксировал положение шлейфа, а также сфотографировал место возгорания и шлейф.Согласно данным траектории полета, вершина шлейфа поднялась на высоту от 550 до 600 м, что соответствует прогнозам модели.

Прогнозы ALOFT концентраций твердых частиц на уровне земли (заштрихованные контуры) наряду с фактическими усредненными по времени данными RAM для трех сжиганий эмульсии ACS. Все концентрации даны в мкг / м 3 .

Второй ожог был произведен по двум причинам. Во-первых, он обеспечил контроль, с которым можно было сравнить два ожога эмульсией. Во-вторых, это послужило тестовым примером для сравнения с численной моделью, поскольку выход дыма и скорость тепловыделения от большого очага пожара невыветренной, неэмульгированной нефти относительно хорошо известны из предыдущих лабораторных и мезомасштабных экспериментов [28, 69].Второй график суммирует предсказание модели по сравнению с полевыми измерениями для Burn 2. Особый интерес в этом горении вызывало наличие тепловой инверсии на высоте около 300 м. Этот инверсионный слой ограничивал максимальную высоту факела около 400 м, и снова эта высота была подтверждена прилагаемым самописцем траектории полета с самолета. Изменчивость ветра была меньше, чем при первом или третьем ожоге, в результате чего образовался шлейф, который сохранял свою основную форму и структуру примерно на 10 км.представляет собой смоделированный дымовой шлейф с подветренной стороны.

Вид с подветренной стороны на смоделированный дымовой шлейф от второго горения эмульсии САУ, Прудхо-Бэй, сентябрь 1994 г.

Хотя топливо для третьего горения было похоже на топливо для первого, горение было гораздо более устойчивым, чем при первом. Вероятно, это произошло из-за небольшого изменения в применении деэмульгатора. В любом случае погодные условия в день третьего возгорания (11 сентября) были настолько туманными, что вертолет, который в предыдущие дни использовался для размещения приборов в полевых условиях, был остановлен.Ветер дул с севера, дул прямо над руслом реки, но со скоростью около 10 ° в час. Из-за плохой местности и плохой видимости было решено развернуть приборы в ближнем поле, все в пределах километра от ямы, за исключением одного, которое было отправлено с монитором подальше. Третий график суммирует численный прогноз и полевые измерения от третьего ожога.

5.3.3 Мезомасштабные сжигания дизельного топлива, Мобайл, Алабама

Три мезомасштабных сжигания дизельного топлива номер 2 были проведены NIST в испытательном отряде береговой охраны США при пожаре и безопасности на Литл-Сэнд-Айленде в Мобил-Бэй, штат Алабама, в октябре 1994 г. [71].Ожоги проводились в стальной обжиговой печи площадью 15,2 м на глубину 0,61 м. Вода заполнила поддон примерно на 0,5 м, а остальное было добавлено дизельного топлива. Дизельное топливо номер 2 было приобретено у коммерческого продавца. фотография одного из ожогов. резюмирует соответствующую информацию по каждому прожигу. Обратите внимание, что первый ожог был проведен с помощью огнеупорной стрелы, образующей один край зоны ожога, таким образом, ее площадь ожога немного меньше, чем у вторых двух ожогов. Это причина немного большего времени горения и немного меньшей скорости тепловыделения.Выход дыма для дизельного топлива номер 2, измеренный на предыдущей серии сжигания в Мобиле, составил около 14% [66].

Фотография сгорания дизельного топлива в испытательном отряде береговой охраны США, Мобил, Алабама.

Таблица 7

Сводка серии мобильных ожогов, октябрь 1994 г.

Ожог 1 Ожог 2 Ожог 3
Дата 23 октября 26 октября 904 .26
Площадь горения (м 2 ) 199 231 231
Объем топлива (м 3 ) 17,1 9044 9044 9044 9044 9044 9044 17,1 9044 время (мин) 19 15 15
Скорость горения (кг / с / м 2 ) 0,063 0,067 0,067
Общая скорость тепловыделения6 (МВт) 484 602 598
Массовый поток твердых частиц (кг / с) 1.75 2,18 2,18
Скорость земного ветра (м / с) 1,6 ± 0,8 5,1 ± 1,7 4,7 ± 1,5
Глубина слоя смешения (м) 2000 450 700

С двух станций на острове была доступна только наземная метеорологическая информация. Скорость и колебания ветра во время пожара 23 октября соответствуют классу устойчивости Паскуилла A или B, тогда как условия 26 октября соответствуют классу C.Глубина слоя смешения была определена на основе анализа лидарных данных, который будет описан ниже. Ниже приводится описание каждого горения, а также анализ прогнозируемых и измеренных концентраций шлейфа.

Первое возгорание произошло днем ​​23 октября. Ветер был штилем (от 1 м / с до 2 м / с), в результате дымовой шлейф поднялся на 2 км в атмосферу и смешался с облачным слоем. Шлейф не смешался с землей. Комбинация скорости ветра и глубины слоя смешения для этого ожога находится на самой границе пространства параметров, для которого была разработана модель ALOFT.Метеорологические условия в день проведения второго и третьего ожогов находились в пределах пространства параметров, для которого была разработана модель ALOFT. В тот день ветер дул с севера, и клубы дыма от обоих очагов взметнулись над западным берегом залива Мобил и устремились в Мексиканский залив. Группа из SRI, International, Менло-Парк, Калифорния, провела лидарные измерения дымовых шлейфов с воздуха [72]. Инструмент пролетел над дымовым шлейфом, создавая изображения поперечного сечения шлейфа в вертикальных плоскостях , перпендикулярных направлению ветра, на различных расстояниях по ветру от огня.Для утреннего ожога глубина слоя смешения составляла около 450 м, а после полудня — около 700 м. Хотя в тот день зондирование температуры не могло быть получено, из лидарных изображений дымового шлейфа видно, что верхняя часть слоя смешения в оба времени дня соответствовала сдвигу направления ветра и, вероятно, температурной инверсии. Ветер дул с севера на уровне земли, но, по-видимому, сместился и стал северо-восточным над вершиной слоя смешения.Этот сдвиг ветра очень заметен из-за того, что большая часть частиц дыма сосредоточена в этой узкой полосе. Дым, который смешивается с поверхностью, делает это на границе раздела между землей и водой в процессе, известном как фумигация.

Модель ALOFT была запущена для моделирования второго и третьего ожога с использованием нелинейного температурного профиля. Концентрация на уровне земли, предсказанная расчетами, ниже, чем предсказанная линейными корреляциями профиля. Причина различия заключается в том, что в нелинейном случае шлейф проникает через инверсионный слой, и происходит меньшее перемешивание твердых частиц с поверхностью.Линейные корреляции не учитывают этот эффект. Действительно, предположение о неограниченном вертикальном перемешивании, сделанное при выводе линейной корреляции, является основной причиной ее консервативного смещения. и суммировать прогноз концентрации частиц дыма на уровне земли из модели вместе с максимальными значениями лидарных измерений для каждого пролета самолета над шлейфом. Концентрации твердых частиц выводятся из лидарных сигнатур, предполагая постоянные отношения обратного рассеяния к плотности и затухания к плотности.Последняя величина была получена группой Вашингтонского университета для анализа данных лидара Ньюфаундленда [68]. Прогноз модели местоположения пиковой концентрации для горения 2 хорошо согласуется с лидарными измерениями. Для ожога 3 модель, по-видимому, переоценивает расстояние до пика концентрации. В обоих случаях величина приземной концентрации согласуется с лидарными измерениями. Опять же, «согласие» подразумевает, что прогноз модели находится в пределах диапазона неопределенности, установленного неопределенностью метеорологических условий и условий пожара, а также неопределенностью количественной оценки лидара.

Прогнозы ALOFT концентрации твердых частиц на уровне земли для утреннего ожога 26 октября 1994 года в Мобил-Бэй. Заштрихованные контуры представляют собой прогнозы модели, числа представляют пиковые значения вблизи земли (мкг / м 3 ) количественных сигнатур лидара для каждого пролета самолета. Коэффициент вентиляции — это глубина слоя смешения, умноженная на скорость ветра, и используется в качестве приблизительного показателя устойчивости атмосферы.

Прогнозы ALOFT концентрации твердых частиц на уровне земли для послеобеденного ожога 26 октября 1994 года в Мобил-Бэй.Заштрихованные контуры представляют собой прогнозы модели, числа представляют пиковые значения вблизи земли (мкг / м 3 ) количественных сигнатур лидара для каждого пролета самолета. Коэффициент вентиляции — это глубина слоя смешения, умноженная на скорость ветра, и используется в качестве приблизительного показателя устойчивости атмосферы.

Как и при анализе данных Ньюфаундленда, невозможно воспроизвести с помощью стационарной модели каждую метеорологическую деталь, отраженную в мгновенных измерениях лидара .Вместо этого предполагается, что колебания ветра и вертикальное конвективное движение являются случайными процессами. Таким образом, структура шлейфа и местная метеорология могут быть описаны достаточно подробно, чтобы делать прогнозы в окрестности измеренных концентраций.

5.3.4 Обсуждение полевых экспериментов

Малые и крупномасштабные эксперименты играют две ключевые роли в процессе моделирования. Во-первых, измерения пожаров дают информацию о скорости тепловыделения и коэффициентах выбросов для продуктов сгорания.Эти величины модель не предсказывает. Во-вторых, экспериментально измеренные концентрации частиц дыма с подветренной стороны можно сравнить с прогнозами модели, чтобы определить их точность и оценить, следует ли включать в модель новые физические явления, такие как радиационный нагрев, нестационарное горение и атмосферное движение меньшего масштаба. Решение о включении или исключении этих эффектов основывается на том, насколько хорошо модель работает по сравнению с результатами экспериментов. Для трех экспериментов, обсуждаемых в этом отчете — NOBE, ACS Emulsion Burns и Mobile — ни один из наблюдаемых вторичных эффектов не был достаточно важным, чтобы заслужить изменение численного алгоритма.Следует отметить, что для калибровки модели используются крупномасштабные эксперименты , а не . То есть процессы, регулирующие унос, смешивание и диспергирование продуктов сгорания, не зависят от эмпирических параметров.

Представленные здесь результаты экспериментов повышают уверенность в численных прогнозах структуры, траектории и состава плюма. Сравнение прогнозируемой и измеренной концентрации твердых частиц очень обнадеживает, учитывая неопределенности в характеристиках пожара и погоды.Фактически, прогнозы модели основывались только на очень ограниченной метеорологической информации — только о скорости ветра, его изменении и температурной стратификации. Это важно по двум причинам. Во-первых, местные метеорологические данные по интересующим регионам часто очень ограничены. Во-вторых, если численная модель должна использоваться эффективно для самых разных условий, она не должна зависеть от эмпирических входных параметров, настроенных для конкретной ситуации.

Что касается методов полевых измерений, эти эксперименты предоставили обширную информацию о том, как контролировать выбросы от крупных ожогов.В отличие от обычного мониторинга воздуха, когда ожидается, что источник, такой как электростанция, будет генерировать загрязняющие вещества в течение длительного периода времени, сжигание на месте обычно длится несколько часов. Пробоотборники большого объема трудно разместить, и они не могут собрать достаточное количество твердых частиц за такой короткий период времени, отсюда и необходимость в надежных портативных мониторах аэрозолей в реальном времени. Для проверки модели наибольший потенциал имеют лидарные измерения, поскольку они могут фиксировать общую структуру плюма, а не отдельные точки.Недостатки лидара в том, что он дорогой, и измерения трудно определить количественно.

Из всех экспериментов, обсуждаемых в этой статье, дымовые шлейфы от сжигания Mobile, хотя и непродолжительные, являются наиболее типичными из тех, которые можно ожидать от фактического сжигания на месте по двум причинам. Во-первых, скорость горения 64000 л / ч, вероятно, является разумной скоростью, которую можно ожидать от фактического сжигания. Было подсчитано, что 150-метровая пожарная стрела, буксируемая в U-образной конфигурации, может легко обеспечить достаточное количество масла для поддержания горения, устраняя около 114000 л / ч [73].Во-вторых, эксперименты проводились в прибрежной среде, поэтому атмосферные условия, представленные лидарными изображениями, очень типичны для того, что можно ожидать в случае прибрежного ожога на месте. Результаты как моделирования, так и лидарных измерений показали, что даже несмотря на наличие инверсионного слоя, шлейф проникал в него, и в результате на поверхность поднималось меньше дыма. Шлейф не всегда проникает через инверсионный слой, и в этих случаях концентрации на уровне земли могут быть выше.

Таким образом, пиковые концентрации частиц дыма на уровне земли для всех описанных выше ожогов никогда не превышали 100 мкг / м 3 (усредненные за время горения) за пределами нескольких сотен метров от огня и в большинстве случаев были значительно ниже этого уровня. Однако следует подчеркнуть, что эти эксперименты проводились в достаточно хороших погодных условиях, и в каждом случае сложный рельеф не имел значения.

Вода в огне: контролируемые ожоги разлитой нефти

Людям, попавшим в яблочко, нужна гораздо больше помощи, чем просто защитная стрела.Итак, в Персидском заливе дым — это сигнал о том, что на берег поступает меньше нефти.

Огонь на воде: это масло, горящее высокими столбами дыма и пламени. Шестьдесят миль в глубь Персидского залива — одна из передовых защит BP от плавающей нефти, достигающей берега, сообщает корреспондент CBS News Марк Штрассманн .

Особый раздел: Бедствие в заливе

«Что касается линии фронта, то больше не получится», — говорит эксперт по разливам нефти Эл Аллен.

Это, безусловно, самое крупное контролируемое сжигание в истории.Иногда горят сразу несколько костров. Они напоминают ревущее огненное смерч.

Вблизи слышен звук горящего масла, потрескивающий, булькающий шум, как у фриолатора, и свистящий шум пламенных торнадо внутри большего костра. Жар сильный. Температура пламени может достигать 2000 градусов. Он достаточно горячий, чтобы плавить сталь, и при таком большом количестве масла в этих водах некоторые из этих пожаров горят более шести часов.

«Горящая камера» BP воспламеняет сбор нефти в заливе
Инженер BP назвал обреченную буровую установку «кошмарным колодцем»
Подводные датчики разлива нефти для измерения расхода
Обама готовится к 4-му туру по ликвидации разливов нефти в Персидском заливе
Обама сравнивает разливы нефти в Мексиканском заливе до 11 сентября
BP ускоряет выполнение плана локализации разлива нефти в Персидском заливе
Правительства: СМИ преувеличивают масштабы ущерба от разлива
Аллен: необходим надзор за выплатами BP по претензиям

Вот как работает операция.С самолета такие наблюдатели, как Эл Аллен, ищут длинные ленты тяжелой сырой нефти и прямые лодки для креветок с огнеупорной стрелой внизу, чтобы занять позицию.

«Мы разговариваем с пилотами, мы разговариваем с капитанами лодок и переносим их в нефть», — говорит инженер BP Нере Мабиле.

Креветки загоняют масло, то, что они называют «пудинг». Потом ждут «зажигательную лодку».

Воспламенитель контролируемого горения Энтони Вердин зажигает факел, плавящий кувшин, наполненный керосином и гелем-ускорителем.Он воспламеняет масло. За несколько минут небольшой пожар может стать огромным. Большие пожары сжигают 2000 галлонов в минуту.

«Иногда они становятся больше. Иногда они становятся меньше. Это никогда не будет один и тот же огонь», — говорит Вердин.

К настоящему времени в результате этих пожаров было сожжено более 4,5 миллионов галлонов нефти. Это всего лишь часть, может быть, на три дня от общей утечки BP. Каждый сожженный галлон — это на один галлон меньше, попадая на берег на чьей-то береговой линии.

Координаторы ожогов говорят, что вдыхание дыма менее опасно, чем курение сигарет, но это доставляет неудобства.

ОЖОГИ ОТ ГОРЯЧЕЙ СМАЗКИ БОЛЕЕ СЕРЬЕЗНЫ, ЧЕМ ОЖОГ ОТ ВОДЫ

23-летняя женщина получила жировые ожоги второй и третьей степени на верхней части правой руки. Авария произошла дома при нагревании кукурузного масла на сковороде. Когда жир загорелся, достигнув точки воспламенения, она быстро переместила сковороду, случайно пролив ее себе на руку.

Через пять дней после аварии пострадавшая обратилась в отделение неотложной помощи больницы, где врач обнаружил на ее руке кожистую, онемевшую кожу.Кожа была бледно-белой. Поскольку ожог был полной толщины (третьей степени), потребовалась пластическая операция. На следующий день была проведена кожная пластика. Кожа зажила без инфекции в течение месяца. К сожалению, она не выполнила рекомендации врача по уходу за ожогами, и у нее образовался серьезный шрам. Жирные ожоги руки представляют серьезную опасность, которую можно предотвратить. На эти травмы приходится более 10 процентов всех серьезных ожогов, наблюдаемых в отделениях неотложной помощи больниц. Эти ожоги возникают, когда повар пытается переместить сковороду с горящим маслом для жарки и случайно проливает масло на руку, держащую сковороду.Эти ожоги обычно бывают третьей степени из-за высоких температур горящих масел или последующего возгорания одежды.

Ожоги жиром представляют собой большое экономическое бремя из-за затрат на медицинское обслуживание и потери работы. Средняя стоимость лечения пострадавших, которым потребовалась операция в одном ожоговом центре, составила более 7000 долларов.

Исследователи говорят, что дети в возрасте до 6 лет подвергаются наибольшему риску ожогов от жира. Дети смотрят вверх и видят фритюрницу или слышат звуки приготовления пищи и тянут за электрический шнур фритюрницы, чтобы лучше рассмотреть.Чтобы снять фритюрницу со стола или столешницы и переложить ее на ребенка, не потребуется много времени.

Хотя ожоги от ожогов от кипящей воды получают больше детей, чем от жира, эксперты считают, что ожоги от жира являются более серьезными. Смазка имеет более высокую температуру кипения, чем вода, то есть она может быть горячее воды. Кроме того, он гуще воды. Смазка более липкая, чем вода, и не испаряется. Горячий жир трудно удалить с кожи.

Жирные ожоги обычно глубже, чем ожоги кипящей водой.Они производят раны, которые легко заразить. Ожоги, как правило, носят длительный характер и вызывают обезображивающие и изнурительные травмы, требующие обширного лечения и реабилитации.

В случае пожара жира или сковороды:

— Если возгорание не удалось немедленно взять под контроль, выйдите на улицу и свою семью и позвоните в пожарную службу по номеру 911.

— Выключите плиту или другой источник тепла для приготовления пищи и тушите пламя плотно закрывающейся крышкой кастрюли или сковороды большего размера, если это возможно.

— Использование одобренного переносного огнетушителя необязательно в зависимости от способностей и знаний пользователя.

— Никогда не поливайте водой или не используйте муку в жирном огне.

— В случае возгорания духовки закройте дверцу духовки и выключите духовку.

— Никогда не дотрагивайтесь до горящего горшка и не пытайтесь его унести. Содержимое может разлиться, обжечься и распространить огонь.

В случае ожога охладите участки ожога первой и второй степени прохладной проточной водой в течение не менее 10 минут.Это снизит температуру кожи жертвы, что остановит процесс горения, обезболит и предотвратит или уменьшит отек. Не используйте лед или очень холодную воду. Ожоги третьей степени требуют немедленной медицинской помощи. Охлаждайте их только влажной стерильной повязкой до обращения за медицинской помощью.

Поскольку ожоги жира возникают в основном из-за недостаточного образования потребителей, на сковороде и особенно во фритюрницах должны быть подробные предупреждающие таблички, информирующие пользователя об опасностях приготовления с горячим жиром.В настоящее время такие предупреждающие надписи не встречаются на большинстве подобных продуктов. Сами кулинарные масла нуждаются в подробных, легко читаемых предупреждающих этикетках. Такие этикетки есть на отечественных кулинарных маслах, а на импортных — нет.

Альтон Тайгерсон, профессор медицинских наук в Университете Бригама Янга, является автором и техническим консультантом Национального совета безопасности по оказанию первой помощи и СЛР. Для получения дополнительной информации в местных книжных магазинах можно найти новое руководство по оказанию первой помощи Национального совета безопасности от Альтона Тайгерсона.

Как безопасно потушить возгорание смазки

Обычные точки воспламенения растительного масла
Тип масла Температура воспламенения
Масло 300F
Рапсовое масло 400F
Оливковое масло первого холодного отжима 375-400F
Сало 375F
Арахисовое масло рафинированное 450F
Масло растительное 400F

Несчастные случаи могут произойти даже при соблюдении надлежащих мер предосторожности.Если вы готовите на масле, и на сковороде горит жирный огонь, знание правильных шагов может стать разницей между испорченным ужином и охваченной пламенем кухней.

Вода усугубляет возгорание жира

Никогда не пытайтесь тушить жирный пожар водой. Вода может вызвать разбрызгивание горящего жира, что может вызвать распространение огня. Точно так же опасно перемещать сковороду или горшок с горящим маслом. Это может привести к выплескиванию и разливу горящей жидкости.Это может привести к травмам или распространению огня.

Как потушить жирный пожар

Для пожара требуются три ключевых элемента: источник тепла, топливо и кислород. Удаление любого из этих компонентов поможет погаснуть огню.

Приведенные ниже шаги помогут вам найти безопасные способы тушения небольших замкнутых возгораний жира в вашем доме.

Помните: никогда не используйте воду для тушения возгораний жира.

Позвоните 911

Если пожар большой или вам неудобно принимать меры для тушения небольшого пожара, немедленно позвоните в службу 911.Персонал службы экстренной помощи задаст вам ряд вопросов для оценки ситуации и может дать ценные инструкции, которые помогут вам самостоятельно потушить пожар. При необходимости они также могут отправить к вам пожарных.

Помните, что пожарные могут вернуться на станцию, если вам удастся потушить пожар без их помощи. Пожары могут очень быстро выйти из-под контроля. Не ждите, пока огонь выйдет из-под контроля, чтобы позвонить в службу 911.

Выключите плиту

Если вы готовите, и кастрюля загорелась, первым делом нужно удалить источник тепла.Выключите конфорку, духовку или жаровню. Если огонь горит в духовке, оставьте дверцу закрытой. Это лишает огонь кислорода и может помочь его погасить.

Крышка с крышкой

Самый простой способ отрезать кислород от пожара жира — накрыть его металлической крышкой противня или противнем. Использование металлических щипцов для установки крышки на место может защитить ваши руки и руки от повреждений. Не используйте тканевые рукавицы для духовки, потому что материал может загореться, и вы можете получить травму.

Избегайте использования стеклянных или керамических крышек для посуды.Слишком высокая температура открытого огня может привести к разрушению этих материалов.

Погасить пламя

Не поддавайтесь желанию поставить кастрюлю в раковину и полить ее водой! Никогда не наливайте воду на жирный огонь. Однако есть два распространенных ингредиента для выпечки, которые можно использовать, чтобы потушить небольшой жирный огонь: пищевая сода и соль.

Пищевая сода эффективна, потому что при нагревании выделяет углекислый газ, который может потушить огонь.

Соль образует преграду между огнем и воздухом.Этот барьер предотвращает попадание в огонь необходимого кислорода.

Однако важно отметить, что вам нужно большое количество соли или пищевой соды, чтобы полностью потушить пожар. Иногда проще быстро найти крышку и вместо этого накрыть огонь.

Хотя пищевая сода и соль эффективны при тушении возгорания жира, другие порошкообразные ингредиенты могут усугубить возгорание. Мука и разрыхлитель легко воспламеняются и могут взорваться при сильной жаре. Не используйте их (или любые смеси в коробках, которые их содержат) на масляном огне.

Используйте подходящий огнетушитель

Если вы не можете потушить огонь крышкой, пищевой содой или солью, пора достать огнетушитель. Но не все огнетушители одинаковы. Убедитесь, что вы используете тот, который годится для тушения жира.

Каждый тип огнетушителя предназначен для разных типов пожаров. На каждом огнетушителе есть буква, обозначающая, при каких типах пожаров его следует использовать.

Лучшим огнетушителем для тушения пожара является класс K.Это влажные химические огнетушители, которые обычно используются на коммерческих кухнях. Они разработаны специально для приготовления пищи на костре и работают, образуя мыльную пену на поверхности огня, которая перекрывает поток воздуха. Они также охлаждают огонь.

Если у вас дома нет огнетушителя класса K, также подойдет огнетушитель класса B (в котором используются сухие химикаты).

Никогда не используйте огнетушители только класса A для тушения пожара; это на водной основе. Если вы решили использовать многоцелевой огнетушитель, убедитесь, что в нем есть B.Например, огнетушитель ABC будет эффективен при приготовлении пищи.

Если вы используете на кухне огнетушитель, примите меры для правильной очистки остатков.

Резюме

Небольшие локальные возгорания жира обычно можно тушить без помощи пожарных. Всегда избегайте разбрызгивания горящего жира, перемещая поддон или используя воду. Это может предотвратить распространение огня. Используйте металлическую крышку или противень для выпечки, чтобы закрыть воздух, или потушите огонь солью или пищевой содой.Если вы не знаете, что делать, или если пожар выходит из-под контроля, звоните 911.

Как предотвратить возгорание смазки

Пожары, связанные с приготовлением пищи, ежегодно причиняют больше вреда жилым помещениям, чем другие типы домашних пожаров. Лучший способ предотвратить их на вашей кухне — это устранить распространенные факторы риска возгорания и определить температуру воспламенения используемого вами масла.

Убедитесь, что вы в безопасности на кухне:

Не спускать глаз с плиты. Когда готовите, особенно с маслом и жиром, не уходите.Обратите особое внимание: когда горячее масло закипает и начинает дымиться, это признак того, что оно может воспламениться и вызвать пожар от жира.

Не перегревайте масло. Кулинарные масла следует нагревать медленно. Каждый тип масла предназначен для использования при определенных температурах и не должен превышать их. Если вы готовите на растительном масле, важно знать температуру воспламенения, чтобы масло не перегрелось.

Удаление горючих материалов с территории. Следите за чистотой места для приготовления пищи.Всегда вытирайте посуду, когда кастрюли выкипают на плите, или если в духовке скопились продукты или жир. Держите такие предметы, как бумажные полотенца и книги рецептов, на безопасном расстоянии от горелок или горячего масла.

Держите крышку под рукой. Если ваша кастрюля загорится, у вас нет времени искать крышку. Во время готовки держите крышку кастрюли на прилавке поблизости, даже если вы думаете, что она вам не понадобится.

Знать, где находится ваш огнетушитель и как им пользоваться. Наличие в доме огнетушителя не имеет значения, если вы не знаете, где он находится и как им пользоваться. Осмотрите свой огнетушитель, чтобы знать, для каких типов пожаров он предназначен. Всегда держитесь на безопасном расстоянии от огня при использовании огнетушителя и распыляйте огонь сбоку, чтобы он уносился от вас.

Сводка

Пожар на кухне может быть страшным и опасным. Поскольку половина всех пожаров при приготовлении пищи — это жирные пожары, важно знать, как их предотвратить и как с ними безопасно справиться, если они все же возникают.

Если на кухне горит жир, оставьте сковороду на месте и выключите источник тепла. Примите меры, чтобы перекрыть доступ воздуха к огню, надвинув крышку на сковороду или используя соль или пищевую соду. Никогда не используйте воду для тушения жира.

Желательно иметь на кухне огнетушитель и знать, какой у вас есть. Убедитесь, что вы (и другие в вашем доме) знаете, как правильно им пользоваться. Немедленно позвоните в службу 911, если вы не знаете, что делать, или если пожар выходит из-под контроля.

Очень важно следить за тем, чтобы в помещении для приготовления пищи не было горючих веществ, и внимательно следите за посудой. Лучший способ предотвратить возгорание на кухне — это предотвратить их возникновение.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *