Configuration factors for ground level fireballs with shadowing

Abstract

A B S T R A C TThis paper presents new configuration factors for a fireball located at ground level, as radiation emitting source, and a differential receiver, considering the shadow effect of a third finite area that stands between them. The configuration factors were obtained with the combination of a numerical method and a ray-tracing algorithm and are summarized in form of a practical single chart. This work contributes significantly to the knowledge of configuration factors between a sphere and a differential receiver considering the shadow effect because so far, there are no references in existing catalogs in the literature about this specific geometry. Configuration factors serve as inputs for surface-to-surface radiation transport calculations and other like. In chemical engineering, the radiant field produced by a fireball has a strong interest in consequences assessment. Current fireball models do not consider the shadow effect, overestimating vulnerability by thermal radiation and leading to greater safety distances. A case study has been performed to show the interference of a protection wall with respect to the radiation intensity received by a target.

Analytical view factor solutions of a spherical cap from an infinitesimal surface

“…View factors from an infinitesimal surface to a spherical or a circular surface have practical applications in different engineering fields. Various studies can be found regarding the radiative heat exchange between an Earth orbiting satellite and the Earth [3,[10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20], the evaluation of thermal radiation from a fireball caused by hazardous material [21][22][23][24][25], and the evaluation of lighting conditions in the field of architecture [26].…”

Influencia de la reducción del factor de visión en las consecuencias ocasionadas por una bola de fuego

“…Por ejemplo, en caso de no presentarse una obstrucción dado un impacto de 10 kW/m 2 se obtienen distancias superiores a los 1000 m, con una relación de factor de visión de 0.5 tal distancia disminuye a 700 m y para un valor de 0.1 a unos 200 m no se alcanza tal valor de radiación térmica incidente. Luego, restaría estimar las dimensiones de la obstrucción y su ubicación, un estudio desarrollado por Vílchez et al (2018).…”

“…La presencia de una obstrucción entre el flujo radiante de la esfera (por ejemplo: pared contra incendios) ocasiona la reducción del factor de visión, una de las variables más influyentes al estimar la radiación recibida por el receptor ubicado a cierta distancia. La metodología de cálculo de dicha variable se desarrolló por Vílchez et al (2018), proponiendo una relación entre el máximo factor de visión (sin presencia de obstrucción) y el factor de visión dada la anteposición de un objeto entre la bola de fuego y el receptor de interés. Tal reducción es de importancia al momento de considerar la disminución de la radiación térmica incidente sobre el receptor y por ende la minimización de la distancia segura a emplear en el diseño de la planta o en caso de una industria en funcionamiento se podría evaluar para una distancia fija la relación de factor de visión que garantiza un nivel de daño aceptable.…”

A model based predictive tool for fire safety intumescent coatings design

“…Several mathematical models were developed in [30][31][32][33][34][35] in order to describe the evolution of heating flux generated by the fireball. In the following, the fireball evolution, in terms of height, diameter, and emittance is investigated.…”