Степени тяжести ожогов кожных покровов

Степень ожога	Результат воздействия теплового излучения на кожный покров
I	Покраснение и отёк кожи
II	Образование пузырей, наполненных плазмой крови
IIIA	Неполное омертвение (некроз) кожного покрова
IIIБ	Полный некроз, поражение всех слоёв кожи
IV	Обугливание кожного покрова и некроз подлежащих тканей

Ожоги I, II, IIIA степени являются поверхностными, заживление которых может происходить без хирургического вмешательства. Ожоги IIIБ и IV степени являются глубокими, они требуют для заживления пересадок кожи, взятой с других участков тела. Ожоги до 15 % от всей поверхности тела называют ограниченными. Если обожжено более 15 % поверхности тела, то изменения, возникающие при этом в организме, называют ожоговой болезнью.

При ожогах II степени, охвативших более половины поверхности тела человека, вероятность летального исхода превышает 50 %. Количественным критерием ожога II степени может служить повышение температуры тела на глубине 0,1 мм от поверхности кожи до значения, равного 44,8 ° С [10.1].

Ожог сетчатки глаза происходит при изображении на ней высокотемпературной зоны горения. Параметрами, определяющими степень воздействия теплового излучения на сетчатку, являются энергия падающего потока (тепловой импульс), время облучения сетчатки и размер изображения зоны горения на сетчатке. Количественная взаимосвязь указанных параметров установлена экспериментально [10.1].

Аварийное горение углеводородного газа с образованием огневого шара

При разрушении резервуара с углеводородными газами С_mH_n выброс горючего вещества в атмосферу приводит к образованию облака. Облако смеси газов с воздухом, переобогащённой горючими веществами, неспособно гореть в детонационном режиме. Оно начинает гореть с внешней оболочки, горит по дефлаграционному механизму и образует огневой шар. Высокотемпературные продукты горения светятся и излучают тепловую энергию, что может стать причиной ожогов кожных покровов людей, находящихся на опасных расстояниях. Огневой шар зарождается в момент контакта облака с источником зажигания. Поднимаясь, шар, образует грибовидное облако, ножка которого – восходящие конвективные потоки воздуха. Вовлекаемый воздух разбавляет и охлаждает газы, радиационные потери также вносят свой вклад в процесс быстрого охлаждения. Горение газов и вовлечённого воздуха продолжается до тех пор, пока температура горения не становится меньше температуры воспламенения.

Стехиометрическое уравнение горения углеводородов имеет вид:

где m – количество атомов углерода, n – количество атомов водорода.

Диаметр огневого шара можно определить по следующей формуле [10.6]:

где М – масса углеводородов, образовавших облако, т.

Время существования огневого шара

Верхний концентрационный предел распространения пламени

Коэффициент расхода окислителя для огневого шара, при котором происходит дефлаграционное горение, определяется значением верхнего концентрационного предела:

.

Состав продуктов горения в огневом шаре определяется соотношением горючих веществ и окислителя, а также температурой горения. При расчёте состава продуктов горения ограничимся определением удельных количеств основных компонентов, содержание которых в продуктах сгорания превышает 0,1 %. При a < 1 к ним относятся СО₂, СО, Н₂О, Н₂, N₂. Предварительно составляется система уравнений, которая включает в себя:

1. уравнения материального баланса по углероду, водороду, кислороду, азоту;
2. уравнение константы равновесия реакции водяного газа

которое имеет вид

где t_Г – температура горения, ° С.

Удельное количество углекислого газа определится из выражения

где g ₁, g ₂, g ₃ – вспомогательные величины.

Удельное количество окиси углерода определится из выражения

.

_____________________

* Здесь и далее м³ компонента горения отнесен к м³ углеводородного газа.

Удельное количество водяного пара определится из выражения

Удельное количество водорода определится из выражения

Удельное количество азота определится из выражения

Удельное количество продуктов горения определится из выражения

Процентный состав продуктов горения

При расчёте состава продуктов неполного горения необходимо знать температуру горения. Если исходить из того, что радиационные потери из зоны горения компенсируются теплотой вторичного горения, а зависимость теплоёмкости от температуры носит линейный характер, то выражение для температуры горения имеет вид

Теплота сгорания углеводородных газов может быть определена по следующему выражению

Энтальпия продуктов горения при 2200 ° С составит

Теплота химического недожога продуктов неполного горения определится из выражения

Расчёт горения носит итерационный характер, т.к. константа равновесия зависит от температуры горения.

Высокая температура зоны горения приводит к генерации интенсивного теплового излучения. Излучателями являются многоатомные газы. Интегральный поток собственного излучения зоны горения, образованной излучающими газами, определяется по следующей формуле

где s _о = 5,67? 10^-8 Вт/(м^2? К⁴) – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела; t_г – средняя температура зоны горения, ° С; F – площадь условной поверхности, ограничивающей зону горения, м²; e _г – степень черноты зоны горения.

Для огневого шара степень черноты

;

где k_г – коэффициент ослабления лучей, 1/м; S_эф – эффективная длина луча, м.

Значение коэффициента ослабления можно определить по следующей формуле

где "СО₂", "Н₂О" – процентное содержание углекислого газа и водяного пара в продуктах горения.

Эффективная длина луча для сферического объёма

где D – диаметр зоны горения, м.

Удельный тепловой поток, падающий на приёмника теплового излучения, определяется по формуле:

F_пр. – площадь поверхности условной сферы, образованной радиусом, равным расстоянию от центра зоны горения до приёмника теплового излучения, м².

Облучённость тепловой энергией огневого шара, находящегося у поверхности земли, выражается:

где R – радиус огневого шара, м; t_Г – средняя температура зоны горения, К; R_пр – расстояние от центра зоны горения до приёмника теплового излучения, м.

Поражающее действие теплового излучения на человека выражается в ожогах открытых участков кожи. Зависимость облучённости тепловой энергией от времени облучения при ожогах II степени приведена в табл. 10.3 [10.1].

Таблица 10.3