CC BY
30
различных вариантов метеорологических условий. М.: Госкомгидромет, 1988. - 100 с.
3. Горбунов С.В. Методические основы повышения безопасности поверхностных захоронений твердых радиоактивных отходов, образующихся при ликвидации последствий радиационных аварий. Диссертация к.т.н., 2003.
4. Галушкин Б.А., Горбунов С.В. Распределение и радионуклидный состав топливных частиц в 60-километровой зоне ЧАЭС / В кн. Геохимические пути миграции искусственных радионуклидов в биосфере. Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции, г.Гомель, октябрь. 1990г. М.: ГеоХИ им. В.И. Вернадского, 1990. - С.65.
5. Галушкин Б.А., Горбунов С.В., Макушкин С.Г. Методика выявления и оценки радиационной обстановки при запроектной аварии или разрушении ядерного реактора на атомной электростанции. М.: в/ч 52609, 1990. - 92с.
АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ЗАТУХАНИЯ ГОРЕНИЯ СО СВОБОДНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ
И НЕФТЕПРОДУКТОВ
С.А. Бокадаров, преподаватель, к.т.н.
М.А. Гудков, старший преподаватель, к.т.н.
Р.Ю. Поляков, преподаватель А.И. Бобров, заместитель начальника кафедры, к.т.н., доцент Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж
Проблема повышения промышленной безопасности резервуаров обострилась в связи с рядом обстоятельств, возникших в России в новых экономических условиях. По данным Центрального научно -исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций (ЦНИИПСК) им. Н.П. Мельникова, в настоящее время 90% эксплуатируемых резервуарных парков превысили нормативный срок эксплуатации (20 лет). Проведенный обзор аварийных ситуаций с отрывом крыши резервуара вследствие взрыва и с последующим возгоранием нефтепродукта в резервуаре со свободной поверхностью показал, что рассмотрение процессов горения нефтепродуктов в резервуаре является актуальным направлением развития науки в настоящее время.
К наиболее разрушительным последствиям приводит горение нефтепродуктов со свободной поверхностью резервуара. Изучение процесса горения имеет важное научное и прикладное значение в связи с
проблемами пожаротушения, борьбы с нефтяными проливами при авариях на резервуарах.
Для проведения анализа процессов затухания со свободной поверхности резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов, предлагается, посредством введения в резервуар теплопроводной подложки, когда толщина слоя нефтепродуктов соизмерима с толщиной зоны прогрева нефтепродукта, провести расчет процесса в двух случаях:
- когда температура кипения активной жидкости меньше температуры кипения подложки;
- когда температура кипения жидкости больше температуры кипения подложки.
Горение слоя жидкости конечной толщины отличает ряд особенностей обусловленных, перемещением свободной поверхности к подложке и связанного с этим изменения температурных полей в жидкой и газообразной фазах. Оценки показывают, что в условиях, типичных для горения нефтепродуктов (д -1кг/ м3, р2 - 103кг/ м, а -10 5м/ с, а2 - 10-7м/ с),
Температурное поле нефтепродуктов существенным образом зависит от интенсивности теплоотвода в подложку, т.е. теплопроводности, агрегатного состояния и др.
При горении нефтепродуктов, покоящихся на слое инертной жидкости, температура кипения, которой выше температуры кипения реагирующей жидкости, характер процесса сохраняется таким же, как при горении полубесконечного слоя. В том и другом случае непрерывность процесса обеспечивается прогревом нефтепродуктов и испарением их со свободной поверхности. Теплопровод в подложку приводит к некоторому изменению характеристик процесса (например, уменьшению скорости горения), не изменяя общего характера явления.
Ситуация качественно изменяется, если подложкой является легкокипящая жидкость. В этом случае, когда температура кипения легкокипящей жидкости больше температуры кипения подложки (Тк2 > Тк3), на некотором удалении от границы раздела реагирующей и инертной жидкости располагается термическая поверхность Т3 = Ти (температура подложки равна температуре кипения подложки), ограничивающая область перегретой жидкости. Образующиеся здесь пузыри всплывают под действием архимедовых сил и проникают в слой реагирующей жидкости. Это обстоятельство резко интенсифицирует процессы тепло- и массопереноса в слое, изменяет температуры свободной поверхности резервуара и фронта пламени и, в конечном счете, скорость горения.
Полученные зависимости представлены на рисунке 1. Видно, что увеличение коэффициента теплопроводности подложки Я3 ведет к падению
характерное время протекания процесса в жидкости
скорости горения и уменьшению высоты факела. Это объясняется тем, что более высокому значению коэффициента теплопроводности Л3 соответствует больший теплоотвод от слоя горящей жидкости в подложку, что приводит к охлаждению жидкости, уменьшению температуры поверхности Г0 и скорости горения и2.
О 0,1 0,4
ХЗ, Вт/м»°С
Рис. 1. Зависимость характеристик процесса от коэффициента теплопроводности подложки: 1 - скорость горения; 2 - координата фронта пламени
На рисунке 2 представлена расчетная зависимость скорости горения от толщины слоя активной жидкости. Видно, что характер зависимости определяется соотношением коэффициентов теплопроводности активной жидкости к подожке. При Л3)Л2 (подложка более теплопроводна, чем активная жидкость) меньшим значениям толщины слоя 3 соответствуют меньшие значения скорости горения. И в случае Л3(Л2 с уменьшением 3 скорость горения увеличивается. Наконец, случай Л3 = Л2 отвечает горению полубесконечного слоя жидкости. Здесь скорость горения и2 не зависит от толщины слоя жидкости.
1 2 3
Л' = 102 , м
Рис. 2. Зависимость скорости горения от толщины слоя нефтепродуктов: 1 - Л = 0,13Вт / м ■ град; 2 - Л = 0,135Вт / м ■ град; 3 - Л = 0,14Вт / м ■ град; 4 - Л = 0,16Вт / м ■ град; 5 - Л = 0,2Вт / м ■ град
В случае рассмотрения слоя нефтепродукта, покоящегося на поверхности воды (горение на кипящей подложке), наибольший интерес представляет выяснения зависимости характеристик процесса, и в первую очередь, скорости горения и2 от температуры кипения подложки и толщины Ткъ слоя горящей жидкости д. Полученные результаты расчета
зависимости представляют собой монотонно убывающую функцию. Такой характер зависимости объясняется тем, что чем меньше температура кипения подложкиТ , тем сильнее протекает процесс кипения, выше
объемное паросодержание т и концентрация пара у свободной поверхности жидкости, что, в конечном счете, интенсифицирует процесс горения.
Что касается зависимости и2 (д), то здесь характерным является
следующее обстоятельство: меньшим значениям д (толщине слоя жидкости) соответствуют большие значения скорости горения. В случае горения на некипящей теплопроводной подложке показано, что уменьшение толщины слоя жидкости приводит к падению скорости горения. Это связано с тем, что кипение подложки играет роль компенсирующего фактора; с одной стороны, с уменьшением д увеличивается теплоотвод в подложку, что уменьшает скорость горения, но с другой стороны, кипение интенсифицирует процесс горения, что, очевидно, связано с увеличением скорости горения.
Эффекты, обусловленные нестационарностью процесса горения конечного слоя жидкости, проявляются тем заметнее, чем меньше величина отношения толщины слоя жидкости д к толщине зоны прогрева. Это обстоятельство определяет необходимость учета нестационарных явлений при рассмотрении заключительной стадии выгорания толстых слоев жидкости, а также горении жидких пленок.
При горении слоя конечной толщины температура фронта пламени, а также температура свободной поверхности и концентрация пара на ней монотонно уменьшаются. Наиболее сильное изменение температуры горения, температуры свободной поверхности резервуара и параметра, зависящего от температуры свободной поверхности, наблюдается на заключительной стадии процесса, когда происходит выгорание тонкого слоя жидкости. Это объясняется значительным ростом теплопотерь при приближении свободной поверхности к поверхности подложки. Существенно, что из-за экспоненциальной зависимости р = / (Т0)
незначительное снижение температуры свободной поверхности ведет к заметному уменьшению концентрации пара и скорости горения.
Полученные данные по изменению скорости горения показывают, что во всех случаях уменьшение теплоотвода в подложку ведет к затуханию горения по мере выгорания слоя и к сокращению времени
горения. Следует отметить, что при допущении бесконечно большой скорости реакции уменьшение Т0, и2, р не приводит к срыву горения. В
действительности при определенных критических значениях температуры свободной поверхности и температуры факела скорость реакции снижается столь значительно, что существование стационарного режима становится невозможным.
Список использованной литературы
1. ГОСТ Р 12.3.047-98 ССБТ Пожарная опасность технологических процессов.
2. СНиП 2.11.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы.
3. Ларионов В.И. Оценка и обеспечение безопасности объектов хранения и транспортировки углеводородного сырья. - СПб.: ООО «Недра», 2004. - 190 с.
АНАЛИЗ РИСКА АВАРИИ ПРИ ВЗРЫВЕ ВНУТРИ РЕЗЕРВУАРА В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР
А.М. Большаков, заведующий отделом, д.т.н.
М.И. Захарова, инженер
Институт физико-технических проблем севера им.В.П. Ларионова
СО РАН, г.Якутск
В настоящее время безопасность в природно-техногенной сфере является важнейшей проблемой во всем мире. К числу высокорисковых объектов техносферы относятся резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов. Неконтролируемое развитие аварийных ситуаций в резервуарных парках связанных с взрывами и пожарами может привести к значительным разрушениям и к гибели людей. Определенный интерес представляет анализ рисков резервуаров, эксплуатирующихся в экстремальных природно-климатических условиях Севера. При таких условиях значительно осложняются эксплуатации объектов с взрыво-, пожароопасными веществами, меняются свойства нефтепродуктов и значения параметров, определяющих риск.
Сущность анализа риска заключается в отборе и обработке всей доступной информации для идентификации опасности и оценки ее возможных последствий.
По результатам анализа аварий резервуаров, произошедших при низких температурах, получены основные причины взрыва резервуаров (табл. 1) [1].
