Характеристики композитных баллонов с газом "пропан-бутан" с учетом их пожаровзрывоопасных свойств Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИТНЫХ БАЛЛОНОВ С ГАЗОМ "ПРОПАН-БУТАН" С УЧЕТОМ ИХ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫХ

СВОЙСТВ

Ю.П. Ключка, д.т.н., ст. научн. сотр., нач. НИЛ МНС, НУГЗУ,

А.И. Тарариев, адъюнкт НИЛ МЧС, НУГЗУ, г. Харьков

Несмотря на широкое использование сжиженных углеводородных газов и довольно глубокую проработку в вопросах их получения, использования и хранения [1], открытыми остаются вопросы о пожаровзрывоопасности этих систем, в частности, во внештатных ситуациях и в условиях ЧС.

Анализ показывает, что при эксплуатации таких систем необходимо минимизировать тепловые потоки через стенку баллона, во избежание разрушения, а также пытаться увеличивать прочность данных систем за счет использования композиционных материалов.

В работе [2] проведены исследования по воздействию открытого пламени и огнестрельных выстрелов на композитные баллоны со сжиженным газом "пропан-бутан". В результате исследований установлено, что в результате возникновения огнестрельных отверстий полное разрушение не происходит, а протекает динамичное истечение газа и охлаждение конструкции баллона. При воздействии открытого пламени, происходит плавление внешней отделки баллона, а также медленное истечение газа, что связано с наличием предохранительного клапана.

Целью работы является аналитическое описание времени достижения температуры газа в баллоне, при воздействии температуры на него в соответствии со стандартной температурной кривой, для различных параметров системы.

В процессе развития пожара происходит изменение температуры. При этом стандартный температурный режим пожара можно описать в виде [2, 3]

Ти = 345 • ^ (8 -т +1)+Т0 + 273, (1)

где Т0 - начальная температура в помещении; т - длительность пожара в

мин.

Учитывая, что теплоемкость композитных баллонов существенно меньше, нежели газа "пропан-бутан" в баллоне [1, 6], то изменение теплосодержания данного баллона с газом ^) можно записать в виде

О = (ТИ - То )с

о )с81т81

(2)

где сё1,тё1 - теплоемкость и масса газа в ьой системе; Т21 -температура газа в ьой системе в процессе воздействия тепловых потоков.

109

Количество тепла (<Зр1), которое передается газу через стенку сосуда за время (т) можно записать в виде

рр1(Т11 -Т21 ^т, (3)

где А, — , 5; - теплопроводность стенок, площадь и толщина стенок

сосуда в ьой системе; Т11 - температура газа на внешней стенке в 1-ой

системе в процессе воздействия тепловых потоков. Учитывая, что

Рр1 = Р;, (4)

то можно записать

)А 1 (Т11Г Т21 ^ т = (Т21 - Т0 ^т,

Я V 21 ^ • (5)

О 81

В результате преобразований (6)-(8), с учетом (1), получим выражение (9), которое позволит определять время достижения критических температур для систем хранения газа в композитных баллонах при воздействии тепловых потоков при пожаре

А4 ^ ---------- Ло«

)(Т„ - Т21 )ат = (Т21 - То , (6)

51 О

)Т„А-)T2ldт = (T2l - То), (7)

О О А1-1

Т21 с^"!"-"" + ) T2ldт = ) Tиdт + То -^р, (8)

А1-1 о о а;-;

Т2Л + ) Т^т = 345) (8 • т + 1)1т + То (А; + т), (9)

где А = С^. 1 А;-;

Выводы. В результате проведенной работы проанализирована изученность вопроса ПВО композитных баллонов с газом "пропан-бутан".

О

О

Для композитных баллонов получено аналитическое выражение, которое позволит определять время достижения критических температур для систем хранения газа в композитных баллонах при воздействии на них тепловых потоков. Кроме того, путем внесения изменений в выражение (9) можно учитывать не только стандартный температурный режим, но и иные аналитические зависимости для других пожарных нагрузок. Даная зависимость может быть использована для построения математической модели по описанию ПВО характеристик композитных баллонов для сжиженных газов.

Список использованной литературы

1. Ключка Ю.П. Анализ пожаровзрывоопасности систем хранения газа "пропан-бутан" / Ю.П. Ключка, А.И. Тарариев // Проблемы пожарной безопасности. - 2013. - Вып. 34. - С. 98-106.

2. Вильяме А.Ф. Сжиженные нефтяные газы: / А.Ф. Вильяме, пер. с англ. В.Л. Ломм - .М.: Недра, 1985. - 399 с.

3. Ключка Ю.П. Оценка влияния состава пропан-бутановой смеси газов на ее свойства / Ю.П. Ключка, А.И. Тарариев // Наукове забезпечення дiяльностi оперативно-рятувальних пдроздшв (теорiя та практика): Збiрник маерiалiв Всеукрашсько!' науково-практично1'а конференций Частина 2. -Харюв, НУЦЗУ, 2014. - С.84 - 85.

4. Одинадцятий мiжнародний симпозiум украшських iнженерiв-механшв у Львова Тези доповщей. - Львiв: К1НПАТР1 ЛТД. - 2013. - 214 с.

5. Вюник Нащонального техшчного ушверситету "Харювський полiтехнiчний iнститут". Збiрник наукових праць. Тематичний випуск: 1нформатика i моделювання. - Харкiв: НТУ "ХП1", 2010. - № 21. - 202 с.

6. Ключка Ю.П. Определение времени разрушения баллона с водородом, обусловленного изменением температурных параметров окружающей среды / Ю.П. Ключка, В.И. Кривцова, В.Г. Борисенко // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков: НУГЗУ, 2010. - № 27. - С. 83-95.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В МЕСТАХ МАССОВОГО СКОПЛЕНИЯ ЛЮДЕЙ

Р.В. Коточигов, ст. преподаватель, Е. И. Кирток, курсант, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Если сравнить все причины, по которым возникает пожар где бы то ни было, оказывается, что в большинстве случаев подобная ситуация становится следствием халатности о чем говорит статистика [4], так из 153208 пожаров