CC BY
34
2. Исследование межузельных пор в молекулярно-динамической модели аморфного тантала / В.В. Ожерельев, А.В. Бондарев, И.Л. Батаронов, Ю.В. Бармин // Вестник ВГТУ. Серия Физико-математическое моделирование. -2007. - Т. 3. - № 8. - С. 75-77.
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕЙТИНГА
СВОЙСТВ ЛВЖ
А.Б. Плаксицкий, доцент, к.ф.-м.н., А.В. Калач, заместитель начальника института по научной работе,
д.х.н., профессор, А.А. Исаев, начальник учебного отдела, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Возможность принятия решений в ситуациях, связанных с обеспечением пожарной безопасности объектов промышленности, в настоящее время напрямую связана с информационными процессами, которые позволяют обновлять знания, позволяют перерабатывать данные в информацию, что, в свою очередь позволяет вырабатывать и принимать решения при различных изменениях состояний.
Компьютерные информационные системы, выступающие в роли субъектов информационного процесса, призваны упростить процесс использования знания в решении задач принятия решений. Для этого знания должны структурироваться и запоминаться для последующего многократного использования [1].
Одним из наиболее перспективных и актуальных направлений обеспечения пожарной безопасности объектов промышленности является разработка информационно-аналитических систем, объединяющих базы данных с программами анализа данных. С помощью таких систем, в частности, удается найти взаимосвязь между различными объектами и выявить закономерности, присущие предметной области информационно-аналитической системы (ИАС). ИАС автоматизирует хранение и изменение информации, подготовку данных для анализа, проведение прогнозирования, визуализацию и отображение результатов. Применение найденных взаимосвязей позволяет проводить высокоточное прогнозирование пожароопасных свойств легковоспламеняющихся жидкостей.
Принятие решений относительно действий или поведения в той или иной ситуации любыми субъектами (людьми, роботами, сложными системами управления) осуществляется на основе информационных процессов.
Информационный процесс позволяет производить переработку полученных данных в информацию. На основе полученной информации происходит обновление знания субъекта, выработка решения по возможному изменению состояния объекта и целевой установки субъекта. Причем
изменение состояния объекта во многих случаях может быть представлено в форме данных.
Для оценки пожароопасных свойств органических растворителей используется система поддержки принятия решений (СППР), основанная на описании целей и функций этой системы [2].
Процессы принятия решений напрямую связаны с различного рода неопределенностями. Для снятия таких неопределенностей одним из способов является экспертная оценка, позволяющая субъективно определить его предпочтения.
Лицо, принимающее решение исходит из эффективности возможных альтернатив, а так же прерогативе различных критериев определяющих те или иные свойства данного объекта. Процесс принятия решений облегчается путем формализации методов получения данных, алгоритмизации выработки решения, что хорошо поддерживается компьютерными технологиями.
Увеличение объема информации, усложнение решаемых задач, необходимость учета большого числа взаимосвязанных факторов и быстро меняющихся требований к решению настоятельно требуют использовать новый класс вычислительных систем - системы поддержки принятия решений (СППР).
Современные вычислительные системы, в которых существуют программные модули анализа больших массивов данных, позволяют расширить поиск альтернатив для принятия решения в оценке тех или иных свойств веществ и материалов.
При проведении рутинных анализов методами ВЭЖХ и ТСХ часто используются двойные, тройные и иногда кватернарные смеси из набора более чем 50 органических растворителей из класса ЛВЖ. Для жидкостной и твердофазной экстракции также применяются смеси органических растворителей. Ежедневная потребность в органических растворителях аналитических лабораторий, в которых используются экстракционные и жидкостнохроматографические методы разделения и анализа, может составлять несколько литров, не считая резервного их количества. Поэтому актуальность обеспечения пожарной безопасности в сфере прикладной аналитики весьма высока.
Изучены пожароопасные свойства индивидуальных органических растворителей и их водных растворов. Определяли температуру вспышки смесей по п. 4.5 ГОСТ 12.1.044-89. Для охлаждения смесей до -25 °С использовали 35 %-ный раствор К2СО3, выдержанный в морозильной камере.
Установлено, что с увеличением доли воды в водно-органических смесях их пожароопасность уменьшается. Однако характер увеличения температуры вспышки от концентрации воды имеет существенные отклонения от аддитивности, что необходимо учитывать при их практическом применении.
Зависимости ТВСП водно-органических смесей от объемной доли воды (VВ, %) адекватно описываются полиномом третьей степени (табл. 1): TВСП.=аwВ3+bwВ2+cwВ+d. Свободный коэффициент d равен ТВСП
модификатора. Для менее летучих и менее горючих модификаторов, чем ТГФ, наблюдается тенденция образования Б-образных зависимостей. С увеличением содержания воды до 20 % имеет место заметный рост температуры вспышки, затем вплоть до 40 % наблюдается плавное ее возрастание, а то и выход на плато, с последующим более резким возрастанием при wВ>40 %.
Изучено также влияние состава бинарных органических растворов, состоящих из неполярного гексана и полярных активных модификаторов (растворителей) на температуру их вспышки в открытом тигле. Эти смеси, с содержанием гексана более 50 % (об), применяются в нормально-фазовой ВЭЖХ и ТСХ, а также в жидкостной и твердофазной экстракции гидрофобных соединений.
Найдено, что зависимость температуры вспышки от состава этих смесей также адекватно описывается полиномом третьей степени (табл. 2): TВСП.=аw3+bw2+cw+d, где w - концентрация гексана, % (об).
Таблица 1
Эмпирические коэффициенты уравнения TВСП.=аwВ3+bwВ2+cwВ+d
Модификатор а Ь с d К2
Ацетонитрил 1x10-4 -0.013 0.57 8.0 0.999
Диоксан 5x10-4 -0.041 1.12 11.0 0.994
Изопропанол 1x10-4 -0.009 0.55 14.0 0.993
Тетрагидрофуран 0 0 0.10 -20.0 0.999
Этанол 3x10-4 -0.033 1.14 13.0 0.996
Таблица 2
Эмпирические коэффициенты уравнения (1) для смесей гексан -_модификатор и степень аппроксимации г2_
Модификатор а Ь с d г2
Диоксан -1x10-4 0,024 -1,51 11,0 0,999
Изопропанол -2x10-4 0,029 -1,72 14,0 0,999
Тетрагидрофуран (ТГФ) 7x10-6 -0,003 0,24 -20,0 0,974
Хлороформ -1x10-4 0,025 -1,93 32,8 0,999
Отметим, что свободный коэффициент d в гексансодержащих смесях равен температуре вспышки модификатора, за исключением системы гексан-хлороформ. В этом случае речь может идти о предельной температуре вспышки смеси, в которой содержится минимально возможное для вспышки количество горючего гексана. Для 30-100 % гексана зависимость ТВСП = А^) слабо зависит от природы модификатора и лимитируется преимущественно концентрацией гексана, что вероятно связано с относительно высоким парциальным давлением гексана в паровой фазе при отрицательных температурах, для молекул которого в жидкой фазе не характерны специфические межмолекулярные взаимодействия.
Найдено, что изученные смеси по пожарной опасности при концентрации гексана выше 50 % близки к чистому гексану, при более высоких концентрациях модификатора они располагаются в следующей последовательности: гексан - ТГФ < гексан - диоксан < гексан - изопропанол < гексан - хлороформ.
Следует отметить, что для системы гексан - ТГФ зависимость ТВСП = А^) проходит через максимум (ТВСП = -15 °С) в области близкой эквиобъемному составу w = 40-50 %. Таким образом, смеси гексан - ТГФ несколько менее пожароопасны, чем исходные индивидуальные компоненты. Наличие синергетического эффекта, приводящего к повышению температуры вспышки, нельзя объяснить изменением структуры бинарной жидкости, ибо реакция окисления происходит в газовой фазе. Для смеси гексан - ТГФ в области w = 54 % характерно явление азеотропии, когда состав жидкой и парообразной фазы одинаков и смесь кипит при температуре, ниже, чем ТКИП чистых компонентов (63 °С), а значит парциальное давление паров обоих растворителей соизмеримо и достаточно высоко. Возможно, стадия развития цепной реакции окисления в газообразной смеси гексана и тетрагидрофурана приводит к образованию интермедиатов, имеющих меньшую реакционную способность, чем в случае воспламенения индивидуальных паров (рис.1, 2).
Рис. 1. Зависимость ТВСП смесей «органический растворитель - вода» от объемной доли воды: 1 - этанол; 2 - изопропанол; диоксан; 4 - ацетонитрил; 5 - тетрагидрофуран
Рис. 2. Зависимость ТВСП смесей «органический растворитель - гексан» от объемной доли гексана: 1 - хлороформ; 2 - изопропанол; 3 - диоксан; 4 - ТГФ
Таким образом, ТВСП вспышки лимитируется, прежде всего, наличием и концентрацией в сольвенте наиболее пожароопасного компонента.
В результате обобщений собственных исследований и литературных данных выявлены основные параметры и правила, по которым предлагается находить оптимальные решения для конкретных аналитических лабораторий и установленных потребителем граничных условий, позволяющих минимизировать степень пожарной и экологической опасности лабораторных помещений.
Список использованной литературы
1. Долгоносов A.M., Прудковский А.Г. Программа адекватного моделирования Ionchrom - эффективное средство решения практических задач ионной хроматографии // Журн. аналитич. химии. 2002. - Т. 57. - №. 12. -С. 1276-1280.
2. Калач А.В. Температура вспышки бинарных растворителей для жидкостной хроматографии / А.В. Калач, О.Б. Рудаков, А.М. Черепахин, А.А. Исаев, Л.В. Рудакова // Конденсированные среды и межфазные границы. -2011. - Т. 13. - № 2 - С. 191-195.
ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СНЕЖНОЙ ЛАВИНЫ
А.С. Соловьев, заведующий кафедрой, д.т.н., доцент, А.В. Калач, заместитель начальника института по научной работе,
д.х.н., профессор
Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
С.Л. Карпов, доцент, Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Согласно накопленной за многие годы статистике, снежная лавина при встрече с автомобилями или поездами может вызывать их смещение или опрокидывание [1]. В обоих случаях лавина может существенно переместить транспортное средство (ТС) за пределы автодороги (либо рельсового пути) и привести к падению ТС в кювет сбоку от автодороги (рельсового пути), либо, в более опасном случае, к падению вниз по склону горы.
Современные методы компьютерного моделирования позволяют разработать математическую модель взаимодействия снежной лавины с транспортным средством, и на основе нее изучить характер взаимодействия лавины с транспортным средством, спрогнозировать вероятность переворота и смещения транспортного средства в различных случаях, предложить и оптимизировать меры, снижающие вероятность переворота и существенного смещения транспортного средства [2].
Наиболее опасной является ситуация поперечного действия лавины на ТС, при котором опрокидывание и смещение ТС вероятнее всего. В этом случае можно использовать двухмерную модель снежной лавины и ТС. При этом ТС можно рассматривать, как смещаемый и опрокидываемый объект, прямоугольной формы (в поперечном сечении), опирающийся в двух точках (колеса) на опорную поверхность. Инерционные параметры ТС (масса, момент инерции, положение центра тяжести) приводятся к рассматриваемому поперечному сечению.
