CC BY
9
УДК 624.131.4
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА «ПЕСЧАНЫЙ ГРУНТ - ГРАНУЛЫ ВСПЕНЕННОГО ПОЛИСТИРОЛА» ДЛЯ ОСНОВАНИЙ РЕЗЕРВУАРОВ МАРКИ РВС Грузин Андрей Васильевич, к.т.н., доцент каф. НГД
Ермаков Владимир Сергеевич, магистрант Омский государственный технический университет
Проблема теплового загрязнения окружающей среды в процессе добычи, транспорта и переработки жидких углеводородов не теряет своей актуальности при разработке новых месторождений в условиях Крайнего Севера. Решение данной проблемы видится в использовании композиционных материалов, которые бы обеспечили сокращение тепловых потерь до приемлемых величин. Задача сокращения тепловых потерь при хранении и транспорте жидких углеводородов носит многоплановый характер. С одной стороны, реологические свойства нефти и нефтепродуктов зависят от температуры [1-4]. С другой стороны, тепловыделение в окружающую среду приводит к растеплению грунтов оснований объектов нефтегазовой отрасли, что может привести к потере ими устойчивости. В настоящее время применительно к региональным грунтовым условиям продолжается поиск более совершенных решений подготовки оснований фундаментов. Для снижения тепловых потерь в грунты основания зданий и сооружений объектов нефтяной и газовой отраслей в условиях Крайнего Севера предлагается использовать композиционный материал на основе песка средней крупности с теплоизолирующими добавками. Стоит отметить тот факт, что введение в грунты искусственных добавок не должно ухудшать их деформационных свойств и тем самым обеспечивать необходимые условия устойчивости в течение всего срока эксплуатации [5,6].
В ходе начального этапа исследований, выполненных на базе студенческой научно-исследовательской лаборатории «Основания и фундаменты объектов нефтегазовой отрасли» Омского государственного технического университета, был установлен допустимый диапазон объёмной доли искусственных добавок вспенённого полистирола в композиционном материале «песчаный грунт - теплоизолирующие добавки» [7]. Искусственные добавки в количестве до 10 % (по объёму) практически не влияют на относительную вертикальную деформацию полученного материала для величин нагрузок, возникающих под днищем резервуаров для хранения нефти и продуктов её переработки в процессе их эксплуатации.
Для уточнения характера влияния искусственных добавок в виде гранул вспенённого полистирола в песчаный грунт на теплофизические свойства полученного композиционного материала, предлагается изготовить специализированный стенд (см. рисунок 1), состоящий из каркаса 3, обшитого утеплителем 2. Для предотвращения механических повреждений утеплитель 2 закрыт панелями 3. На дне стенда установлен регулируемый нагре-
t
4
ватель 6 мощностью 40 Вт. Для равномерного нагрева испытуемых образцов служит металлическая пластина 4, установленная на нагреватель 6.
Внутренняя перегородка 5 служит для одновременного испытания четырёх образцов композиционного материала (см. рисунок 2). Контроль изменения температуры открытой поверхности смеси осуществляется с помощью теплови-зионной камеры БЫЯ Е. Для оценки температуры и возможности равномерного нагрева исследуемых образцов материала «песчаный грунт -искусственные добавки» были проведены дополнительные исследования. После включения нагревателя 6, через установленные промежутки времени с помощью тепловизи-онной камеры фиксировалось изменение температуры металлической пластины 4 (см. рисунок 3). Полученные экспериментальные данные позволили оценить равномерность нагрева и определить максимальное значение температуры нагрева металлической пластины 4, которая составила порядка 50 °С. Анализ термограмм специализированного стенда позволил уточнить динамику нагрева металлической пластины.
Рисунок 3 — Термограммы специализированного стенда а - с выключенным нагревателем; б - через 10 минут после включения нагревателя
Таким образом, в ходе подготовительного этапа был разработан и изготовлен специализированный стенд для проведения лабораторных исследований влияния искусственных добавок на теплоизолирующие свойства грунтов оснований резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Конструкция стенда предусматривает одновременный нагрев до четырёх образцов композиционного материала «песчаный грунт - гранулы вспененного полистирола» до заданной температуры. Изменение температуры открытой поверхности исследуемого грунта фиксируется с помощью теп-ловизионной камеры. Используемое оборудование позволяет фиксировать изменение температуры с точностью до 0,1 °С. Ожидается, что изготовленный специализированный стенд позволит оценить степень влияния искусственных добавок в установленных количествах на теплоизолирующие свойства грунтов оснований резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.
Список литературы
1. Коршак, А. А. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов / А. А. Коршак, А. М. Шаммазов //. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005. - 528 с.
2. Biggar, K.W. Site Investigations of Fuel Spill Migration into Permafrost / K.W. Biggar, M. Haidar, M.Nahir, P.M. Jarrett // Journal of Cold Regions Engineering. - 1998. - № 12. -pp. 84-104.
3. White, T.L. The influence of soil microstructure on hydraulic properties of hydrocarbon-contaminated freezing ground / T.L. White, P.J. Williams // Polar Record. - 1999. - №192. -pp. 25-32.
4. Lu, Tao Numerical analysis of the heat transfer associated with freezing/solidifying phase changes for a pipeline filled with crude oil in soil saturated with water during pipeline shutdown in winter / Tao Lu, Kui-sheng Wang // Journal of Petroleum Science and Engineering. - 2008. - №62. - pp. 52-58.
5. Грузин, А. В. Грунтовые среды в условиях статического и динамического нагру-жения. Монография / А. В. Грузин, В. В. Грузин, Э. А. Абраменков. - Омск: Издательство ОмГТУ, 2009. - 135 с.
6. Абраменков, Д. Э. Технология и механизация подготовки оснований и устройства свайных фундаментов / Д. Э. Абраменков, А. В. Грузин, В. В. Грузин, Л. В. Нуждин. Под общ. ред. В. В. Грузина. - Караганда: Болашак-Баспа, 2002. - 264 с.
7. Gruzin, A.V. The Artificial Additives Effect to Soil Deformation Characteristics of Oil and Oil Products Storage Tanks Foundation / A.V. Gruzin, V.V. Tokarev, V.V. Shalai, Yu.V. Logunova // Procedia Engineering. - 2015. - №113. - pp. 158-168.
ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ДОБАВОК КАРБАМИДА НА ОГНЕТУШАЩУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НИЗКОКРАТНОЙ ПЕНЫ ИЗ ЛАУРИЛСУЛЬФАТА НАТРИЯ Дегаев Евгений Николаевич, аспирант (e-mail: degaev@inbox.ru) Национальный исследовательский московский государственный строительный университет, г.Москва, Россия
В данной статье рассматривается влияние карбамида на огнетуша-щую эффективность эталонного пенообразователя для испытания пено-генераторов. Результаты исследований показали, что добавки карбамида практически не влияют на основные параметры тушения углеводородов. Также выявлено, что для получения воспроизводимых результатов тушения модельного резервуара следует охлаждать свободную поверхность стенки водой.
Ключевые слова: огнетушащая эффективность, карбамид, лаурил-сульфат натрия, пенообразователь.
До настоящего времени для определения функциональных возможностей пеногенераторов пенообразователи выбирались произвольно, по усмотрению производителя. Но в связи с появлением спорных моментов по качеству и воспроизводимости генераторов пены, изготовленных на различных предприятиях, возник вопрос об использовании единого эталонного пенообразователя [1].
Лаурилсульфат натрия может выступать в качестве такого объекта, так как является индивидуальным веществом. Также известно, что данное вещество имеет ограниченную растворимость в водных растворах. Но приготовить его рабочий раствор не предоставляет особого труда. В качестве одного из компонента, который позволял бы лучше растворяться предлагалось использовать хорошо известную добавку - карбамид (мочевина). Карбамид заметно повышает огнетушащую эффективность воды, при тушении пожаров древесины. Карбамид часто добавляют в рецептуры пенообразователей, предназначенных для тушения нефтепродуктов.
Чтобы в дальнейшем не возникали вопросы, о том повышает ли карбамид огнетушащую эффективность пены при тушении пламени нефтепродуктов, в данной работе поставлена задача: провести экспериментальные исследования по тушению пламени гептана пеной низкой кратности по ме-
