+7 (812) 755-81-49
+7 (812) 946-37-01





Главная  Тушение пожаров нефти 

0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

тного слоя превысит 100 "С и по мере распространения вглубь большая зона эмульсии окажется перегретой по отношению к эмульгированной воде.

В результате произойдет вскипание капелек воды и из резервуара начнет изливаться вспененная нефть.


Рис. 1.7. Выброс нефти, повлекший загорание соседних резервуаров, находящихся в одном обваловании »

Как выброс, так и вспенивание нефти резко осложняют процесс тушения пожара, поэтому, когда горит нефть, необходимо предпринимать энергичные меры для охлаждения резервуара, но при этом всячески следует избегать попадания воды на разогретую поверхность горючего.

Прогноз периода времени, в течение которого гомотермический слой (ГТС) достигает уровня подтоварной воды или воды, введенной в резервуар в процессе тушения пожара, базируется на анализе тепловых потерь в окружающую среду, через боковую поверхность резервуара. Впервые этот вопрос был рассмотрен в работе В. И. Блинова [1].

Из экспериментов может быть определена начальная линейная скорость прогревания нефти в процессе горения, а также массовая

скорость выгорания. Размер резервуара, уровень горючего и под-1Х)варной воды, как правило, известны уже в начале пожара.

Для прогноза необходимо определиться с долей поверхности резервуара, охлаждаемой водой.

Вывод расчетного соотношения зависимости толщины гомотермического слоя от времени горения предусматривает анализ тепловых потоков, поступающих от пламени к поверхности горящей нефти, и рассеиваемых в окружающую среду.

Упрошенная схема теплообмена и образования гомотермического слоя при горении нефти в стальном вертикальном резервуаре представлена на рис. 1.8.



* теплота * испарения mQ.

Гомрлвоыичеошислоит-180 о

, Нефть -

агРо (Тя-То)

вода


Рис. 1 8. Схема теплообмена и образования гомотермического слоя при горении нефти в резервуаре



На схеме представлены ситуации, когда вода собирается на металлических листах разрушенной при взрыве конической крыши или на поверхности затонувшего понтона или плавающей крыши. В этом случае время выброса нефти предсказать очень трудно. Если горение нефти происходит с открытой поверхности, например, при сбросе конической крыши из-за взрыва паровоздушной смеси, то можно попытаться оценить время наступления этого явления.

Тепловой поток от факела пламени - qT расходуется в основном на испарение нефти и формирование потока горючих паров в зону горения. Рассеивание тепла боковой поверхностью металлического резервуара пропорционально толщине гомотермическо го слоя - h.

Тепло, расходуемое на испарение нефти, определяется произведением массовой скорости выгорания (испарения) - т и удельной теплоты испарения - Q.

Запишем исходное соотношение

q, = mQ, + uJ„pC(T„- TJ + a,F,(T„- TJ + af,(T„-TJ, (1.1) где - поток тепла от факела пламени к поверхности жидкости в резервуаре, Джс; т - массовая скорость испарения ГЖ. кгс; т = u„-F„; Q„ - удельная теплота испарения, Дж-кг; U„ - скорость прогрева жидкости, м-с; Um - удельная скорость выгорания (испарения), кг-м"-с"; - поверхность ГЖ в резервуаре, м; 7„, Тд - температура поверхности ГЖ при горении и начальная температура ГЖ, равная температуре окружающей среды. К; р - плотность ГЖ, кг-м"; С - теплоемкость ГЖ, Дж-кг"-К"; а,, - коэффициенты теплопередачи через стенку резервуара и от гомотермического слоя вглубь ГЖ, Дж-м-сК; Fg - боковая поверхность ГТС, м; R - радиус резервуара, м; = 2nRh.

Величина U„ - переменная, выразим ее в явном виде Vidhldr, где h - толщина гомотермического слоя, м.

В уравнении (1.1) перенесем постоянные во времени члены в левую часть уравнения, обозначим

получим

Ч-иУг.Р,й„-(хМт„-То)= F.pCAT f + InRaATh. (1.2)

Обозначим левую часть через д; получим исходное дифференциальное уравнение, описывающее зависимость кот г

F,pCAT = q-2KRaATh, dh

а - = д-вп , dz

(1.3) (1.4)

где а = pFCAT,

в = 2лКаЛТ.

Решением уравнения при начальных условиях г=0, h = 0.

является соотношение

а. а в q-eh

Введем обозначение:

а pCR ~ в " 2а~

Выразим h из уравнения (1.5)

(1 5)

(1.6)

(1.7)

при X °°

h = h = а/в это максимальное значение h. Найдем производную dh/dr:

(dh\

Очевидно, при гО

" а а

(1.8)

(1.9)

где и„ - начальная скорость прогрева жидкости, м-с" Из соотношения (1.9) получим формулу для расчега величины д:



q=a-U„. (1.10)

В формуле (1.4) дробь под логарифмом разделим на в, предварительно заменив q на а-U„ получим:

Т = Тп In--s-- = In-

в в

Аналогично упростим формулу (1.7)

h = h

1-е"

(1.11)

(1.12)

(1.13)

Формулы (1.11) и (1.13) описывают динамику изменения толщины гомотермического слоя и могут быть использованы для прогнозирования времени выброса нефтепродукта при длительном пожаре. Применимость соотношения (1.11) ограничивается условием

h, т. е. максимально возможная толщина гомотермического слоя должна быть существенно больше толщины слоя горючего в резервуаре.

Численные значения коэффициента теплоотдачи на границе «резервуар - воздух» а, можно определить из критериального соотношения для свободной турбулизованной конвекции воздуха около нагретой стенки [2]

Ш = {)МСгРгУ\ (1.14)

где Рг = 0,75, откуда

ч1/3

1 = 0,09Я

(1.15)

где A = 3,9BT-M--K-;v = 40.10-«M4-;g = 9,8 и-с-;а= 10 Вт-м.К.

В общем случае координата основания гомотермического слоя будет определяться как прогреванием ГЖ, так и понижением уровня жидкости в результате ее выгорания.

Для определения времени до наступления выброса нефтепродукта используются два соотношения.

При условии

К » Н или xj>> H(xJ = h„).

г = Го In

"о о

(1.16)

T=pCR/2a, (1.17)

при /г„ » Я

К = тМ~е-"). (1.18)

Сопоставим результаты теоретического прогноза с экспериментом.

При горении бензина {р = 700 кг-м С = 2-10 Дж-кг-К") в резервуаре диаметром 26 м в условиях свободного горения и при охлаждении стенок резервуара водой, если уровень горючего в резервуаре составляет Н = 9,5 м, толщина слоя воды под горючей жидкостью 0.5 м, скорость выгорания бензина = 6,0-10 мс, скорость прогревания в начальный момент времени F„= 1,8-10 м-с".

Коэффициент теплоотдачи в условиях свободного горения а= ЮВт-м-К, а = 730Вт-м-К-.

Для определения времени до наступления момента выброса в условиях свободного горения воспользуемся формулой

(1.19)

Г = Гц In

Но прежде покажем, что /i„ >> Я. Рассчитаем величину

T„ = pCR/2a,; т„= 700-2 10-13/2.10 = 0,91-10" с. = r„V~ 0,91.10"•l,8•10-= 163 м, т. е.

т = 0,9110Мп =0,91 10.0,06 = 164.

163-12

Следовательно, если нет обрушений кровли, то выброс нефти произойдет от физического взрыва перегретой донной воды через 16 часов с начала пожара.

2 Заказ 1592



0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

© 2007 RCSZ-TCC
Телеком оборудование
Поддержка сайта:
rcsz-tcc.ru@r01-service.ru
+7(495)795-01-39, номер 607919