+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

процесса тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах (рис. 7.2-7.5).

В работах Блинова-Худякова-Реутта [2-4] был научно обоснован процесс тушения тяжелых нефтей в резервуарах способом перемешивания горючей жидкости потоком сжатого воздуха. Перемешивание ПОЗВО.ПЯЛО снизить температуру горючего на поверхности ниже температуры вспышки и таким образом ликвидировать горение.

Использовать эту же методологию для тушения ЛВЖ не представляется возможным. Тем не менее, благодаря анализу процессов перемешивания жидкости, проведенному в этих работах, удается представить картину влияния на процесс тушения высоты слоя горючего, диаметра резервуара и количества вводов для подачи пены.


Рис. 7.2 Тушение пожара нефти в резервуаре подслойным способом

Расчетные соотношения для определения скорости движения поверхностного слоя и восходяшего потока нефтепродукта были заимствованы из работ Блинова-Худякова- Реутта (1960-1972 гг.).

Запишем уравнение материального баланса и оценим влияние поверхностного и объемного потоков горючей жидкости на его составляющие:

dm = dm + dm„ + dm , (7.1)

где: dm, dm, dm„, dm - элементарные приращения пены, соответствующие ее подаче, термическому разрушению, накоплению и поглощению.

Для решения дифференциального уравнения необходимо в явном виде выразить все его составляющие:

dm = qdx , (7.2)

dm = Updr , (7.3)

dm, = phSjdQ . (7.4)


Рис. 7.3. Горения нефти в резервуаре РВС-5000 прекращено, при этом часть поверхности нефти покрыта водной пленкой, стабилизированной фторированными веществами

Интенсивность термического разрушения пены, с учетом влияния загрязнения пены, может быть определена в соответствии с работой [13].

dm, = С/Д1 - e)S„dT, (7.5)

при этом:

U.-UMJsQ., (7.6)

где: д - удельный расход пены, кг/м; U„ - удельная скорость термического разрушения пены; Up - удельная скорость поглощения пены, кг/м/см; F„ - объем горючей жидкости в резервуаре; Л - средняя высота пенного слоя; lf„ - удельная массовая скорость



льная теп-о, кДж/кг-

выгорания в стационарном режиме, кг/mVc; Q, - удельная лота нагревания и испарения ЛВЖ и ПАВ соответственно, кДж/кг-Z - коэффициент формы пузырьков пены; Ц - удельная скорость поглощения пены, кг/м7с; т - плотность пены, кг/м; т - степень покрытия поверхности горючего пеной, т = S/S; - площадь поверхности, покрытой пеной, м; S, - площадь поверхности нефтепродукта в резервуаре, м; Sp - площадь поглощения пены, м.


Рис. 7.4. Тушение пожара нефти в резервуаре РВС-5000 подслойным способом подачи низкократной пены. На поверхностиЛ нефти создан слой низкократной пены ™

Детальный анализ процесса тушения показывает, что формирующийся пенный слой, в своей основной массе, остается неподвижным, но непрерывно достраивается по контуру, всплывающими и движущимися к нему частицами пены. Таким образом, плошадь под пеной становится все больше и складывается впечатление, что пена непрерывно продвигается, покрывая поверхность горючего (рис. 7.6). Л

Суммарная толщина пенного слоя в момент тушения - h опре- Щ деляется вкладом ее составляющих, которые зависят от структуры пены - /г„, высоты «буруна» - и скорости встречного движения поверхностного слоя нефтепродукта к пене - /г„.

Полагая, что пенный слой в целом остается неподвижными и достраивается за счет порций пены (рис. 7.7), подходящей с потоком J


Рис. 7.5. Начало тушения пожара нефти в резервуаре РВС-5000 подачей низкократной пены под слой нефти

к его кромке, запишем уравнение отражающее равенство сил. приложенных к наружной кромке пенного слоя:

F„F,F = 0, (7.7)

где: F, F, F - силы трения пенного слоя, давление столба пены и поверхностное давление по периметру смачивания пены и ГЖ.

Рис. 7.6. Схема процесса формирования пенного слоя на поверхности углеводорода при наличии интенсивного движения жидкости





Причем

(формула Блаузиуса)

Fh=Pfghtga, (7.9)

F = 2nR[o,- (аг + а,.,)] , (7.10)

где; а,, и а, 2 - величины поверхностных натяжений горючего, раствора пенообразователя с воздухом и межфазное натяжение на границе горючего и раствора пенообразователя соответственно. мН/м; /3 - константа; т,г - вязкость и плотность жидкости; L - длина; и - скорость потока; а - угол наклона поверхности в направлении буруна; W - скорость поверхностного движения горючего, м/с; h - средняя толщина пенного слоя, и; R - радиус наружной кромки пены, м.


Рис. 7.7. Структура пенного слоя при подслойном способе пода чи низкократной пены в резервуар РВС-5000


Величина поверхностного давления влияет на кинетику и общее время процесса формирования пенного слоя вплоть до полного покрытия поверхности пеной. В момент тушения вся поверхность горючего покрыта пеной, поэтому влиянием поверхностного давления при определении конечной толшины пенного слоя можно пренебреч

Из формулы (7.5) с учетом соотношений (7.8), (7.10) и выражения угла наклона (рис. 7.6.) через высоту буруна, а также, учитывая выводы Блинова-Худякова о линейной зависимости скорости движения поверхностного слоя от расстояния до буруна, получим выражение для оценки геометрической толщины пенного слоя:

, = a;5(h„ + hb + h„)/r,-, (7.11)

о- ,

при этом

a, = rgSXwJrf\ (7.12)

K = FJrjg, (7.13)

где h„ - минимальная толшина пенного слоя: /у - предельное напряжение сдвига пены; Vf- плотность пены; - плотность углеводорода; 5„, г„ - площадь и приведенный радиус исходной поверхности; - максимальная скорость движения жидкости.

Из формулы следует, что средняя толщина пенного слоя зависит от площади, покрытой пеной. Поскольку процесс покрытия поверхности горючего пеной сопровождается непрерывным увеличением средней толщины пенного слоя, то к моменту тушения этот параметр достигнет максимальной величины. Это связано с постепенным нарастанием суммарной силы трения поверхностного потока жидкости об основание пенного слоя.

Скорость движения жидкости в поверхностном слое зависит от расхода пены, высоты уровня горючего и диаметра резервуара. Эта взаимосвязь бьша выявлена в работах Реутта и Петрова [4]. Причем, их интересовала величина, обратная скорости - время пробега элемента жидкости от центра буруна до края резервуара. Используя результаты работ [4], можно получить расчетные соотношения для определения высоты буруна и скоростной составляющей высоты пенного слоя.

Высоту буруна жидкости рассчитыва/ш по формуле:

hb = b,<-H«. (7.14)

Формула (7.14) также получена на основе соотношений, предложенных в работе [2-4].

Если пенообразователь не обеспечивает водному рабочему раствору возможность самопроизвольного растекания по горючему, т. е. поверхностное натяжение раствора больше или равно поверхностному натяжению нефтепродукта, то, при подъеме, пена частично захватывает горючее и геометрическая толщина пенного слоя не будет соответствовать толщине слоя, необходимого для тушения пожара.

Чем больше горючей жидкости вовлекается в контакт с пеной, тем выше степень ее загрязнения. Интенсивность процесса сорбции нефтепродукта пропорциональна суммарной площади поверхности пены.



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