Расположенного рядом с горящим резервуаром

Опасными конструктивными элементами резервуара, расположенного рядом с горящим резервуаром, которые могут быть нагреты до температуры самовоспламенения, и послужить источником зажигания взрывоопасной паровоздушной смеси, являются:

o участок стенки облучаемого резервуара, расположенный по нормали к основанию факела пламени;

o дыхательный или предохранительный клапан (из конструкции клапана следует установить, что при нагреве стенки клапана до температуры самовоспламенения пламя способно распространиться вовнутрь резервуара по горючей паровоздушной смеси);

o пенокамера при наличии негерметичности между ее корпусом и внутренней полостью резервуара;

В качестве элемента конструкции принимаем участок стенки облучаемого пожаром резервуара, расположенный по нормали к основанию факела пламени.

Плотность падающего теплового потока

от факела горящего резервуара на элемент конструкции

рядом расположенного резервуара

Плотность падающего теплового потока от факела горящего резервуара на элемент конструкции облучаемого резервуара, расположенной по нормали к основанию факела пожара, Вт× м^-2

      q_w = q_ф j _н.                             (5.3)

 

Коэффициент облученности j_н для элементарной площадки соседнего резервуара, расположенного по нормали к основанию факела пламени, определяем на основании расчетной схемы, показанной на рис. 5.3, по формуле

 

   (5.4)

 

где                                 B₁ = x₁/2y₁ ;                                                                   (5.5)

 

C₁ = h_ф/y₁.                                                  (5.6)

Рис. 5.3. Расчетная схема к определению температуры элемента конструкции РВС, расположенного

рядом с горящим РВС:

1 - горящий РВС; 2 - соседний РВС; dF_w - элемент конструкции резервуара, расположенный по нормали к основанию факела пламени;

l_р - расстояние между резервуарами; y₁ - расчетное расстояние между пламенем и элементарной площадкой с учетом фактора видимости; x₁- расчетная ширина пламени с учетом фактора видимости

 

Значения x₁ и y₁ (см. рис. 5.3) определяют по следующим формулам:

 

                                                 (5.7)  

 

                                                      (5.8)

 

Возможность и продолжительность нагрева

элемента конструкции резервуара до температуры самовоспламенения

 

Максимальная температура элемента конструкции резервуара

 

                                (5.9)

 

где t_f – температура окружающей среды, ^оС.

Если выполняется условие

 

                                                         (5.10)

 

то делают заключение о том, что элемент конструкции облучаемого резервуара может послужить источником зажигания, и определяют текущую температуру.

Коэффициент теплоотдачи, Вт× м^-2× К^-1.

 

   .                             (5.11)

 

Температура элемента конструкции через t, с, облучения, ^oC,

 

                                         (5.12)

 

где c_w - теплоемкость материала конструкции, Дж× кг^-1× К^-1 (для стали,
c_w = 500 Дж× кг^-1× К^-1); r_w - плотность материала конструкции, кг× м^-3 (для стали, r_w = 7800 кг× м^-3); d_w - толщина стенки резервуара, м.

Температура поверхностного слоя ЛВЖ в РВС,

Расположенном рядом с горящим РВС

 

В основу формирования нагретого поверхностного слоя ЛВЖ в резервуаре, расположенном рядом с горящим резервуаром положена следующая модель.

Тепловой поток от факела пламени приводит к интенсивному нагреву боковой поверхности соседнего резервуара, расположенного рядом с горящим. В пристенном пограничном слое появляются подъемные силы (рис. 5.4), которые заставляют слой более нагретой ЛВЖ подниматься вдоль корпуса резервуара и растекаться по поверхности основной массы ЛВЖ. Это существенно влияет на температуру поверхностного слоя ЛВЖ.

Одновременно к этому всплывшему слою ЛВЖ передается тепло от стенок, ограничивающих газовое пространство резервуара, от крыши и парового пространства. В процессе теплообмена поверхностный слой ЛВЖ отдает часть тепла на испарение жидкости, а также нижележащим слоям путем теплопроводности. Часть тепла в этом сложном теплообмене отдается в окружающий воздух, а также основной массе ЛВЖ путем частичного смешивания при всплывании.

 

Рис. 5.4. Схема гидродинамических и тепловых потоков,

формирующих нагретый поверхностный слой:

 

Q₁ - количество тепла, получаемого поверхностным слоем от теплообмена с облучаемой стенкой, которая контактирует с ЛВЖ; Q₂ - количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ от теплообмена с облучаемой стенкой, ограничивающей газовое пространство резервуара; Q₃ - количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ от теплообмена с крышей резервуара; Q₄ - количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ от теплообмена с паровоздушной средой газового пространства резервуара; Q₅ - количество тепла, затрачиваемого на изменение внутренней энергии (повышение температуры) поверхностного слоя ЛВЖ; Q₆ - количество тепла, теряемого на испарение ЛВЖ; Q₇ - количество тепла, передаваемого от поверхностного слоя ЛВЖ к нижележащим слоям ЛВЖ посредством теплопроводности; Q₈ - количество тепла, отдаваемого от поверхностного слоя ЛВЖ основной массе ЛВЖ путем частичного смешивания; Q₉ - количество тепла, отдаваемого от поверхностного слоя ЛВЖ в окружающий воздух

 

Количество тепла,

подводимого к поверхностному слою ЛВЖ  

 

1) Количество тепла, выносимое на поверхность ЛВЖ пограничным всплывающим тепловым слоем ЛВЖ от теплообмена с облучаемой стенкой, которая контактирует с ЛВЖ, определяют в следующей последовательности:

o коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой стенки, контактирующей с ЛВЖ (рис. 5.5):

 

;            (5.13)

 

Рис. 5.5.

Расчетная схема

 

h_р - высота РВС; h_ж - уровень взлива ЛВЖ; d_р - диаметр РВС; l_р - расстояние между РВС; h_ф - высота факела; y₂ - расчетное расстояние между пламенем и облучаемой площадкой с учетом фактора видимости; х₂ - расчетная ширина c учетом фактора видимости

 

o вспомогательные величины, необходимые для расчета коэффициента облученности, определяют по формулам

 

;                                        (5.14)

 

;                                            (5.15)

^o площадь облучаемой стенки резервуара, м², ограничивающей жидкость,

f₁ = x₂ h_ж ;                                              (5.16)

 

o количество тепла, выносимое на поверхность ЛВЖ вдоль нагретой стенки пограничным всплывающим тепловым слоем, в единицу времени, Вт

Q₁ = 0, 86 q_ф j ₁   f₁.                                    (5.17)

 

2) Количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с облучаемой стенкой, ограничивающей газовое пространство, определяют в следующей последовательности:

o коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой стенки, ограничивающей газовое пространство резервуара (см. рис. 5.5),

 

;   (5.18)

 

o площадь облучаемой стенки резервуара, м², ограничивающей газовое пространство,

f₂ = x₂ (h_р - h_ж);                                   (5.19)

 

o количество тепла, получаемое поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с облучаемой стенкой, в единицу времени, Вт

 

Q₂ = 0, 47 q_ф j ₂ f₂.                                 (5.20)

 

3) Количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с крышей облучаемого резервуара, в единицу времени определяют в следующей последовательности:

o коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой крыши резервуара (см. рис. 5.5)

 

;        (5.21)

 

o вспомогательные величины В₂ и С₂ рассчитывают по формулам

 

;                                      (5.22)

;                                           (5.23)

o площадь крыши резервуара принимают равной площади поверхности зеркала испарения ЛВЖ, м²,

                             ;                                            (5.24)

o количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ от теп­лообмена с крышей облучаемого резервуара, в единицу времени, Вт

Q₃ = 0, 28 q_ф j₃ f₃.                                 (5.25)

 

Температура поверхностного слоя ЛВЖ

 

Температуру поверхностного слоя ЛВЖ, ^оС, через t, с, облучения определяют по формуле

 

, (5.26)

 

где c_п - теплоемкость паровоздушной смеси, Дж× кг-1× К-1. При отсутствии справочных данных допускается принимать с_п = 1010 Дж× кг-1× К-1;

r_п - плотность паровоздушной смеси, кг× м ^-3. При отсутствии справочных данных допускается принимать r_п = 1, 21 кг× м ^-3;

c_ж - теплоемкость ЛВЖ, Дж× кг^-1× К^-1. При отсутствии справочных данных допускается принимать с_ж = 2000 Дж× кг^-1× К^-1;

r_ж - плотность ЛВЖ, кг× м ^–3 ;

t_ж – температура основной массы ЛВЖ в резервуаре, ^оС;

h_р – высота резервуара, м;

h_ж – уровень взлива ЛВЖ в резервуаре, м.

По результатам экспериментальных исследований, выполненных в Академии ГПС МЧС России, среднее значение приведенного коэффициента теплоотдачи a_пр составило 33, 6 Вт× м× ^-2× К^-1, а характерная толщина теплового поверхностного слоя d_ж = 0, 053 м.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: