Розробка моделі охолодження водою резервуара з нафтопродуктом в умовах пожежі
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313827Ключові слова:
розлив горючої рідини, пожежа розливу, нагрів резервуара, тепловий потікАнотація
Об'єктом дослідження є процес горіння рідини в розливі, а предметом дослідження – розподіл температури по стінці вертикального сталевого резервуара при його нагріві під тепловим впливом пожежі і охолодженні водою. Побудовано систему рівнянь, що описує охолодження водою стінки вертикального сталевого резервуара в умовах теплового впливу пожежі розливу горючої рідини. Система складається з рівняння теплового балансу для стінки резервуара, рівняння теплового балансу для водної плівки, що стікає по стінці, і рівняння балансу маси для водної плівки. Рівняння враховують променевий теплообмін з полум’ям, навколишнім середовищем, внутрішнім простором резервуара, а також конвекційний теплообмін з навколишнім повітрям, пароповітряною сумішшю і рідиною всередині резервуара, а також між водною плівкою і стінкою. Сумісне розв’язання системи рівнянь дозволяє визначити розподіл температури по стінці резервуара і водній плівці в довільний момент часу, а також визначити товщину і швидкість стікання водної плівки у певній точці.
Для розв’язання системи рівнянь теплового і масового балансу було застосовано метод скінчених різниць. Показано, що недостатня інтенсивність подачі води на охолодження призводить до википання води із плівки, внаслідок чого температура стінки на таких ділянках може досягати 300 ºC. Затримка з подачею води, навіть при достатній інтенсивності, здатна призвести до встановлення плівкового режиму кипіння. В такій ситуації відбувається відкидання водної плівки від стінки, внаслідок чого частина стінки нижче зони плівкового кипіння залишається без охолодження. Практична значущість побудованої моделі полягає в можливості визначення необхідної інтенсивності подачі води на охолодження резервуара і граничного часу початку охолодження.
Посилання
- Yang, R., Khan, F., Neto, E. T., Rusli, R., Ji, J. (2020). Could pool fire alone cause a domino effect? Reliability Engineering & System Safety, 202, 106976. https://doi.org/10.1016/j.ress.2020.106976
- Migalenko, K., Nuianzin, V., Zemlianskyi, A., Dominik, A., Pozdieiev, S. (2018). Development of the technique for restricting the propagation of fire in natural peat ecosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (91)), 31–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121727
- Vasilchenko, A., Otrosh, Y., Adamenko, N., Doronin, E., Kovalov, A. (2018). Feature of fire resistance calculation of steel structures with intumescent coating. MATEC Web of Conferences, 230, 02036. https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002036
- Abdolhamidzadeh, B., Abbasi, T., Rashtchian, D., Abbasi, S. A. (2011). Domino effect in process-industry accidents – An inventory of past events and identification of some patterns. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 24 (5), 575–593. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2010.06.013
- Amin, Md. T., Scarponi, G. E., Cozzani, V., Khan, F. (2024). Improved pool fire-initiated domino effect assessment in atmospheric tank farms using structural response. Reliability Engineering & System Safety, 242, 109751. https://doi.org/10.1016/j.ress.2023.109751
- Reniers, G., Cozzani, V. (2013). Features of Escalation Scenarios. Domino Effects in the Process Industries, 30–42. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-54323-3.00003-8
- Kustov, M. V., Kalugin, V. D., Tutunik, V. V., Tarakhno, E. V. (2019). Physicochemical principles of the technology of modified pyrotechnic compositions to reduce the chemical pollution of the atmosphere. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 1, 92–99. https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-122-1-92-99
- Popov, O., Iatsyshyn, A., Kovach, V., Artemchuk, V., Kameneva, I., Taraduda, D. et al. (2020). Risk Assessment for the Population of Kyiv, Ukraine as a Result of Atmospheric Air Pollution. Journal of Health and Pollution, 10 (25). https://doi.org/10.5696/2156-9614-10.25.200303
- Loboichenko, V., Strelec, V. (2018). The natural waters and aqueous solutions express-identification as element of determination of possible emergency situation. Water and Energy International, 61 (9), 43–50. Available at: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/10156
- Paula, H. M. (2023). Insights from 595 tank farm fires from around the world. Process Safety and Environmental Protection, 171, 773–782. https://doi.org/10.1016/j.psep.2023.01.058
- Guo, Y., Xiao, G., Wang, L., Chen, C., Deng, H., Mi, H. et al. (2023). Pool fire burning characteristics and risks under wind-free conditions: State-of-the-art. Fire Safety Journal, 136, 103755. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.103755
- Wang, M., Wang, J., Yu, X., Zong, R. (2023). Experimental and numerical study of the thermal response of a diesel fuel tank exposed to fire impingement. Applied Thermal Engineering, 227, 120334. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120334
- Abramov, Y., Basmanov, O., Oliinik, V., Khmyrov, I., Khmyrova, A. (2022). Modeling the convective component of the heat flow from a spill fire at railway accidence. EUREKA: Physics and Engineering, 6, 128–138. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002702
- Kovalov, A., Otrosh, Y., Rybka, E., Kovalevska, T., Togobytska, V., Rolin, I. (2020). Treatment of Determination Method for Strength Characteristics of Reinforcing Steel by Using Thread Cutting Method after Temperature Influence. Materials Science Forum, 1006, 179–184. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.179
- Abramov, Y. A., Basmanov, O. E., Salamov, J., Mikhayluk, A. A. (2018). Model of thermal effect of fire within a dike on the oil tank. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 95–101. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/12
- Oliinyk, V., Basmanov, O., Romanyuk, I., Rashkevich, O., Malovyk, I. (2024). Building a model of heating an oil tank under the thermal influence of a spill fire. Ecology, 4 (10 (130)), 21–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309731
- Wu, Z., Hou, L., Wu, S., Wu, X., Liu, F. (2020). The time-to-failure assessment of large crude oil storage tank exposed to pool fire. Fire Safety Journal, 117, 103192. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.103192
- Elhelw, M., El-Shobaky, A., Attia, A., El-Maghlany, W. M. (2021). Advanced dynamic modeling study of fire and smoke of crude oil storage tanks. Process Safety and Environmental Protection, 146, 670–685. https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.12.002
- Saber, A., El-Nasr, M. A., Elbanhawy, A. Y. (2022). Generalized formulae for water cooling requirements for the fire safety of hydrocarbon storage tank farms. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 80, 104916. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2022.104916
- Abramov, Y., Basmanov, O., Salamov, J., Mikhayluk, A., Yashchenko, O. (2019). Developing a model of tank cooling by water jets from hydraulic monitors under conditions of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (97)), 14–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154669
- Vorontcov, E. G., Tananaiko, Iu. M. (1972). Teploobmen v zhidkostnykh plenkakh. Kyiv: Tekhnika, 194.
- Shafiq, I., Hussain, M., Shafique, S., Hamayun, M. H., Mudassir, M., Nawaz, Z. et al. (2021). A comprehensive numerical design of firefighting systems for onshore petroleum installations. Korean Journal of Chemical Engineering, 38 (9), 1768–1780. https://doi.org/10.1007/s11814-021-0820-6
- Abramov, Y., Basmanov, O., Oliinik, V., Khmyrov, I. (2022). Justifying the experimental method for determining the parameters of liquid infiltration in bulk material. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (118)), 24–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.262249
- Ramsden, N., Abusaieda, K. A. M. (2017). A study of water cooling using different water application techniques to protect storage tank walls against thermal radiation. Process Safety and Environmental Protection, 109, 577–598. https://doi.org/10.1016/j.psep.2017.04.009
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Oleksii Basmanov, Volodymyr Oliinyk, Kostiantyn Afanasenko, Oleksandr Hryhorenko, Yaroslav Kalchenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
