Розробка моделі нагріву резервуара з нафтопродуктом під тепловим впливом пожежі розливу

Автор(и)

  • Володимир Вікторович Олійник Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5193-1775
  • Олексій Євгенович Басманов Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6434-6575
  • Ігор Павлович Романюк Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0009-0004-1963-0755
  • Олександр Сергійович Рашкевич Головне управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Харківській області, Україна https://orcid.org/0009-0005-4374-4602
  • Ігор Вікторович Маловик Департамент запобігання надзвичайним ситуаціям апарату ДСНС України, Україна https://orcid.org/0009-0009-2319-9730

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309731

Ключові слова:

розлив горючої рідини, пожежа розливу, нагрів резервуара, тепловий потік

Анотація

Об'єктом дослідження є процес горіння рідини в розливі, а предметом дослідження – розподіл температури по стінці і покрівлі вертикального сталевого резервуара, що нагрівається під тепловим впливом пожежі розливу. Побудовано рівняння теплового балансу для стінки і покрівлі резервуара з нафтопродуктом. Припущення про малу товщину стінки і покрівлі резервуара відносно його лінійних розмірів дозволяє перейти до двовимірних диференціальних рівнянь параболічного типу. 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.

Із використанням методів теорії подібності побудовано оцінки коефіцієнтів конвекційного теплообміну зовнішньої поверхні резервуара з навколишнім повітрям і внутрішньої поверхні з пароповітряною сумішшю і рідиною в резервуарі в умовах вільної конвекції. Застосування метода скінчених різниць для розв’язання рівнянь теплового балансу дозволило отримати розподіл температур по поверхні резервуара в довільний момент часу. Показано, що величина коефіцієнта конвекційного теплообміну рідини на (1÷2) порядки перевищує відповідну величину для пароповітряної суміші. Внаслідок цього частина стінки, що розташована нижче рівня нафтопродукту, нагрівається до температури (80÷230) ºC в залежності від в’язкості рідини. Це відбувається незважаючи на те, що значення коефіцієнта взаємного опромінення досягає максимального значення на нижній частині стінки. З практичної точки зору це означає, що небезпечних значень температури може досягти частина стінки вище рівня нафтопродукту в резервуарі, і саме вона має охолоджуватися першочергово. Побудована модель нагріву резервуара також дозволяє визначити граничний час початку охолодження резервуара

Біографії авторів

Володимир Вікторович Олійник, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра пожежної і техногенної безпеки об'єктів та технологій

Олексій Євгенович Басманов, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

Науковий відділ з проблем цивільного захисту і техногенно-екологічної безпеки науково-дослідного центру

Ігор Павлович Романюк, Національний університет цивільного захисту України

Проректор по службі

Олександр Сергійович Рашкевич, Головне управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Харківській області

Начальник сектору

Сектор діловодства та архівної роботи центру забезпечення діяльності

Ігор Вікторович Маловик, Департамент запобігання надзвичайним ситуаціям апарату ДСНС України

Головний інспектор

Відділ нормативної та ліцензійної роботи управління пожежної безпеки

Посилання

  1. Raja, S., Tauseef, S. M., Abbasi, T., Abbasi, S. A. (2018). Risk of Fuel Spills and the Transient Models of Spill Area Forecasting. Journal of Failure Analysis and Prevention, 18 (2), 445–455. https://doi.org/10.1007/s11668-018-0429-1
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. Li, L., Dai, L. (2021). Review on fire explosion research of crude oil storage tank. E3S Web of Conferences, 236, 01022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123601022
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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.
  10. 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
  11. Liu, J., Li, D., Wang, Z., Chai, X. (2021). A state-of-the-art research progress and prospect of liquid fuel spill fires. Case Studies in Thermal Engineering, 28, 101421. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101421
  12. Abramov, Yu. O., Basmanov, O. Ye., Krivtsova, V. I., Salamov, J. (2019). Modeling of spilling and extinguishing of burning fuel on horizontal surface. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 4. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-4/16
  13. Sun, X., Huang, H., Zhao, J., Song, G. (2022). Experimental Study of the Effect of Slope on the Spread and Burning Characteristics of a Continuous Oil Spill Fire. Fire, 5 (4), 112. https://doi.org/10.3390/fire5040112
  14. 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
  15. Ji, J., Ge, F., Qiu, T. (2021). Experimental and theoretical research on flame emissivity and radiative heat flux from heptane pool fires. Proceedings of the Combustion Institute, 38 (3), 4877–4885. https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.05.052
  16. Oliinyk, V. (2023). Construction of the stochastic model of thermal radiation from a flammable liquid spill fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (125)), 25–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288341
  17. Nemalipuri, P., Singh, V., Das, H. C., Pradhan, M. K., Vitankar, V. (2023). Consequence analysis of heptane multiple pool fire in a dike. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 238 (5), 1811–1827. https://doi.org/10.1177/09544062231181813
  18. Nemalipuri, P., Singh, V., Vitankar, V., Das, H. C., Pradhan, M. K. (2023). Numerical prediction of fire dynamics and the safety zone in large‐scale multiple pool fire in a dike using flamelet model. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 102 (1), 11–29. https://doi.org/10.1002/cjce.25094
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. Basmanov, O., Maksymenko, M. (2022). Modeling the thermal effect of fire to the tank in the presence of wind. Problems of Emergency Situations, 35, 239–253. https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-35-18
  24. NAPB 05.02. Instruktsiya shchodo hasinnia pozhezh u rezervuarakh iz naftoiu i naftoproduktamy.
  25. Maksymenko, M. (2022). Model of tank roof heating under the influence of a fire in an adjacent tank. Problems of Emergency Situations, 36, 233–247. https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-36-18
  26. 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
  27. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Skliarov, S. (2017). Design of fire detectors capable of self-adjusting by ignition. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (9 (88)), 53–59. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108448
Розробка моделі нагріву резервуара з нафтопродуктом під тепловим впливом пожежі розливу

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-30

Як цитувати

Олійник, В. В., Басманов, О. Є., Романюк, І. П., Рашкевич, О. С., & Маловик, І. В. (2024). Розробка моделі нагріву резервуара з нафтопродуктом під тепловим впливом пожежі розливу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(10 (130), 21–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309731

Номер

Том 4 № 10 (130) (2024): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Volodymyr Oliinyk, Oleksii Basmanov, Ihor Romanyuk, Olexandr Rashkevich, Ihor Malovyk

Creative Commons License

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.