Розробка моделі вибору інтенсивності подачі води на охолодження резервуара при пожежі

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
  • Ольга Станіславівна Шевченко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-2106-5009
  • Анастасія Олегівна Хмирова Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-0680-7505
  • Іван Іванович Рущак Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0009-0008-5714-9224

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.323197

Ключові слова:

пожежа розливу, нагрів резервуара, тепловий потік, охолодження водою, оптимізація

Анотація

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. Традиційний підхід до охолодження водою вертикальних сталевих резервуарів з нафтопродуктами під час пожежі базується на охолодженні стінки вздовж всього півпериметра з боку пожежі. Натомість пропонується охолоджувати лише ту частину стінки резервуара, що нагрівається вище певного граничного значення. При цьому інтенсивність подачі води на охолодження обирається такою, щоб температура стінки резервуара не перевищувала цього значення. Запропонований підхід спирається на систему рівнянь, що складається з рівняння теплового балансу для стінки резервуара, рівнянь балансу тепла і маси для водної плівки, що стікає по стінці резервуара. Вказані рівняння враховують теплообмін випромінюванням і конвекцією з пожежею і навколишнім середовищем. Побудовано задачу оптимізації, критерієм якої є мінімум витрат води, а обмеженням – не перевищення температурою стінки заданого граничного значення.

Розроблено алгоритм визначення оптимальної інтенсивності подачі води на охолодження стінки резервуара. На першому етапі визначається достатня інтенсивність подачі води, що забезпечує не перевищення температурою стінки граничного значення. На другому етапі методом дихотомії визначається мінімальна можлива інтенсивність, при якій вказана умова залишається виконаною. На прикладі з горінням розливу дизельного пального показано, що застосування запропонованого підходу дозволяє скоротити витрати води на охолодження резервуара майже в 3,5 рази. Це, в свою чергу, означає зменшення кількості залученої техніки і особового складу для локалізації і ліквідації пожежі

Біографії авторів

Володимир Вікторович Олійник, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент, начальник кафедри

Кафедра автоматичних систем безпеки та інформаційних технологій

Олексій Євгенович Басманов, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник

Науково-дослідна лабораторія пожежної та техногенної безпеки

Ольга Станіславівна Шевченко, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук

Анастасія Олегівна Хмирова, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат наук з державного управління, викладач методист

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. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. Li, Y., Meng, Y., Song, X., Zhang, L., Shuai, J. (2024). Modelling study of the spread of liquid fuel spill fires using shallow water equations. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 87, 105227. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2023.105227
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. Basmanov, O., Oliinyk, V., Afanasenko, K., Hryhorenko, O., Kalchenko, Y. (2024). Building a model of oil tank water cooling in the case of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (131)), 53–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313827
  15. 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
  16. 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
  17. Saber, A., Abo El-Nasr, M., Elbanhawy, A. Y. (2021). Assessment of Cooling Water and Spacing Sensitivities for Fire Propagation Prevention in Cylindrical Fuel Tank Farms. Journal of Failure Analysis and Prevention, 21 (5), 1808–1820. https://doi.org/10.1007/s11668-021-01236-1
  18. Voroncov, E. G., Tananayko, Yu. M. (1972). Teploobmen v zhidkostnyh plenkah. Kyiv: Tehnika, 194.
  19. NAPB 05.035–2004. Instruktsiya shchodo hasinnia pozhezh u rezervuarakh iz naftoiu ta naftoproduktamy. Kyiv. Available at: https://zakon.isu.net.ua/sites/default/files/normdocs/instrukciya_schodo_gasinnya_pozhezh_u_rezervuarakh_iz_naftoyu.pdf
  20. 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
Розробка моделі вибору інтенсивності подачі води на охолодження резервуара при пожежі

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-21

Як цитувати

Олійник, В. В., Басманов, О. Є., Шевченко, О. С., Хмирова, А. О., & Рущак, І. І. (2025). Розробка моделі вибору інтенсивності подачі води на охолодження резервуара при пожежі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10 (133), 45–51. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.323197

Номер

Том 1 № 10 (133) (2025): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Volodymyr Oliinyk, Oleksii Basmanov, Olga Shevchenko, Anastasia Khmyrova, Ivan Rushchak

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.