Модель нагріву покрівлі резервуара під впливом пожежі в сусідньому резервуарі

Abstract

Розглянуто тепловий вплив пожежі в резервуарі з нафтопродуктом на аналогічній сусідній резервуар. Побудовано модель нагріву покрівлі резервуара, яка враховує променевий теплообмін її зовнішньої поверхні з факелом пожежі і навколишнім середовищем, променевий теплообмін внутрішньої поверхні з простором всередині резервуара, конвекційний теплообмін з навколишнім повітрям і пароповітряною сумішшю в газовому просторі резервуара. Особливістю моделі є врахування впливу вітру, що проявляється в нахилі факела і зміні режиму конвекції з вільної на вимушену. Нахил факела в напрямку сусіднього резервуара під впливом вітру призводить до збільшення коефіцієнта взаємного опромінення між факелом і покрівлею сусіднього резервуара. Зокрема, при швидкості вітру 2 м/с цей коефіцієнт зростає на 64 % порівняно з випадком, коли вітер відсутній. Показано, що за умови виконання нормативних вимог щодо відстаней між вертикальними сталевими резервуарами, місткістю до 20000 м3 включно, в безрозмірних координатах коефіцієнт опромінення залежить лише від типу рідини, що горить. Із застосуванням методів теорії подібності отримано оцінку коефіцієнта конвекційного теплообміну в умовах вільної і вимушеної конвекції на зовнішній поверхні покрівлі резервуара. Для внутрішньої поверхні отримано оцінку коефіцієнта конвекційного теплообміну з пароповітряною сумішшю в газовому просторі резервуара. Для визначення розподілу температур всередині покрівлі резервуара було використано рівняння теплопровідності, крайові умови якого описують тепловий потік на зовнішню і внутрішню поверхні покрівлі. Для розв’язання рівняння застосовано метод скінчених різниць. Показано, що небезпека розповсюдження пожежі підвищується із збільшенням швидкості вітру в бік сусіднього резервуара. Якщо при відсутності вітру покрівля резервуара досягає температури 250 ºС через 8 хв., то при швидкості вітру 2 м/с цей час зменшується до 4,3 хв.