Building a model of heating an oil tank under the thermal influence of a spill fire

Abstract

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.