Building a model of choosing water supply rate to cool a tank in the case of a fire

Abstract

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.