Модель нагріву резервуара з нафтопродуктом під тепловим впливом пожежі в сусідньому резервуарі

Abstract

Об’єктом дослідження є теплові процеси, що мають місце в вертикальному сталевому резервуарі з нафтопродуктом в умовах теплового впливу пожежі в сусідньому резервуарі. Побудовано рівняння теплового балансу для стінки і покрівлі резервуара, які являють собою двовимірні рівняння теплопровідності, в яких враховано променевий і конвекційний теплообмін з пожежею, навколишнім середовищем, рідиною в резервуарі і пароповітряною сумішшю в його газовому просторі. Такий підхід є можливим внаслідок значно меншої товщини стінок резервуара порівняно з його лінійними розмірами. Розраховано коефіцієнти взаємного опромінення різних частин резервуара з полум’ям та між собою, що дозволило визначити променеві складові теплових потоків. Для визначення конвекційних складових було використано методи теорії подібності для побудови оцінок коефіцієнтів конвекційного теплообміну. Застосування методу скінчених різниць для чисельного розв’язання системи диференціальних рівнянь з відповідними крайовими і початковими умовами дозволяє визначити розподіл температури по стінці і покрівлі резервуара в довільний момент часу. Показано, що найбільшій небезпеці піддається верхній край стінки резервуара, обернений в бік пожежі. Це пов’язано як з більшим значенням коефіцієнта взаємного опромінення з полум’ям, так і з відсутністю контакту з рідиною в резервуарі. Зокрема, у випадку пожежі в одному з резервуарів резервуарної групи з чотирьох резервуарів РВС-10000 з дизельним пальним верхній край сусіднього резервуара, розташованого з підвітряного боку, досягає температури самоспалахуваня парів дизельного пального вже через 10 хв. після початку пожежі. При цьому температура стінки резервуара нижче рівня нафтопродукту не перевищує 70 ºC. Температура покрівлі резервуара за цей час також не досягає критичного значення, складаючи близько 200 ºC. Побудована модель може бути використана для визначення частин стінки і покрівлі резервуара, які підлягають охолодженню, а також визначення граничного часу початку подачі води на охолодження.