Растекание жидкости при квазимгновенном разрушении резервуара

 

5. Под квазимгновенном разрушением резервуара следует понимать внезапный (в течение секунд или долей секунд) распад резервуара на приблизительно равные по размеру части. При такой пожароопасной ситуации часть хранимой в резервуаре жидкости может перелиться через обвалование.

Ниже представлена математическая модель, позволяющая оценить долю жидкости, перелившейся через обвалование при квазимгновенном разрушении резервуара. Приняты следующие допущения:

рассматривается плоская одномерная задача;

время разрушения резервуара много меньше характерного времени движения гидродинамической волны до обвалования;

жидкость является невязкой;

трение жидкости о поверхность земли отсутствует;

поверхность земли является плоской, горизонтальной.

Система уравнений, описывающих движение жидкости, имеет вид:

 

, (П3.17)

 

где h - высота столба жидкости над фиксированным уровнем, м;

h_G - высота подстилающей поверхности над фиксированным уровнем, м;

u - средняя по высоте скорость движения столба жидкости, м/с;

х - координата вдоль направления движения жидкости, м;

t - время, с;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²).

Граничные условия с учетом геометрии задачи (рис. П3.2.) имеют вид:

 

; (П3.18)

 

; (П3.19)

 

; (П3.20)

 

, (П3.21)

 

где а - высота обвалования.

Массовая доля жидкости Q (%), перелившейся через обвалование к моменту времени Т, определяется по формуле:

 

, (П3.22)

 

где u_N - средняя по высоте скорость движения столба жидкости при х = b, м/с;

h_N - высота столба жидкости при х = b, м;

h₀ - начальная высота столба жидкости в резервуаре, м;

R - ширина резервуара, м.

График расчетной и экспериментальной зависимостей массовой доли перелившейся через обвалование жидкости Q от параметра a/h₀ представлен на рис П3.3.

 

 

Рис. П3.2. Типичная картина движения жидкости в обваловании
при квазимгновенном разрушении резервуара

- уровень начального столба жидкости;

- уровень жидкости в промежуточный
момент времени (результаты расчета)

 

Рис. П3.3. Зависимость доли перелившейся через обвалование жидкости
Q от параметра а/h₀: 1 - расчет; 2 - эксперимент

 

 

II. Количественная оценка массы горючих веществ,
поступающих в окружающее пространство в результате возникновения
пожароопасных ситуаций

 

6. Количество поступивших в окружающее пространство горючих веществ, которые могут образовать взрывоопасные газопаровоздушные смеси или проливы горючих сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей на подстилающей поверхности, определяется, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из резервуаров (аппаратов) или трубопровода;

б) все содержимое резервуара (аппарата, трубопровода) или часть продукта (при соответствующем обосновании) поступает в окружающее пространство. При этом в случае наличия на объекте нескольких аппаратов (резервуаров) расчет следует проводить для каждого резервуара (аппарата);

в) при разгерметизации резервуара (аппарата) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих резервуар по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства и их надежности, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

При отсутствии данных допускается расчетное время отключения технологических трубопроводов принимать равным:

времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

300 с при ручном отключении;

г) в качестве расчетной температуры при пожароопасной ситуации с наземно расположенным оборудованием допускается принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне, а при пожароопасной ситуации с подземно расположенным оборудованием - температуру грунта, условно равную максимальной среднемесячной температуре окружающего воздуха в наиболее теплое время года;

е) длительность испарения жидкости с поверхности пролива принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с. Для проливов жидкости до 20 кг время испарения допускается принимать равным 900 с.

Допускается использование показателей пожаровзрывоопасности для смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.