Олійник В. В., Басманов О. Є.. Модель випромінюючої поверхні полум’я над розливом горючої рідини в умовах вітру. С. 119-135.

 

Модель випромінюючої поверхні полум’я над розливом горючої рідини в умовах вітру

 

Олійник Володимир Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-5193-1775

 

Басманов Олексій Євгенович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-6434-6575

 

DOI: http://pes.nuczu.edu.ua/images/arhiv/38/8.pdf

 

Ключові слова: розлив горючої рідини, пожежа розливу, випромінююча поверхня полум’я, тепловий потік

 

Анотація

 

Об’єктом дослідження є процес горіння рідини в розливі, а предметом дослідження – геометричні характеристики полум’я, зокрема, його довжина і кут нахилу. Визначено геометрію випромінюючої поверхні полум’я над розливом горючої рідини за умови довільної форми розливу і з урахуванням вітрового впливу на форму полум’я. Побудовано модель випромінюючої поверхні полум’я над розливом рідини довільної форми, що горить. Суть підходу полягає в тому, що довжина полум’я у заданій точці дорівнює довжині полум’я у точці кругового розливу, розташованій на тій самій відстані від межі розливу. Це дозволяє узагальнити відомі вигорання рідини. Для врахування впливу вітру на форму факела використовується емпіричні залежності на випадок розливу довільної форми. При цьому довжина полум’я є степеневою функцією відносно відстані до межі розливу і питомої масової швидкості емпірична залежність довжини і кута нахилу полум’я від швидкості вітру. Припускається, що вітер деформує полум’я таким чином, що всі точки поверхні полум’я відхиляються на однаковий кут від вертикалі. Чим меншими є розміри розливу та питома масова швидкість вигорання рідини, тим сильніше вітер відхиляє полум’я від вертикальної осі. Це пов’язано із формуванням більш потужних висхідних потоків над осередком горіння при збільшенні його розмірів і інтенсивності вигорання рідини. Побудовано модель випромінюючої поверхні факела в параметричній формі. Отримані з моделі результати добре узгоджуються з експериментальними. Відносна похибка для кута відхилення полум’я вітром від вертикальної осі не перевищує 9 %. На практиці це відкриває можливості для розрахунку теплового впливу на сусідні технологічні об’єкти, а також визначення безпечних зон для розташування особового складу та техніки, задіяних у ліквідації пожежі. Модель може бути використана для уточнення теплового впливу пожежі на сталеві і бетонні конструкції.

 

Посилання

 

  1. Huang K., Chen G., Khan F., Yang Y. Dynamic analysis for fire-induced domino effects in chemical process industries. Process Safety and Environmental Protection. 2021. Vol. 148. P. 686–697. doi: 10.1016/j.psep.2021.01.042
  2. Hemmatian B., Abdolhamidzadeh B., Darbra R., Casal J. The significance of domino effect in chemical accidents. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2014. Vol. 29. P. 30–38. doi: 10.1016/j.jlp.2014.01.003
  3. Fabiano B., Caviglione C., Reverberi A. , Palazzi E. Multicomponent Hydrocarbon Pool Fire: Analytical Modelling and Field Application. Chemical Engineering Transactions. 2016. Vol. 48. P. 187–192. doi: 10.3303/CET1648032
  4. 4. Yang R., Khan F., Neto E., Rusli R., Ji J. Could pool fire alone cause a domino effect? Reliability Engineering & System Safety. 2020. Vol. 202. P. 106976. doi: 1016/j.ress.2020.106976
  5. Reniers G., Cozzani V. Features of Escalation Scenarios. Domino Effects in the Process Industries. Elsevier. 2013. P. 30–42. doi: 10.1016/B978-0-444-54323-3.00003-8
  6. Raja S., Tauseef S., Abbasi T. Risk of Fuel Spills and the Transient Models of Spill Area Forecasting // Journal of Failure Analysis and Prevention. 2018. Vol. 18. P.445–455. doi: 10.1007/s11668-018-0429-1
  7. 7. Liu J., Li D., Wang Z., Chai X. A state-of-the-art research progress and prospect of liquid fuel spill fires. Case Studies in Thermal Engineering. 2021. Vol. 101421. doi: 10.1016/j.csite.2021.101421
  8. Zhang Zh., Zong R., Tao Ch., Ren J., Lu Sh. Experimental study on flame height of two oil tank fires under different lip heights and distances. Process Safety and Environmental Protection. 2020. Vol. 139. P. 182–190. doi: 10.1016/j.psep.2020.04.019
  9. He P., Wang P., Wang K., Liu X., Wang C., Tao C., Liu Y. The evolution of flame height and air flow for double rectangular pool fires. Fuel. 2019. Vol. 237. P.486–493. doi: 10.1016/j.fuel.2018.10.027
  10. Miao Y., Chen Y., Tang F., Zhang X., Hu L. An experimental study on flame geometry and radiation flux of line-source fire over inclined surface. Proceedings of the Combustion Institute. 2023. Vol. 39 (3). P. 3795–3803. doi: 10.1016/j.proci.2022.07.109
  11. Chen Y., Fang J., Zhang X., Miao Y., Lin Y., Tu R., Hu L. Pool fire dynamics: Principles, models and recent advances. Progress in Energy and Combustion Science. 2023. Vol. 95. P. 101070. doi: 10.1016/j.pecs.2022.101070
  12. Guo Y., Xiao G., Wang L., Chen C., Deng H., Mi H., Tu C., Li Y. Pool fire burning characteristics and risks under wind-free conditions: State-of-the-art. Fire Safety Journal. 2023. Vol. 136. P. 103755. doi: 10.1016/j.firesaf.2023.103755
  13. Yao Y., Li Y. Z., Ingason H., Cheng X. Scale effect of mass loss rates for pool fires in an open environment and in tunnels with wind // Fire Safety Journal. 2019. Vol.105. P. 41–50. doi: 10.1016/j.firesaf.2019.02.004
  14. Yao Y., Li Y. Z., Ingason H., Cheng X., Zhang H. Theoretical and numerical study on influence of wind on mass loss rates of heptane pool fires at different scales. Fire Safety Journal. 2021. Vol. 120. P. 103048. doi: 10.1016/j.firesaf.2020.103048
  15. Ditch B. D., Ris J. L., Blanchat T. K., Chaos M., Bill R. G., Dorofeev S. B. Pool fires – An empirical correlation. Combustion and Flame. 2013. Vol. 160(12). P.2964–2974. doi: 10.1016/j.combustflame.2013.06.020
  16. 16. Drysdale D. An Introduction to Fire Dynamics. 3nd Edition, John Wiley & Sons, Ltd., New York. 2011. doi: 1002/9781119975465
  17. Abramov Y., Basmanov O., Krivtsova V., Salamov J. Modeling of spilling and extinguishing of burning fuel on horizontal surface. Naukovyi Visnyk NHU. 2019. Vol. 4. P. 86–90. doi: 10.29202/nvngu/2019-4/16
  18. Олійник В. В., Басманов О. Є. Модель розтікання і горіння рідини на ґрунті. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2023. 1 (37). С. 18–30. doi: 10.52363/
    2524-0226-2023-37-2
  19. Abramov Y., Basmanov O., Khmyrov I., Oliinik V. Justifying the experimental method for determining the parameters of liquid infiltration in bulk material. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 4/10(118). P. 24–29. doi: 10.15587/1729-4061.2022.262249
  20. Abramov Y., Basmanov O., Oliinik V., Khmyrov I., Khmyrova A. Modeling the convective component of the heat flow from a spill fire at railway accidence. EUREKA: Physics and Engineering. 2022. Vol. 6. P. 128–138. doi: 10.21303/2461-4262.2022.002702
  21. Kovalov A., Otrosh Y., Rybka E., Kovalevska T., Togobytska V., Rolin I. Treatment of Determination Method for Strength Characteristics of Reinforcing Steel by Using Thread Cutting Method after Temperature Influence. In Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd. 2020. Vol. 1006. P. 179–184. doi: 10.4028/www.
    scientific.net/MSF.1006.179
  22. Abramov Y. A., Basmanov O. E., Mikhayluk A. A., Salamov J. Model of thermal effect of fire within a dike on the oil tank. Naukovyi Visnyk NHU. 2018. Vol. 2. P. 95–100. doi: 10.29202/nvngu/2018-2/12
  23. Abramov Y., Basmanov O., Salamov J., Mikhayluk A., Yashchenko O. Developing a model of tank cooling by water jets from hydraulic monitors under conditions of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol.1/10(97). P. 14–20. doi: 10.15587/1729-4061.2019.154669
  24. Lees F. P. Loss prevention in the process industries. 4th Edition. 2012. Vol.2. doi: 10.1016/C2009-0-24104-3
  25. Інструкція щодо гасіння пожеж у резервуарах із нафтою і нафтопродуктами. НАПБ 05.035–2004: Офіц. вид. – К.: М-во з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи, 2004. 79 с. (нормативний документ МНС України. Інструкція). URL:https://zakon.isu.net.ua/sites/default/files/normdocs/instrukciya_schodo_gasinnya_pozhezh_u_rezervuarakh_iz_naftoyu.pdf
  26. Otrosh Yu., Semkiv O., Rybka E., Kovalov A. About need of calculations for the steel framework building in temperature influences conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2009. Vol. 708(1). doi: 10.1088/1757-899X/708/1/012065
  27. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Skliarov S. Design of fire detectors capable of self-adjusting by ignition. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 4(9). P. 53–59. doi: 10.15587/1729-4061.2017.108448
  • You are here:  
  • Home
  • Archive
  • EN_cat
  • Олійник В. В., Басманов О. Є.. Модель випромінюючої поверхні полум’я над розливом горючої рідини в умовах вітру. С. 119-135.