Моделювання теплового потоку від резервуарів з нафтопродуктами, що горять

 

Басманов Олексій Євгенович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Карпова Дарина Ігорівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1692-3630

 

Морщ Євген Володимирович

Державний НДІ технологій кібербезпеки та захисту інформації

http://orcid.org/0000-0003-0131-2332

 

Гарбуз Сергій Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-6345-6214

 

Бенедюк Вадим Степанович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-5109-5295

 

Зазимко Олександр Віталійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-7496-0248

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2025-41-2

 

Ключові слова: пожежа горючої рідини, випромінююча поверхня полум’я, тепловий по-тік випромінюванням

 

Анотація

 

Побудовано модель для визначення щільності теплового потоку випромінюванням від по-жежі в вертикальному сталевому резервуарі з нафтопродуктом. Модель враховує деформацію полум’я під впливом вітру: нахил осі полум’я та розширення його основи в підвітряний бік. За-пропонований підхід спирається на відомі емпіричні залежності довжини полум’я та кута його відхилення від вертикальної осі в залежності від швидкості вітру, питомої масової швидкості вигорання рідини та діаметра резервуара. Ці залежності використано для визначення довжини полум’я в довільній точці, що лежить на основі полум’я. Це дозволило побудувати рівняння ви-промінюючої поверхні полум’я в параметричному вигляді. Отримана поверхня має конусоподі-бну форму з еліптичною основою, витягнутої за межі резервуара з підвітряного боку. Відносне розширення основи полум’я за межі резервуара збільшується із зростанням швидкості вітру і зменшується із зростанням діаметру резервуара. Розроблено алгоритм розрахунку щільності те-плового потоку випромінюванням від полум’я до довільної площадки, заданої просторовими координатами і нормальним вектором. В алгоритмі використано покриття основи полум’я регу-лярною сіткою з подальшим застосуванням методів чисельного диференціювання для визначен-ня нормального вектору до випромінюючої поверхні полум’я і методів чисельного інтегрування для оцінки коефіцієнта взаємного опромінення між полум’ям і площадкою, що нагрівається під впливом пожежі. Показано, що розширення основи резервуара призводить до істотного збіль-шення щільності теплового потоку з підвітряного боку резервуара. Отримані результати можуть бути використані для визначення наслідків теплового впливу пожежі на сусідні резервуари з на-фтопродуктами та інше технологічне обладнання, а також для визначення зон безпечного розта-шування техніки та особового складу, задіяних у локалізації і ліквідації пожежі.

 

Посилання

 

  1. НАПБ 05.035 – 2004. Інструкція щодо гасіння пожеж у резервуарах із нафтою та нафтопродуктами.
  2. Landucci G., Salzano E., Taveau J., Spadoni G., Cozzani V. Detailed Studies of Domino Scenarios. Domino Effects in the Process Industries. 2013. P. 229–243. doi: 10.1016/B978-0-444-54323-3.00011-7
  3. Ніжник В. В., Климась Р. В., Одинець А. В. Гасіння пожеж на складах на-фти та нафтопродуктів в умовах ведення бойових дій. Теорія і практика гасіння пожеж та ліквідації надзвичайних ситуацій: Матеріали ХIIІ Міжнародної науково-практичної конференції. С. 30–32.
  4. Аналітична довідка про пожежі та їх наслідки в Україні за 2 місяці 2024 року. URL: https://idundcz.dsns.gov.ua/upload/2/0/6/1/9/6/1/analitychna-dovidka-pro-pojeji-022024.pdf
  5. Гуліда Е. М., Козак Я. Я. Забезпечення пожежної безпеки в резервуарних парках зберігання нафти та нафтопродуктів. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2020. № 6(271–272). С. 69–75. doi: 10.30838/J.BPSACEA.2312.241120.69.700
  6. Ференц Н. О., Вовк С. Я., Міллер О. В. Аналіз аварійних ситуацій і аварій в резервуарних парках складів нафти та нафтопродуктів. Пожежна безпека. 2017. № 31. С. 125–129. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pb_2017_31_20
  7. Домінік A. M., Нагірняк Ю. М., Фреюк Д. В. Аналіз досліджень негатив-ного впливу теплового потоку від осередку пожежі на навколишні об’єкти. По-жежна безпека. 2024. Т. 45. С. 39–45. doi: 10.32447/20786662.45.2024.05
  8. Бабаджанова О. Ф. Аналіз розвитку аварій на нафтобазі. Теорія і практика гасіння пожеж та ліквідації надзвичайних ситуацій: Матеріали Х Міжнародної науково-практичної конференції. 2019. С. 173–174. URL: https://sci.ldubgd.

edu.ua/bitstream/123456789/6503/1/3.pdf

  1. Бойченко С. В., Калмикова Н. Г. Причинно-наслідковий взаємозв’язок емісії вуглеводнів і втрат бензинів у горизонтальних резервуарах. Причини, фак-тори, джерела. Наукоємні технології. 2020. № 2. С. 218–235. doi: 10.18372/2310-5461.46.14810
  2. Сєрікова О. М. Підвищення рівня екологічної безпеки території, прилег-лої до місць розташування резервуарів рідких вуглеводнів. Техногенно-екологічна безпека. 2023. № 14(2). С. 50–57. doi: 10.52363/2522-1892.2023.2.6
  3. Хаткова Л., Дагіль В., Дагіль І. Кількісна оцінка ризику виникнення по-жеж на резервуарах з нафтою і нафтопродуктами від самозаймання пірофорних відкладень. Надзвичайні ситуації: попередження та ліквідація. 2022. Т. 6. № 2. С. 101–108. doi: 10.31731/2524.2636.2022.6.2.101-107
  4. Савіновська В. І., Федоляк Н. В., Лялюк-Вітер Г. Д. До питання забезпе-чення пожежної безпеки об’єктів підвищеної небезпеки в умовах війни. Матеріали V Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції. C. 197–200.
  5. Liu C., Ding L., Jangi M., Ji J., Yu L., Wan H. Experimental study of the effect of ullage height on flame characteristics of pool fires. Combustion and Flame. 2020. Vol. 216. P. 245–255. doi: 10.1016/j.combustflame.2020.03.009
  6. Xu L., Lu Y., Ding C., Guo H., Liu J., Zhao Y. A generic flame shape model and analytical models for geometric view factor calculation on the fire exposure surface. International Journal of Thermal Sciences. 2022. Vol. 173. P. 107392. doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2021.107392
  7. Fleury R. Evaluation of Thermal Radiation Models for Fire Spread Between Objects. Proceedings, Fire and Evacuation Modeling Technical Conference. 2011. doi: 10.26021/1472
  8. Sasaki K. View factor of a spheroid and an ellipse from a plate element. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2024. Vol. 326. P. 109102. doi: 10.1016/j.jqsrt.2024.109102

     17. Pritchard M. J., Binding T M. FIRE2: A New Approach for Predicting Thermal Radiation Levels from Hydrocarbon Pool Fires. IChemE Symposium. 1992. 130. P. 491–505.