Олійник В. В., Басманов О. Є. Модель форми і розмірів розливу при витіканні і горінні рідини

Модель форми і розмірів розливу при витіканні і горінні рідини

 

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: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-7

Ключові слова: розлив горючої рідини, пожежа розливу, форма розливу, усталений режим

 

Анотація

 Побудовано модель для визначення максимальної довжини і ширини розливу горючої рідини, що горить і стікає по похилій площині, за умови сталої швидкості її витікання. Модель спирається на диференціальне рівняння параболічного типу, що описує товщину шару рідини на поверхні ґрунту. Показано, що максимальні довжина та ширина розливу досягаються в усталеному режимі, який має місце внаслідок встановлення балансу між кількістю рідини, що поступає в розлив внаслідок витікання, і кількістю рідини, що витрачається внаслідок вигорання. Із збільшенням кута нахилу форма розливу стає все більш витягнутою вздовж напряму нахилу поверхні. Такий саме ефект має зменшення лінійної швидкості вигорання або збільшення об’ємної швидкості витікання. Навпаки, зменшення кута нахилу поверхні і збільшення лінійної швидкості вигорання або зменшення об’ємної швидкості витікання призводить до того, що форма розливу наближається до кола. Показано, що для кутів нахилу поверхні не більше 20º, має місце подібність процесів розтікання рідини. Це означає, що збільшення об’ємної швидкості витікання еквівалентно лінійному перетворенню часової і просторових координат з одночасним зменшенням кута нахилу і лінійної швидкості вигорання. Побудовано алгоритм розрахунку максимальної довжини і максимальної ширини розливу для довільної горючої рідини при заданій об’ємній швидкості витікання на похилій поверхні, який спирається подібність процесів розтікання рідини і використовує діаграми залежності максимальної довжини і ширини розливу від кута нахилу поверхні і лінійної швидкості вигорання для еталонної об’ємної швидкості витікання 10 л/с. Отримані результати можуть бути використані для визначення висоти полум’я і щільності теплового потоку від пожежі до сусідніх технологічних об’єктів.

 

Посилання

 

  1. 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. 28. P. 101421. doi: 10.1016/j.csite.2021.101421
  2. Vasilchenko A., Otrosh Y., Adamenko N., Doronin E., Kovalov A. Feature of fire resistance calculation of steel structures with intumescent coating. MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 230. P. 02036. doi: 10.1051/matecconf/201823002036
  3. Abdolhamidzadeh B., Abbasi T., Rashtchian D., Abbasi S. A. Domino effect in process-industry accidents – An inventory of past events and identification of some patterns. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2011. Vol. 24(5). P. 575–593. doi: 10.1016/j.jlp.2010.06.013
  4. Amin M. T., Scarponi G. E., Cozzani V., Khan F. Improved pool fire-initiated domino effect assessment in atmospheric tank farms using structural response. Reliability Engineering & System Safety. 2024. Vol. 242. P. 109751. doi: 10.1016/j.ress.2023.109751
  5. Reniers G., Cozzani V. Features of Escalation Scenarios. Domino Effects in the Process Industries. 2013. P. 30–42. doi: 10.1016/B978-0-444-54323-3.00003-8
  6. Etkin D., Horn M., Wolford A. CBR-Spill RISK: Model to Calculate Crude-by-Rail Probabilities and Spill Volumes. International Oil Spill Conference Proceedings. 2017. Vol. 2017(1). P. 3189–3210. doi: 10.7901/2169-3358-2017.1.3189
  7. Liu S., Liang Y. Statistics of catastrophic hazardous liquid pipeline accidents. Reliability Engineering & System Safety. 2021. Vol. 208. P. 107389. doi: 10.1016/j.ress.2020.107389
  8. Guo Q., Li Y. Z., Ingason H., Yan Z., Zhu H. Study on spilled liquid from a continuous leakage in sloped tunnels. Tunnelling and Underground Space Technology. 2022. Vol. 120. P. 104290. doi: 10.1016/j.tust.2021.104290
  9. He J., Yang L., Ma Y., Yang D., Li A., Huang L., Zhan Y. Simulation and application of a detecting rapid response model for the leakage of flammable liquid storage tank. Process Safety and Environmental Protection. 2020. Vol. 141. P. 390–401. doi: 10.1016/j.psep.2020.04.053
  10. Zhao J., Zhu H., Zhang J., Huang H., Yang R. Experimental study on the spread and burning behaviors of continuously discharge spill fires under different slopes. Journal of Hazardous Materials. 2020. Vol. 392. P. 122352. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.122352
  11. Li Y., Meng D., Yang L., Shuai J. Experimental study on the burning rate of continuously released spill fire on open surface with measurement of burning fuel thickness. Case Studies in Thermal Engineering. 2022. Vol. 36. P. 102217. doi: 10.1016/j.csite.2022.102217
  12. Li Z., Wang Q., Li H., Tang F. Experimental study on spread radius and burning rate of spill fires on a fine sand substrate. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2023. Vol. 148(21). P. 12109–12118. doi: 10.1007/s10973-023-12535-0
  13. Keller J. M., Simmons C. S. The Influence of Selected Liquid and Soil Properties on the Propagation of Spills Over Flat Permeable Surfaces. Pacific Northwest National Laboratory. 2005. URL: https://www.pnnl.gov/main/publications/
    external/technical_reports/PNNL-15058.pdf
  14. 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
  15. Abbasi T., Kumar V., Tauseef S. M., Abbasi S. A. Spread rate of flammable liquids over flat and inclined porous surfaces. Journal of Chemical Health & Safety. 2018. Vol. 25(5). P. 19–27. doi: 10.1016/j.jchas.2018.02.004
  16. Sahin E., Lattimer B. Y., Duarte J. P. Assessing spill fire characteristics through machine learning analysis. Annals of Nuclear Energy. 2023. Vol. 192. P.109961. doi: 10.1016/j.anucene.2023.109961
  17. Олійник В. В., Басманов О. Є., Михайловська Ю. В. Метод експериментального визначення параметрів просочення рідини в ґрунт. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2022. № 2(36). С. 15–25. doi: 10.52363/2524-0226-2022-36-2
  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