Модель примусового осадження важких небезпечних газів

Лесько Андрій Сергійович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0009-0003-2053-2362

Кулаков Олег Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0001-5236-1949

Домолега Сергій Олександрович

Науково-дослідний інститут воєнної рзвідки

http://orcid.org/0009-0000-9796-9181

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-4

Ключові слова: важкі гази, густина, примусове осадження, прогнозування наслідків аварії, рівняння Нав’є-Стокса, сорбція

Анотація

 Побудована модель дифузійного розповсюдження в атмосфері важких небезпечних газів (небезпечних хімічних речовин із густиною більшою за атмосферне повітря). Модель створена шляхом розв’язання рівнянь Нав’є-Стокса з відповідними граничними умовами. Особливістю отриманої моделі є врахування під час розповсюдження важкого газу процесу його примусового осадження дрібнодисперсним потоком рідини різної інтенсивності. При цьому осадження відбу-вається за рахунок процесів сорбції газів краплинами рідини. Встановлено, що розповсюдження важких газів в атмосфері виявляє ознаки потоку рідини та отримана модель є перехідним варіан-том між системами моделей дифузії газів та гідродинамічними моделями потоку рідин. Враху-вання припущення про нестискаємість газу за рахунок значної різниці швидкостей звуку між важким газом, що досліджувався, та повітрям дозволило отримати спрощений вигляд перехідно-го режиму. Результати моделювання апробовано на прикладі викиду хлору із точкового джерела й показали, що вплив швидкості вітру на інтенсивність осадження набагато меншою у порівнян-ні з аміаком, що збільшує вагомість внеску процесу дифузії. Отримана модель дозволяє прогно-зувати розміри зони хімічного ураження при аваріях з викидом важких газів при їх активному осадженні стаціонарними або мобільними розпилювачами. В якості стаціонарних розпилювачів можуть розглядатись водяні завіси на технологічних отворах об’єктів зберігання та експлуатації важких газів. В якості мобільних розпилювачів може розглядатись робота рятувальних підрозді-лів на місці аварії. Прогнозування наслідків надзвичайних ситуацій із викидом небезпечних газів дозволить підвищити точність проектування системи безпеки на таких об’єктах та допоможе у прийнятті ефективних рішень керівником ліквідації надзвичайної ситуації такого характеру.

Посилання

1. Global Hazards Weekly Bulletin. Public Health England. London, 2024. URL: https://www.met.reading.ac.uk/~sgs02rpa/extreme.html
2. Toxic gas at Birmingham water treatment plant sends 55 workers to hospitals. URL: https://www.al.com/news/birmingham/2019/02/multiple-ambulances-called-in-hazmat-incident-at-birmingham-water-treatment-plant.html
3. Talhofer V., Hošková-Mayerová Š. Method of Selecting a Decontamination Site Deployment for Chemical Accident Consequences Elimination: Application of Multi-Criterial Analysis. ISPRS International Journal of Geo-Information. 2019. Vol. 8(4). P. 171. doi: 10.3390/ijgi8040171
4. Leelossy A., Jr F. M., Izsak F., Havasi A., Lagzi I., Meszaros R. Dispersion modeling of air pollutants in the atmosphere: a review. Central European Journal of Geosciences. 2014. № 6. P. 257–278. doi: 10.2478/s13533-012-0188-6
5. Hoinaski L., Franco D., Lisboa H. Comparison of plume lateral dispersion coefficients schemes: Effect of averaging time. Atmospheric Pollution Research. 2016. № 7. Р. 134–141. doi: 10.1016/j.apr.2015.08.004
6. Tatarinov V. V., Prus U. V., Kirsanov A. A. Decision support software for chemical accident elimination management. AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2195. P. 020076. doi: 10.1063/1.5140176
7. Martínez-García M., Zhang Y., Suzuki K., Zhang Y.D. Deep Recurrent Entropy Adaptive Model for System Reliability Monitoring. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2021. Vol. 17(2). P. 839–848. doi: 10.1109/TII.2020.3007152
8. Khan F., Rathnayaka S., Ahmed S. Methods and models in process safety and risk management: Past, present and future. Process Safety and Environmental Protection. 2015. Vol. 98. P. 116–147. doi: 10.1016/j.psep.2015.07.005
9. Kustov M., Melnychenko A., Basmanov O., Tarasenko O. Modeling of gas sorption process by dispersed liquid flow. Scientific journal «Materials Science Forum» Switzerland: Trans Tech Publications Ltd. 2022. Vol. 1068. P. 239–247. doi: 10.4028/p-jdydlo
10. Melnichenko A., Kustov M., Basmanov O., Tarasenko O., Bogatov O., Kravtsov M., Petrova O., Pidpala T., Karatieieva O., Shevchuk N. Devising a procedure to forecast the level of chemical damage to the atmosphere during active deposition of dangerous gases. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 1(10(115)). P. 31–40. doi: 10.15587/1729-4061.2022.251675
11. Chlorine. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Chlorine