ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ КАСКАДНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА В РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО ЛИКВИДАЦИИ : Теоретичні основи ПОПЕРЕДЖЕННЯ каскадного ПОШИРЕННЯ ПОЖЕЖІ у резервуарних парків З НАФТОПРОДУКТАМИ І ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЙОГО ЛІКВІДАЦІЇ

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

Бесплатное скачивание авторефератов
СКИДКА НА ДОСТАВКУ РАБОТ!
ВНИМАНИЕ АКЦИЯ! ДОСТАВКА ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ ДИССЕРТАЦИЙ!
Авторские отчисления 70%
Снижение цен на доставку работ 2002-2008 годов

 

ПОСЛЕДНИЕ ОТЗЫВЫ

Порядочные люди. Приятно работать. Хороший сайт.
Спасибо Сергей! Файлы получил. Отличная работа!!! Все быстро как всегда. Мне нравиться с Вами работать!!! Скоро снова буду обращаться.
Отличный сервис mydisser.com. Тут работают честные люди, быстро отвечают, и в случае ошибки, как это случилось со мной, возвращают деньги. В общем все четко и предельно просто. Если еще буду заказывать работы, то только на mydisser.com.
Мне рекомендовали этот сайт, теперь я также советую этот ресурс! Заказывала работу из каталога сайта, доставка осуществилась действительно оперативно, кроме того, ночью, менее чем через час после оплаты! Благодарю за честный профессионализм!
Здравствуйте! Благодарю за качественную и оперативную работу! Особенно поразило, что доставка работ из каталога сайта осуществляется даже в выходные дни. Рекомендую этот ресурс!



  • Название:
  • ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ КАСКАДНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА В РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО ЛИКВИДАЦИИ
  • Альтернативное название:
  • Теоретичні основи ПОПЕРЕДЖЕННЯ каскадного ПОШИРЕННЯ ПОЖЕЖІ у резервуарних парків З НАФТОПРОДУКТАМИ І ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЙОГО ЛІКВІДАЦІЇ
  • Кол-во страниц:
  • 373
  • ВУЗ:
  • УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ УКРАИНЫ
  • Год защиты:
  • 2006
  • Краткое описание:
  • МИНИСТЕРСТВО УКРАИНЫ ПО ВОПРОСАМ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ И ПО ДЕЛАМ ЗАЩИТЫ НАСЕЛЕНИЯ ОТ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ

    УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ УКРАИНЫ



    На правах рукописи



    Басманов Алексей Евгеньевич

    УДК 621.3


    ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ КАСКАДНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА В РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО ЛИКВИДАЦИИ


    Специальность 21.06.02 Пожарная безопасность


    Диссертация
    на соискание ученой степени доктора технических наук




    Научный консультант:
    Абрамов Юрий Алексеевич
    доктор технических наук,
    профессор



    Харьков2006









    СОДЕРЖАНИЕ

    ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................... 6
    РАЗДЕЛ 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................................................................ 15
    1.1. Классификация складов нефти и нефтепродуктов................................... 15
    1.2. Классификация резервуаров для хранения нефтепродуктов.................. 16
    1.3. Статистика пожаров.................................................................................. 20
    1.4. Анализ моделей пожара в резервуарном парке...................................... 22
    1.4.1. Особенности горения жидкостей........................................................ 22
    1.4.2. Пожарная опасность резервуара с нефтепродуктом......................... 25
    1.4.3. Модели факела над горящим нефтепродуктом.................................. 31
    1.4.4. Опасности, возникающие для горящего резервуара......................... 33
    1.4.5. Тепловое влияние пожара на негорящие резервуары....................... 37
    1.4.6. Ограничение распространения пожара.............................................. 41
    1.4.7. Тушение горящих нефтепродуктов.................................................... 47
    1.5. Особенности постановки задачи............................................................... 51
    РАЗДЕЛ 2. ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ НАГРЕВА РЕЗЕРВУАРА С НЕФТЕПРОДУКТОМ ПОД ТЕПЛОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОЖАРА.... 55
    2.1. Передача тепла при пожаре в резервуарном парке................................ 55
    2.2. Вычисление взаимных площадей облучения........................................... 58
    2.3. Математическая модель нагрева вертикального стального резервуара с нефтепродуктом, имеющего стационарную крышу, под тепловым воздействием пожара................................................................................. 67
    2.4. Разбиение нагреваемого резервуара на области..................................... 70
    2.5. Оценка величины коэффициента теплоотдачи......................................... 74
    2.6. Алгоритм расчета распределения температур в резервуаре, нагревающемся под действием пожара............................................................................... 80
    2.7. Нагрев смоченной стенки.......................................................................... 94
    2.8. Концентрация паров нефтепродукта в газовом пространстве................ 97
    2.9. Проверка адекватности модели нагрева резервуара с нефтепродуктом 100
    2.10. Регрессионная модель нагрева резервуара с нефтепродуктом под тепловым воздействием пожара............................................................................... 102
    2.11. Модель нагрева резервуара под тепловым воздействием нескольких факелов..................................................................................................... 114
    2.12. Выводы.................................................................................................... 115
    РАЗДЕЛ 3. СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАГРЕВА РЕЗЕРВУАРА С НЕФТЕПРОДУКТОМ ПОД ТЕПЛОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОЖАРА.. 117
    3.1. Стохастический подход к моделированию нагрева резервуара........... 117
    3.2. Случайные пульсации формы пламени.................................................. 118
    3.3. Экспериментальное определение вероятностных характеристик пламени 121
    3.4. Случайные пульсации температуры пламени........................................ 130
    3.5. Нагрев резервуара как случайный процесс........................................... 137
    3.6. Моделирование нагрева резервуара при случайной температуре пламени и случайных площадях взаимного облучения.......................................... 142
    3.7. Оценка математического ожидания температуры нагревающейся поверхности резервуара......................................................................... 151
    3.8. Оценка дисперсии температуры нагревающейся поверхности резервуара 155
    3.9. Скорость изменения температуры стенки резервуара.......................... 164
    3.10. Нагрев резервуара от нескольких факелов............................................ 170
    3.11. Выводы.................................................................................................... 171
    РАЗДЕЛ 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЗЕРВУАРОВ................. 173
    4.1. Математическая модель охлаждения резервуара струями воды.......... 173
    4.2. Горящий резервуар с нефтепродуктом.................................................. 175
    4.3. Размещение ствола для охлаждения резервуара................................... 187
    4.4. Взаимодействие струи воды со стенкой................................................. 189
    4.5. Влияние интенсивности подачи воды на охлаждение резервуара........ 197
    4.6. Оценка коэффициента эффективности использования воды при охлаждении стенки резервуара.................................................................................... 201
    4.7. Охлаждение негорящего резервуара..................................................... 206
    4.8. Охлаждение горящего резервуара......................................................... 210
    4.9. Выводы.................................................................................................... 212
    РАЗДЕЛ 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОЖАРА В РЕЗЕРВУАРНОМ ПАРКЕ 215
    5.1. Локализация пожара в резервуарном парке.......................................... 215
    5.2. Задача оптимального расположения сил и средств для локализации пожара 216
    5.3. Математическая постановка задачи оптимизации................................. 218
    5.4. Алгоритм решения задачи оптимального расположения стволов для охлаждения резервуаров........................................................................ 228
    5.5. Детерминированный подход к задаче оптимального расположения сил и средств...................................................................................................... 232
    5.6. Стохастический подход к задаче оптимального расположения сил и средств 234
    5.7. Оценка вероятности разрушения горящего резервуара....................... 236
    5.8. Оценка вероятности взрыва соседнего резервуара............................... 240
    5.9. Построение функции цели для стохастической задачи оптимальной расстановки стволов................................................................................ 247
    5.10. Алгоритм оценивания эффективности расстановки стволов для локализации пожара...................................................................................................... 250
    5.11. Выводы.................................................................................................... 253
    РАЗДЕЛ 6. РАЗРАБОТКА ПЛАНА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРА В РЕЗЕРВУАРНОМ ПАРКЕ........................................................................... 255
    6.1. Методы прогнозирования каскадного распространения пожара......... 255
    6.2. Сравнение детерминированного и стохастического методов прогнозирования каскадного развития пожарной ситуации в резервуарном парке......................................................................................................... 259
    6.3. Влияние свойств нефтепродукта на различие между стохастической и детерминированной моделями нагрева резервуара.............................. 267
    6.4. Алгоритм расчета сил и средств, необходимых для локализации и тушения пожара...................................................................................................... 271
    6.5. Применение построенных моделей для анализа типовых пожарных ситуаций................................................................................................... 274
    6.5.1. Резервуарная группа с бензином...................................................... 275
    6.5.2. Резервуарная группа с нефтью......................................................... 280
    6.5.3. Резервуарная группа с мазутом....................................................... 290
    6.5.4. Сравнение результатов..................................................................... 293
    6.6. Программная реализация моделей и алгоритмов................................. 296
    6.6.1. Построение плана размещения резервуаров................................... 298
    6.6.2. Оценка теплового влияния пожара................................................... 299
    6.6.3. Моделирование локализации пожара.............................................. 302
    6.6.4. Расчет сил и средств для тушения пожара....................................... 303
    6.7. Рекомендации по работе с программным комплексом.......................... 303
    6.8. Выводы.................................................................................................... 306
    ВЫВОДЫ.............................................................................................................. 308
    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................................. 311
    Приложение А. Регрессионная модель нагрева резервуара.............................. 341
    Приложение Б. Оценка количества воды, стекающей по стенке, после удара струи о вертикальную стенку....................................................................................... 346
    Приложение В. Применение экспертного метода для оценки пожарной ситуации в резервуарном парке и построения плана локализации пожара................... 351
    Приложение Г. Интерфейс программного комплекса........................................ 356
    Приложение Д. Акты о реализации полученных результатов........................... 362









    ВВЕДЕНИЕ

    Актуальность темы. Резервуарные парки являются основным местом хранения нефти и нефтепродуктов в процессе их переработки и транспортировки. Большое скопление легко воспламеняющихся и горючих жидкостей на относительно небольшой площади приводит к высокому уровню пожарной опасности. Интенсивное тепловое воздействие пожара может вызвать воспламенение или взрыв соседних резервуаров, т.е. привести к каскадному развитию аварийной ситуации. Такие групповые пожары причиняют значительный материальный ущерб, наносят серьезный урон экологической системе района, прилегающей к месту пожара, и приводят к гибели людей.
    Учитывая увеличение объемов потребления нефтепродуктов как в Украине, так и в мире, можно ожидать, что в дальнейшем эта ситуация только осложнится. Опасность увеличивается и в связи с ростом резервуарных парков и увеличением емкостей резервуаров.
    Проектирование резервуарных парков, их противопожарная защита, действия пожарных подразделений по защите резервуаров и ликвидации пожара регламентируются рядом нормативных документов. Но, несмотря на принимаемые меры, количество пожаров в резервуарных парках остается практически неизменным в течение последних 30 лет. В среднем в резервуарных парках на территории СНГ происходит около 12 крупных пожаров в год. Из них в Украине происходит 2 пожара в 3 года. При этом каждый четвертый пожар носит затяжной характер и заканчивается полным выгоранием нефтепродуктов. Это означает как недостаточность сил и средств или неэффективное их использование, так и недостаточный учет различных факторов, влияющих на развитие пожара.
    Для решения этой проблемы требуется построение комплекса математических моделей адекватно описывающих тепловое воздействие пожара на резервуар с нефтепродуктом, определение количества сил и средств, достаточных для локализации и ликвидации пожара, выработка рекомендаций пожарным подразделениям.
    Процессы горения жидкостей исследовались В.И.Блиновым, Г.Н.Худяковым, В.Ч.Реуттом, И.И.Петровым, пожарная безопасность резервуаров с нефтепродуктами рассмотрена в работах О.М.Волкова, А.А.Абросимова, Н.Г.Топольского, А.Ф. Федорова, Ю.А.Абрамова, D.Burgess, G.Markstein, форма факела и тепловое излучение от него изучалось в работах D.Drysdale, Л.Н.Куценко, А.П.Созника, вопросы тепломассообмена исследовались Х.И.Исхаковым, Р.Ш.Хабибулиным, Е.М.Логачевым, С.В.Пузачем, поведение водяной струи проанализировано в работах Г.Н.Абрамовича, В.П.Ольшанского, использование пены для тушения пожаров нефтепродуктов изучалось А.Ф. Шароварниковым, С.А. Шароварниковым, В.П.Молчановым, С.С.Воеводиным.
    Традиционные методы расчета опасности теплового воздействия пожара на резервуары с нефтепродуктами основываются на упрощенных моделях нагрева резервуара под действием излучения пламени. В них, как правило, предполагается равномерный нагрев части резервуара, обращенной к факелу. В то же время различный угол падения теплового излучения на нагреваемую поверхность способен приводить к очень неравномерному нагреву и, следовательно, погрешностям при расчете опасности воспламенения или взрыва. Существующие модели относятся к детерминированному типу. Они не учитывают случайности, присущей развитию пожара. В частности, несмотря на турбулентный режим горения и вызванные этим сильные пульсации пламени, существующие модели рассматривают ту или иную форму факела, предполагая ее постоянной во времени, а также неизменную температуру пламени.
    С другой стороны, современное развитие вычислительной техники позволяет выработать новые подходы к анализу пожарной ситуации в резервуарном парке нефтепродуктов, учесть случайный характер развития пожара, построить математические модели, более точно описывающие нагрев резервуара под тепловым воздействием пламени. Такие модели дают возможность оценить возможные пути каскадного распространения пожара, выделить первоочередные задачи, стоящие перед пожарными подразделениями, и разработать план локализации и ликвидации пожара.
    Таким образом, минимизация ущерба от пожаров на таких стратегически важных объектах как резервуарные парки является актуальной проблемой.
    Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа выполнялась согласно плана научно-технических работ Университета гражданской защиты Украины в рамках научно-исследовательских работ «Повышение эффективности противопожарной защиты резервуарных парков» (№ ГР 0105U007378, ответственный исполнитель); «Разработка рекомендаций по расчету сил и средств при организации тушения пожаров на объектах повышенной пожарной опасности» (№ГР0102U005932, ответственный исполнитель); «Гелеобразующие огнетушащие составы на основе неорганических соединений» (№ ГР 0104U004050, исполнитель); «Выбор рациональных параметров размещения пожарно-технического вооружения при проектировании кузовов пожарных автомобилей» (№ГР0104U000678, исполнитель).
    Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка теоретических основ предотвращения каскадного распространения пожара в резервуарном парке с нефтепродуктами и повышение эффективности его ликвидации путем построения и использования комплекса математических моделей комбинированного типа.
    Для достижения этой цели требуется решение следующих задач.
    1. Разработка математической модели теплового взаимодействия резервуара с факелом пожара и окружающей средой, учитывающей передачу тепла излучением и конвекцией.
    2. Теоретическая разработка стохастической модели теплового излучения от пламени горящих нефтепродуктов и идентификация ее параметров.
    3. Построение стохастической модели нагрева резервуара с нефтепродуктом под тепловым воздействием пожара, позволяющей найти распределение вероятностей для его температуры в произвольный момент времени.
    4. Разработка метода определения вероятности достижения резервуаром температуры самовоспламенения паров нефтепродукта для оценки вероятности взрыва паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара или возникновения факельного горения на дыхательных клапанах.
    5. Построение и идентификация параметров модели поведения стальных конструкций горящего резервуара для оценки вероятности его деформации в условиях повышенных температур.
    6. Анализ детерминированной и стохастической моделей нагрева резервуара под действием пожара, и выяснение условий, при которых они дают существенно различные результаты, т.е. условия, при которых нельзя пренебрегать влиянием случайных факторов.
    7. Построение модели взаимодействия струи воды с нагретой стенкой резервуара для расчета ее охлаждающего действия.
    8. Разработка подходов по оцениванию эффективности действий пожарных подразделений по локализации пожара, основанных на оценке ожидаемого ущерба, в т.ч. и ущерба, вызванного возможным каскадным распространением пожара.
    9. Разработка метода и алгоритма оптимальной расстановки сил и средств для охлаждения горящих и соседних резервуаров, выявление первоочередных задач по охлаждению в условиях нехватки сил и средств.
    Объектом исследования является нефть и нефтепродукты в вертикальных стальных резервуарах со стационарной крышей.
    Предметом исследования являются процессы, происходящие в горящих и негорящих резервуарах; оптимизация действий пожарных подразделений.
    Методы исследования. В работе сочетаются аналитические, статистические и численные методы исследований. Моделирование нагрева резервуара с нефтепродуктом под тепловым воздействием пожара проводилось на основании теории тепломассообмена. Расчет коэффициентов конвективной теплоотдачи от стальных конструкций в газовую и жидкую среду выполнялся с применением методов теории подобия. Численные методы применялись для решения систем дифференциальных уравнений и вычисления интегралов, возникающих при нахождении площадей взаимного облучения. Для экспериментального определения вероятностных характеристик пламени использовались методы математической статистики. При построении стохастической модели нагрева резервуара и решении задачи о вероятности достижения резервуаром критической температуры использовались методы теории случайных процессов. Для решения задачи оптимального расположения сил и средств для локализации пожара в резервуарном парке использовались методы математического программирования.
    Научная новизна полученных результатов.
    1. Дальнейшее развитие получила детерминированная модель нагрева резервуара с нефтепродуктом под тепловым воздействием пожара. Построенная модель более точно описывает процесс нагрева резервуара благодаря учету неравномерного нагрева различных его частей. Модель учитывает лучистый и конвективный теплообмен стальных конструкций резервуара.
    2. Впервые предложен стохастический подход к прогнозированию каскадного развития пожара. Подход основан на использовании теории случайных функций для описания тепловых процессов, происходящих в горящих и соседних резервуарах. Идентификация законов и параметров распределения проведена на основании экспериментальных данных. Построена вероятностная оценка распространения пожара на соседние резервуары, основанная на расчете вероятности достижения температуры самовоспламенения стальными конструкциями резервуара в течение заданного промежутка времени.
    3. Дальнейшее развитие получили методы оценки прочности стальных конструкций горящих резервуаров. Построена вероятностная оценка времени деформации сухой стенки резервуара в условиях повышенных температур.
    4. Впервые проведено сравнение стохастического и детерминированного подходов к прогнозированию развития пожарной ситуации в резервуарном парке. Выявлены условия, при которых оба подхода дают результаты, эквивалентные в смысле времени достижения температуры самовоспламенения негорящими резервуарами, и условия, при которых влиянием случайных факторов пренебрегать нельзя.
    5. Впервые сформулирована задача оптимальной расстановки сил и средств для охлаждения резервуаров при пожаре в резервуарном парке. Задача допускает детерминированную или стохастическую постановку в зависимости от используемого метода прогнозирования развития пожара. Построен алгоритм ее решения, охватывающий оба этих случая.
    Практическое значение полученных результатов. Разработанные модели, методы, алгоритмы являются основой для синтеза системы предупреждения, локализации, ликвидации чрезвычайных ситуаций в резервуарных парках нефтепродуктов. Использование комплекса моделей, методов, алгоритмов особенно эффективно на этапе проектирования резервуарных парков и для анализа пожарной опасности уже существующих объектов.
    Методы расчета теплового воздействия пожара на резервуары с нефтепродуктами, алгоритмы размещения сил и средств для локализации и тушения пожара были внедрены на Кременчугском НПЗ. Выявление наиболее пожароопасных направлений и вариантов развития пожара привело к внесению корректив в планы пожаротушения и сокращению использования спецтехники на 28%, разработке дополнительных профилактических мер и снижению уровня пожарной опасности на 14%.
    Внедрение автоматизированного программного комплекса ООТ „Торговий Будинок Харків нафтопродукт” позволило выявить наиболее опасные аварийные ситуации. Было выяснено, что в худшем случае распространение пожара от резервуара РВС-10000 к соседнему произойдет через 9 минут после его начала. Использование защитного экрана из стальных листов позволило сократить тепловой поток на 42%, вследствие чего вероятность самовоспламенения паров нефти в течение первых 25 минут уменьшилась до 10-3. Такое время является достаточным для разворачивания сил и средств и начала охлаждения резервуаров.
    Модели каскадного распространения пожара, программное обеспечение по анализу влияния теплового потока пожара на резервуары с нефтепродуктом были использованы при разработке сценария проведения комплексных учений подразделениями ГУ МЧС Украины в Харьковской области на полигоне в с.Солоницевка. Использование разработанных моделей позволило сократить время тушения пожара на 18% по сравнению с нормативным.
    Программный комплекс моделирования пожара в резервуарном парке используется в учебном процессе Университета гражданской защиты Украины и Черкасском институте пожарной безопасности им. Героев Чернобыльцев. Проверка знаний курсантов показала повышения качества усвоения знаний на 30-40%.
    Личный вклад соискателя. Все основные результаты диссертационной работы были получены автором самостоятельно. Личный вклад соискателя в работах, написанных в соавторстве, состоит в следующем. В монографии [13] разработаны детерминированная и стохастическая модели процессов в горящих и негорящих резервуарах, сформулирована и решена задача оптимального размещения сил и средств для локализации пожара в резервуарном парке. В работе [1] сформулирована задача оптимального расположения стволов для охлаждения резервуаров и построен алгоритм ее решения. В [2] автором предложена математическая модель нагрева резервуара с нефтепродуктом, учитывающая конвективный и лучистый теплообмен. В [3, 16] построена система дифференциальных уравнений для нахождения математического ожидания температуры резервуара, нагревающегося под действием пожара. В работе [17] предложена вероятностная модель факела. В работе [4] найдено стационарное распределение температур резервуара, нагревающегося от факела другого горящего резервуара. В [5, 6] построена математическая модель охлаждения резервуара с нефтепродуктом водой, позволяющая оценить достаточность охлаждения и найти время достижения резервуаром критической температуры. В [8, 39] на основе теории подобия построена оценка конвективной теплоотдачи от стальной стенки и крыши резервуара в окружающий воздух и паровоздушную смесь в газовом пространстве резервуара. В [9] построена система дифференциальных уравнения для нахождения дисперсии температуры резервуара, нагревающегося под действием случайного теплового потока. В работах [10, 7] дана оценка времени достижения сухой стенкой резервуара температуры самовоспламенения нефтепродукта. В работе [11] построен алгоритм вычисления площади поперечного сечения факела. В [15, 19] построена математическая модель прогрева поверхностного слоя нефтепродукта под действием теплового потока от нагревшихся стальных конструкций резервуара. В [18] предложен метод оценки неизвестных тепловых параметров резервуара, основанный на линейном приближении зависимости температуры от этих параметров. В [30] построены формулы для вычисления площадей взаимного облучения между вертикальной элементарной площадкой и факелом, имеющим форму конуса, цилиндра или эллипсоида. В [47, 48, 49, 50] произведен расчет сил и средств, необходимых для тушения пожара в резервуарном парке. В [27, 51] рассчитан тепловой поток, которому подвергаются силы и средства при локализации пожара в резервуарном парке. В [52] проанализировано влияние вида и параметров корреляционной функции теплового потока на температуру нагрева сухой стенки резервуара. В [100] предложен метод расчета вероятности достижения критической температуры сухой стенкой резервуара в предположении о линейной зависимости математического ожидания температуры от времени.
    Апробация результатов диссертации. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсужд
  • Список литературы:
  • ВЫВОДЫ

    1. Усовершенствована математическая модель нагрева резервуара с нефтепродуктом под тепловым воздействием пожара. Особенностью модели является разбиение резервуара на отдельные области и учет конвективного и лучистого теплообмена каждой области друг с другом, факелом и окружающим пространством. Построенная модель более точно описывает процесс нагрева резервуара благодаря учету неравномерного нагрева различных его частей. Показано, что применение моделей, предполагающих равномерно нагретую стенку и крышу, обращенные в сторону пожара, приводит к относительной ошибке до 40%. Разработанная модель позволяет определить предельное время начала охлаждения резервуара, нагревающегося под действием пожара.
    2. Впервые построена стохастическая модель теплового излучения от пламени горящих нефтепродуктов. Особенностью модели является учет случайных пульсаций формы пламени и его температуры. Идентификация параметров модели проведена на основании экспериментальных данных.
    3. Впервые предложен и теоретически обоснован вероятностный подход к моделированию пожарных ситуаций в резервуарном парке нефтепродуктов. Подход основан на использовании теории случайных функций для описания тепловых процессов, происходящих в горящих и соседних резервуарах. Исходными данными для модели являются случайные процессы, характеризующие факел, результатом закон и параметры распределения случайных процессов, описывающих температуры резервуаров.
    4. Впервые предложен метод оценивания вероятности достижения негорящим резервуаром температуры самовоспламенения паров нефтепродукта в течение заданного промежутка времени, основанный на расчете вероятности выброса случайного процесса за критический уровень. Разработанный метод позволяет прогнозировать каскадное распространение пожара в резервуарном парке и принять решение о необходимости охлаждения данного резервуара.
    5. Дальнейшее развитие получили методы оценки прочности стальных конструкций в условиях повышенных температур. На основании статистических данных о деформации сухой стенки горящего резервуара предложен вероятностный подход к определению времени ее огнестойкости. Данный подход используется для прогнозирования деформации сухой стенки резервуара и принятия решения о необходимости ее охлаждения.
    6. Проведено теоретическое обобщение детерминированного и стохастического подходов к моделированию пожара в резервуарном парке. Стохастическая модель прогнозирования каскадного развития аварийной ситуации в резервуарном парке является обобщением детерминированной модели. Она позволяет более адекватно описать пожарную ситуацию за счет учета случайных факторов. Выявлены условия, при которых обе модели дают эквивалентные результаты, и условия, при которых влияние случайных факторов существенно, и пренебрегать ими нельзя. Показано, что в ряде случаев наличие случайных факторов приводит к относительному различию между моделями более 50%. Метод сравнения стохастической и детерминированной моделей основывается на сравнении прогнозируемого времени достижения негорящим резервуаром температуры самовоспламенения нефтепродукта.
    7. Дальнейшее развитие получили методы расчета охлаждающего действия водной струи на нагретую поверхность. Разработанные методы основываются на теории теплоотдачи в жидкостную пленку, гравитационно стекающую по вертикальной поверхности. Построенная модель позволяют решить задачу о необходимой интенсивности подачи воды на охлаждение.
    8. Впервые предложен метод оценивания эффективности действий пожарных подразделений по локализации пожара в резервуарном парке. Особенностью метода является учет ожидаемого ущерба, вызванного возможным каскадным распространением пожара на другие резервуары. В основе метода лежат разработанные стохастические модели развития пожара. Разработанный метод позволяет на этапе разработки плана пожаротушения сравнить последствия тех или иных действий пожарных подразделений и помогает в принятии решения руководителю тушения пожара.
    9. Впервые предложены метод и алгоритм оптимальной расстановки сил и средств для локализации пожара в резервуарном парке. Предложенный метод основывается на стохастической модели развития пожара. Его применение для разработки плана локализации пожара позволяет сократить ущерб от пожара до 40% по сравнению с общепринятым подходом. Выигрыш достигается за счет более точного прогноза влияния пожара на соседние резервуары, выбора первоочередных задач и оптимального распределения боевых задач между стволами.









    ЛИТЕРАТУРА

    1. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Алгоритм оптимального расположения сил и средств для тушения пожара в резервуарном парке // Проблеми надзвичайних ситуацій. Зб. наук. пр. АЦЗ України. Харків: Фоліо, 2006. Вип. 3. С. 26-32.
    2. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Влияние пожара на резервуар с нефтепродуктом // Вестник национального автомобильно-дорожного университета. Сб. научных трудов. Харьков: ХНАДУ, 2005. Вып. 29. С.131-133.
    3. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Влияние случайных пульсаций пламени на нагрев резервуара при пожаре // Проблемы пожарной безопасности. Харьков: Фолио, 2005. Вып. 18. С. 3-8.
    4. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Моделирование нагрева резервуара под действием излучения пожара // Вісник міжнародного слов’янського університету. Харків: ТОВ ПКФ „Яна”, 2004. Т. 7. №2. С. 7-9.
    5. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Моделирование охлаждения нагревающегося резервуара с нефтепродуктом // Автомобильный транспорт. Сб. научн. тр. Харьков: ХНАДУ, 2005. Вып. 17. С. 96-98.
    6. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Моделирование охлаждения резервуара с нефтепродуктом, нагревающегося во время пожара // Пожежна та техногенна безпека. Тези доповідей міжнародної науково-практичної конференції // Черкаси: ЧІПБ, 2005. С. 199-202.
    7. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Моделирование тепловых процессов при пожаре в резервуарном парке // Шляхи автоматизації, інформатизації, та комп’ютеризації діяльності МНС України. Тези доповідей ІІ міжнародної науково-технічної конференції // Харків: АЦЗУ, 2005. С. 6-8.
    8. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Оценка коэффициента конвективной теплоотдачи резервуара с нефтепродуктом // Науковий вісник будівництва. Збірник наукових праць. Харків: ХДТУБА, 2005. Вип. 31. С. 206-210.
    9. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Оценка параметров распределения температуры сухой стенки резервуара при пожаре // Науковий вісник будівництва. Харків: ХДТУБА, 2005. Вип. 34. С. 167-172.
    10. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Оценка пожарной опасности резервуара с нефтепродуктом при его нагреве от пламени соседнего горящего резервуара // Радиоэлектроника и информатика Харьков: ХНУРЭ, 2005. №2. С. 110-112.
    11. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Оценка пульсаций пламени при горении нефтепродуктов // Радиоэлектроника и информатика. Харьков: ХНУРЭ, 2006. №1 (32). С. 40-42.
    12. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Оценка риска деформации или взрыва резервуара при пожаре в резервуарном парке // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Сб. научных трудов. Харьков: ХНАДУ, 2006. Вып. 32. С.90-92.
    13. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций в резервуарных парках с нефтепродуктами. Харьков: АГЗУ, 2006. 256 с.
    14. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Скорость изменения температуры резервуара при пожаре в резервуарном парке // Проблемы пожарной безопасности. Харьков: АГЗУ, 2006. Вып. 19. С. 3-9.
    15. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Тепловые процессы в нагревающемся резервуаре // Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. Киев: Техника, 2006. Вып. 67. С. 357-362.
    16. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Теплообменные процессы в резервуаре с нефтепродуктом // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. Сб. тезисов докладов III Международной научно-практической конференции // Минск: МЧС Беларуси, 2005. С. 191-193.
    17. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Форма факела как случайный процесс // Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан, проблеми і перспективи. Матеріали VII Всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників // Київ: УкрНДІПБ, 2005. С. 65-67.
    18. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е. Экспериментальное определение тепловых параметров резервуара // Вісник міжнародного слов’янського університету. Харків: ТОВ ПКФ „Яна”, 2005. Т. 8. №1-2. С.32-34.
    19. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е., Туркин И.Б. Нагрев поверхностного слоя нефтепродукта в резервуаре от факела горящего резервуара // Проблемы пожарной безопасности. Харьков: Фолио, 2004. Вып. 16. С. 3-7.
    20. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов. М.: Госэнергоиздат, 1948. 288 с.
    21. Абросимов А.А. Опыт работы Московского НПЗ в области охраны окружающей среды. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. 96 с.
    22. Абросимов А.А., Топольский Н.Г., Федоров А.В. Автоматизированные системы пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих производств. М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 239 с.
    23. Абросимов Ю.Г., Иванов А.И., Качалов А.А. Гидравлика и противопожарное водоснабжение. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. 422 с.
    24. Авдеев А.А. Приложение аналогии Рейнольдса к исследованию поверхностного кипения в условиях вынужденного движения. // Теплофизика высоких температур. 1986 т. 24, вып. 5. С. 111-119.
    25. Авдеев А.А., Пехтерев В.П. Кипение недогретой жидкости в условиях вынужденного движения. // Теплофизика высоких температур. 1986 т. 24, вып. 5. С. 912-920.
    26. Александров А.А. Оценка экологической опасности «большого дыхания» резервуара автозаправочных станций и нефтебаз // Вестник ОГУ, 2005, № 4. С. 104-107.
    27. Андриенко В.Н., Басманов А.Е., Говаленков С.В., Горбенко Н.А., СозникА.П. Зоны безопасности при ликвидации пожаров в резервуарных парках // Материалы тринадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ-2004. М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. С. 249-251.
    28. Андриенко В.Н., Говаленков С.В., Созник А.П. Математическая модель теплового излучения от факелов, имеющих форму конуса // Проблемы пожарной безопасности. Харьков: Фолио, 2003. Вып. 14. С. 24-28.
    29. Андриенко В.Н., Говаленков С.В., Созник А.П. Расчет излучения от факелов цилиндрической и эллипсоидальной формы // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. АГЗ Украины, Спец. вып. Харьков: Фолио, 2004. С. 19-25.
    30. Андриенко В.Н., Говаленков С.В., Созник А.П., Басманов А.Е. Зависимость теплового излучения факела от их формы // Вісник міжнародного слов’янського університету. Харків: ТОВ ПКФ „Яна”, 2004. Т. 7. №2. С.55‑60.
    31. Антіпов І.А., Кулєшов М.М., Пєтухова О.А. Протипожежне водопостачання. Харків: Академія цивільного захисту України, 2004. 255 с.
    32. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: Радио и связь, 1983. 248 с.
    33. Бабенко В.В., Кузьмин В.Г., Пучков С.И. Шариков А.В. Тушение горючих жидкостей водой аэрозольного распыла // Пожаротушение на объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: Сб. науч. тр. М., ВНИИПО, 1991. С. 55-58.
    34. Бабенко В.С., Воротинцев Е.В., Кремена А.П., Свиридин Н.Ф. Зонная модель факела пожара разлива горючей жидкости // Техническая механика, 2003, № 2. С. 125-130.
    35. Бабенко В.С., Крелина А.П. Модель пожара горючих жидкостей // Вопросы химии и химических технологий. 2003, № 6. С.170-172.
    36. Бабенко О.В., Кірєєв О.О. Використання гелеутворюючих систем при розробці нових рідинних засобів пожежогасіння // Пожарная безопасность. Материалы 6-й научно-практической конференции. Харьков: АПБУ, 2003. С.94‑96.
    37. Баратов А.Н., Иванов Е.Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1979. 368 с.
    38. Бартелеми Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1985. 254 с.
    39. Басманов А.Е. Конвективный теплообмен нагревающегося резервуара // Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан, проблеми і перспективи. Матеріали VII Всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників // Київ: УкрНДІПБ, 2005. С. 70-71.
  • Стоимость доставки:
  • 50.00 грн


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины