ВАЛИДАЦИЯ РАСЧЁТНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПАРЕНИЯ ЛВЖ ПРИ АВАРИЙНОМ ПРОЛИВЕ В ОТКРЫТОЙ АТМОСФЕРЕ С РЕЗУЛЬТАТАМИ ЭКСПЕРИМЕНТА
Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №7(186)
Рубрика: Технические науки
Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №7(186)
ВАЛИДАЦИЯ РАСЧЁТНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПАРЕНИЯ ЛВЖ ПРИ АВАРИЙНОМ ПРОЛИВЕ В ОТКРЫТОЙ АТМОСФЕРЕ С РЕЗУЛЬТАТАМИ ЭКСПЕРИМЕНТА
С ростом числа применимости химических веществ на производстве, увеличивается и число аварии, связанных с ЛВЖ в частности. Именно поэтому важным является прогнозирование чрезвычайного происшествия (ЧП) такого типа, одной из стадий которого является образование так называемого вторичного облака вследствие испарения жидкости со свободной поверхности. Последнее учитывает такой важный параметр, удельная массовая скорость испарения вещества.
На сегодняшний день методы расчета массы испарившихся веществ с поверхности аварийного пролива ЛВЖ в условиях открытой атмосферы весьма разноречивы и предназначены только для установившихся процессов испарения опасных веществ (ОВ).
Теоретические данные
В результате анализа было выделено несколько как отечественных, так и зарубежных методик по исчислению удельной массовой скорости испарения веществ, подробный анализ которых представлен в [9]. К ним относятся:
- ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Метод расчета параметров испарения горючих ненагретых жидкостей и сжиженных углеводородных газов» [3];
- Руководство по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ"[7];
- Метод Н.Ф. Тищенко и А.Н. Тищенко [8];
- Метод Саттона из «Руководства Всемирного банка» [2];
- Модель Кавамуры-Маккея, рекомендуемая Руководством «Методы расчета физических эффектов» CPR-14 [1].
По данным методикам произведем вычисления для исходных жидкостей. В табл.1 представлены исходные данные, необходимые для вычислений.
Таблица 1.
Исходные данные для определения интенсивности испарения
|
Исследуемое вещество |
Молярная масса М, г/моль |
Давление насыщенного пара Р, кПа |
Температура окружающей среды Т, ºС |
Скорость испарения воздуха, м/с |
Температура кипения tк, ºС |
|
Уайт-спирит |
147 |
0,25 |
13,6 |
0,94 |
140-200 |
|
Керосин |
154,7 |
1,94 |
10,9 |
0,82 |
150-200 |
|
Ацетон |
58,08 |
16,7 |
11,7 |
1,0 |
56,5 |
Площадь испарения составит 0,017 м2. Испарение происходит на открытой местности. Давление насыщенных паров вещества рассчитано по уравнению Антуана.
Произведя все вычисления, получаются следующие данные (табл.2)
Таблица 2.
Результаты теоретических исчислений
|
Исследуемое вещество |
Интенсивность испарения, согласно |
||||
|
ГОСТ Р 12.3.047-2012 |
Руководство по безопасности |
Метод Н.Ф. Тищенко и А.Н. Тищенко |
Руководства Всемирного банка |
CPR-14 |
|
|
Уайт-спирит |
3,1*10-6 |
7,0*10-6 |
6,0*10-5 |
1,2*10-2 |
1,0*10-4 |
|
Керосин |
2,4*10-5 |
5,4*10-5 |
4,4*10-4 |
1,1*10-2 |
7,0*10-4 |
|
Ацетон |
1,0*10-4 |
2,9*10-4 |
1,7*10-3 |
4,9*10-3 |
2,8*10-3 |
Экспериментальные данные
Суть проведения эксперимента заключалась в том, чтобы проследить изменение массы исследуемой жидкости за определенный промежуток времени. Параллельно проводились замеры параметров окружающей среды: температуры и скорости воздуха. Следует сказать, что эксперимент считался завершенным при изменении массы исследуемой жидкости более чем на 30 % (или по истечении 3 часов). В результате подучились следующие значения (табл. 3)
Таблица 3.
Результаты эксперимента
|
Исследуемое вещество |
Время проведения эксперимента t, мин |
Изменение массы жидкости , кг |
Параметры окружающей среды |
Интенсивность испарения , |
|
|
Скорость ветра , |
Температура воздуха Т, |
||||
|
Уайт - спирит |
40 |
|
0,94 |
13,6 |
|
|
Керосин |
315 |
0,014 |
0,82 |
10,9 |
|
|
Ацетон |
50 |
0,056 |
1,0 |
11,7 |
|
Заключение
Анализ результатов проведенного исследования показал, что полученные в ходе расчёта данные разнятся с результатами проведенного эксперимента. Так, для всех полученных веществ максимальное отклонение наблюдается по модели Саттона, где числовые значения на порядок отличаются. Выделить какой-то один метод, приблизительно подходящий к экспериментальным данным, не представляется возможным, так как все методы обладают неопределенностью. Источники этой неопределенности имеют как объективную (вследствие изменчивости свойств техносферы), так и субъективную составляющие (вследствие скучности имеющихся знаний и альтернативностью используемых моделей). На основании обзорного материала можно утверждать, что на сегодняшний день необходимо совершенствовать методики расчёта интенсивности испарения и определения количества опасного вещества, поступающего в окружающую среду при испарении с поверхности аварийного пролива легковоспламеняющейся жидкости.
