МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ФЛЕГМАТИЗАЦИИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Главная » Информатика » МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ФЛЕГМАТИЗАЦИИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Информатика Комментариев нет

Существует подход описания процесса флегматизации резервуара с остатками го — рючей жидкости дифференциальными уравнениями баланса массы для углеводородов, флегматизатора и кислорода. Эти уравнения будут представлять систему дифференци — альных уравнений материального баланса процесса флегматизации резервуара с остат — ками углеводородных жидкостей:

Предположим, что процесс флегматизации, описанный данной системой (1), пред — ставляет собой процесс, в котором при подаче инертного газа с расходом q происходит ин- тенсивное перемешивание паров нефтепродукта, кислорода и инертного газа и выброс паро — газовоздушной смеси из объема резервуара. Процесс перемешивания паро-воздушной смеси и газа преобладает над процессом вытеснения. Подача инертного газа происходит достаточ — но интенсивно, упругость паров нефтепродукта большая, что обусловливает постоянный по — ток массы в направлении, перпендикулярном площади испарения.

Решение уравнения материального баланса для паров углеводорода.

Продифференцируем уравнение (2) материального баланса для углеводородов по

dτ и преобразуем:

Преобразуем уравнение материального баланса для газообразного флегматизатора:

ф

 

Vdϕф

Решение уравнений материального баланса для многокомпонентных углеводородов.

Для многокомпонентных углеводородов (бензин, дизельное топливо, керосин, нефть) согласно исследованиям, проведенным В. П. Назаровым, интенсивность испарения W величина не постоянная, она изменяется согласно:

W=W0 ·e-atdτ.

Интенсивность испарения W уменьшается вследствие того, что многокомпонент — ный нефтепродукт сначала теряет наиболее быстро движущиеся молекулы, вследствие чего средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается и понижается тем — пература жидкости, что тормозит процесс массообмена [2].

Характерной для многокомпонентных нефтепродуктов особенностью процесса ис — парения является появление новой тормозящей силы, которая обуславливается измене — нием свойств нефтепродуктов.

Следовательно, для многокомпонентных углеводородов можно составить следую —

щую систему дифференциальных уравнений материального баланса:

− ϕн − ϕф )

При наличии в резервуаре остатков индивидуальной жидкости, свойства кото — рой не изменяются при ее частичном испарении, выполняется следующее условие: W=W0 , т. е. при условии постоянства интенсивности испарения. Следовательно, можно записать преобразованную систему дифференциальных уравнений для однокомпо — нентных жидкостей [3-4]:

В результате решения данных систем дифференциальных уравнений была получе —

на теоретическая модель процесса флегматизации.

Расчет интенсивности испарения нефтепродукта.

Для вычисления интенсивности испарения W, входящей в полученные уравнения,

используется критериальное уравнение:

где ρ – плотность инертного газа; ν – кинематическая вязкость инертного газа; Fисп – площадь испарения нефтепродукта; Fох – площадь ограждающих конструкций; Vсв – сво — бодный объем резервуара; Re – аналог числа Рейнольдса; PrД – число Прандтля; πg – давление насыщенных паров; μ – относительная молекулярная масса; θ – температур — ный фактор; h – длина резервуара; d – диаметр резервуара.

Для многокомпонентного нефтепродукта коэффициент, характеризующий ско —

рость изменения интенсивности испарения α в процессе флегматизации, принимался:

где Ткк и Тнк – соответственно температуры конца и начала кипения нефтепродукта; W0 – интенсивность испарения; mT – остаток нефтепродукта при определении фракци — онного состава; m0 – масса нефтепродукта до начала продувки.

В случае однокомпонентного нефтепродукта α = 0.

Также использовалась формула:

где Wии – интенсивность испарения; М – молекулярная масса; ω – подвижность среды над зеркалом испарения; Рs – давление насыщенных паров; Fи – площадь испарения.

И формула:

где Wи – интенсивность испарения; М – молекулярная масса; η – подвижность среды над зеркалом испарения; Рs – давление насыщенных паров; Fзр – площадь испарения.

Для вычисления Рs в формулах (43) и (44) использовалось уравнение Антуана:

где А, В, СА – константы уравнения Антуана; tн – температура жидкости.

Также использовалась эмпирическая формула:

где tB – температура вспышки нефтепродукта, ºС.

Анализ модели процесса флегматизации, составленной по уравнениям материаль —

ного баланса.

Адекватность представленной теоретической модели процесса флегматизации

проверялась сопоставлением полученной теоретической функции

с резуль —

татами экспериментальных измерений по критерию Вилкоксона. Можно сделать вывод, что данная модель адекватна практическим результатам с доверительной вероятностью, равной 0,95.

Недостатком рассмотренной модели процесса флегматизации топливного резерву —

ара является возможность ее применения при условии опорожненности резервуара.

Кроме того, с помощью данной модели возможно определить лишь среднее значе —

ние окислителя, содержащегося в резервуаре.

При обеспечении взрывобезопасности топливозаправщиков способом флегмати — зации в мирное и военное время необходимо знать процентное содержание кислорода в каждой точке свободного пространства резервуара. Это позволит проводить продувку ци — стерны топливозаправщика до достижения уровня МВСК лишь в локальных участках проведения сварочных работ. Такой подход позволяет существенно сократить сроки про — дувки резервуара и количество подаваемого инертного газа. Кроме того, при достижении уровня МВСК в точках возможного термического воздействия на резервуар его взрыво — безопасность будет обеспечена при любом значении концентрации паров топлива. Это в

свою очередь позволяет проводить продувку резервуара без предварительного слива

взрывоопасных жидкостей, что является особенно актуальным при выполнении процесса флегматизации емкостей автомобилей подразделений силовых ведомств для хранения и транспортирования топлива в процессе ведения контртеррористических операций.

Проведенные теоретические исследования кинетики процесса наполнения свобод — ного пространства горизонтального топливного резервуара инертным газом, свойств инертных газов и способов продувки ими резервуаров позволяют рассматривать процесс флегматизации как совокупность процессов диффузии и конвективного переноса. В зави — симости от физических свойств инертного газа и интенсивности его поступления в резер — вуар в процессе флегматизации преобладает либо процесс перемешивания, либо процесс вытеснения.

Результатом исследования процесса замещения свободного пространства горизон — тального топливного резервуара инертным газом является разработка функциональной схемы математического моделирования процесса флегматизации. Верхняя часть схемы включает исследование вопроса поступления газообразного азота и диоксида углерода в

2013. № 1 (144). Выпуск 25/1

свободный объем резервуара при различных значениях расхода инертного газа и уровня топлива в резервуаре. Нижняя часть включает аналитическое моделирование процесса флегматизации для случаев преобладающего вытеснения и смешивания. В качестве цен — трального элемента схемы выступает непосредственно расчет времени процесса флегма — тизации, объединяющий своей методикой все представленные аспекты.

Материал взят из: Научные ведомости Белгородского государственного университета (История Политология Экономика Информатика) — № 1 (144) 2013

(Visited 1 times, 1 visits today)