Снижение испарения углеводородных жидкостей экранирующим слоем гранулированного пеностекла

Введение. Пожарная опасность открытой поверхности испарения углеводородных жидкостей при их хранении в емкостях (резервуарах), а также при аварийных проливах характеризуется массовой скоростью испарения. Основным способом снижения пожарной опасности углеводородных жидкостей является изоляция поверхности испарения углеводородных жидкостей с помощью различных покрытий, например понтов или плавающих крыш в емкостных аппаратах (резервуарах), а при аварийных проливах — применение воздушно-механической пены и т.п. Одним из эффективных способов снижения испарения углеводородных жидкостей является изоляция поверхности испарения легкими низкогигроскопичными гранулированными материалами, способными удерживаться на поверхности жидкости под действием архимедовой силы. Работа посвящена расчетно-экспериментальной оценке снижения массовой скорости испарения углеводородных жидкостей при экранировании поверхности пролива слоем гранулированного пеностекла.

Методика расчета и полученные результаты. Разработана математическая модель снижения скорости испарения углеводородных жидкостей через «сухой» слой гранулированного пеностекла, аналогом которой является закон Бугера – Ламберта – Бера. Разработана «Методика экспериментальной оценки массовой скорости испарения углеводородных жидкостей через экранирующий слой гранулированного пеностекла различной высоты» (Методика). Используя результаты экспериментального исследования параметров испаре ния легковоспламеняющихся жидкостей (ацетон, бензин АИ-92, гексан, этанол, керосин авиационный, дизельное топливо) через «сухой» слой гранулированного пеностекла марки «Термоизол» (фракции 5–7 мм) по разработанной Методике, были определены коэффициенты экранирования для ряда углеводородных жидкостей и осредненный коэффициент экранирования. Установлены зависимости скорост и испарения жидкостей через различную толщину «сухого» слоя гранулированного пеностекла от давления насыщенных паров. Дана расчетно-экспериментальная оценка высоты зоны, ограниченной нижним концентрацио нным пределом распространения пламени паров при испарении исследуемых жидкостей со свободной поверхности и с экранирующим слоем гранулированного пеностекла марки «Термоизол».

Выводы. Разработанная математическая модель и Методика экспериментальной оценки массовой скорос ти испарения углеводородных жидкостей позволяет определять скорость испарения углеводородных жидкостей различных классов и может быть использована для исследования параметров испарения при экранировании различными по своему гранулометрическому составу материалами.

1. Данилов В.Ф., Шурыгин В.Ю. К вопросу о решении проблемы потерь нефтепродуктов от испарения // Успехи современного естествознания. 2016. № 3. С. 141–145. URL: https://natural‑sciences.ru/ru/article/view?id=35840

2. Цегельский В.Г., Ермаков П.Н., Спиридонов В.С. Защита атмосферы от выбросов углеводородов из резервуаров для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов // Безопасность жизнедеятельности. 2001. № 3. С. 16–18.

3. Сулейманов Ф.Р., Маркова Л.М. Потери нефти и нефтепродуктов при эксплуатации резервуарных парков // Нефтегазовый терминал: вып. 8 : сб. науч.‑тех. ст. Междунар. науч.‑тех. конф. «Транспорт и хранен ие углеводородного сырья» / под. общ. ред. С.Ю. Подорожникова. Тюмень : ТюмГНГУ, 2015. С. 178–182. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25508382

4. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.‑Л. : Гостехиздат, 1947. 244 с.

5. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. М. : Недра, 1972. 288 с.

6. Bear J. Dynamics of fluids in porous media. N‑Y, London, Amsterdam : American Elsevier Publ. Comp., 1972. 764 p.

7. Dullien F.A.L. Porous media fluid transport and pore structure. London : Academic Press. 1979. 396 p.

8. Firoozabadi A., Katz D.L. An analysis of high‑ velocity gas flow through porous media // Journal of Petroleum Technology. 1979. Vol. 31. Issue 02. Pp. 211–216. DOI: 10.2118/6827‑PA

9. Handbook of porous media / Taylor & Francis Group, LLC / ed. by Kambiz Vafai. 2nd ed. CRC Press, 2005. 744 p. DOI: 10.1201/9780415876384

10. Chen Z., Huan G., Ma Y. Computational methods for multiphase flows in porous media Siam. Dallas, Texas : Southern Methodist University, 2006. 569 p.

11. Леонтьев Н.Е. Основы теории фильтрации. М. : МГУ. 2009. 87 с.

12. Kantzas А., Bryan J., Taheri S. Fundamentals of fluid flow in porous media // PERM Inc. 2016. URL: http://perminc.com/resources/fundamentals‑of‑fluid‑flow‑in‑porous‑media (дата обращения: 15.10.2021).

13. Cejas M.C., Hough L.A., Frétigny C., Dreyfus R. Effect of granular packing geometry on evaporation // Soft Matter. 2018. Vol. 14. Issue 34. Pp. 6994–7002. DOI: 10.1039/C8SM01179F URL: https://arxiv.org/pdf/1601.04584v2.pdf (дата обращения: 15.10.2021).

14. Ширяев Е.В. Исследование параметров подложки гранулированного пеностекла, влияющих на снижение интенсивности испарения горючих жидкостей // Современные проблемы гражданской защиты. 2019. № 4. С. 19–27. URL: http://ntp.edufire37.ru/wp‑content/uploads/2018/12/№3‑2018‑готово.pdf (дата обраще ния: 15.10.2021).

15. Шацких Е.С., Левин С.Н., Писаревский В.М. Применение гранулированного пеностекла в качес тве покрытия зеркала испарения нефтяных резервуаров // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2018. № 4. С. 17–21. DOI: 10.24411/0131‑4270‑2018‑10403

16. Ширяев Е.В., Рубцов Д.Н., Назаров В.П., Булгаков В.В. Огнезащитный эффект гранулированной пеностекольной подложки при углеводородном пожаре пролива // Безопасность жизнедеятельности. 2016. № 4. С. 33–37.

17. Dadashov I. Experimetal investigation of using granulated foamglass for cooling the combustible liquid // Fire Safety. 2018. Issue 33. Pp. 48–52. DOI: 10.32447/20786662.33.2018.06

18. Алексеев В.Н. Количественный анализ / под ред. д‑ра хим. наук П.К. Агасяна 5‑е изд. М. : Альянс. 2013. 504 с.

19. Skoog D., West D.M., Holler F.J. Gravimetric analysis // Fundamentals of Analytical Chemistry. 1996. Vol. 7. Pp. 71–96.

20. Ширяев Е.В. Снижение пожарной опасности локальных проливов углеводородных жидкостей на основе применения гранулированного пеностекла : дис. … канд. техн. наук. М., 2021. 183 с.

21. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочное издание. М. : Пожнаука, 2004. Т. 1–2.