Technique of building models of the heat affected zones in the fire on the main gas pipeline

Introduction. It is known that the calculation of the parameters of uncontrolled combustion is very difficult because of its spontaneity and disordered forms. Therefore, they resort to the modeling of combustion on the basis of known geometric shapes. For example, for a strait fire the burning area is modeled in the form of a rectangle, when burning a torch - in the form of a circle, when igniting a tank with LVZh, GZh or LNG - in the form of a “fireball”, etc. Methodology. Models of the fire to the main gas pipeline (MG) in accordance with the recommendations of STO Gazprom 2-2.3-351-2009 is a vertical solid cylinder to fire column type (scenario C1) and two against solid-opalone directed truncated cones for jet-type combustion (scenario C2). However, there are no systematic methods of quantitative assessment of the intensity of thermal effects and geometric construction of heat affected zones in case of fires at MG in the existing regulations. This gap explains the relevance of this article, which presents methods for determining the emissivity of heat fluxes at ground level for fires scenarios C1 and C2 and justified methods of geometric construction of zones of thermal danger in the vicinity of the burning flame column or two oppositely directed burning jets. A numerical example of the calculation of thermal parameters for the construction of geometric shapes of heat affected zones is given and the illustrations of their graphical execution are presented. Conclusion. The method of construction of models of heat affected zones is put in the subsequent basis for the development of the software product “Expert system “Fire Analyst”, which provides operational monitoring of the level of potential fire risk operated by MG in the “online” mode.

колонный тип горения, струевой тип горения, интенсивность теплового потока, “огненный шар”, коэффициенты облучения, геометрические размеры пламени, column burning type, jet-flames burning type, intensity of heat flow, “fireball”, radiation coefficient, geometrical dimensions of flame

1. СТО Газпром 2-2.3-351-2009. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО “Газпром” : распоряжение ОАО “Газпром” № 83 от 30.03.2009; введ. 30.12.2009.-М. : ООО “Газпром Экспо”, 2009. -377 с.

2. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах : приказ МЧС РФ от 10.07.2009 № 404 (ред. от 14.12.2010). URL: http:docs.cntd.rudocument 902170886 (дата обращения: 18.10.2018).

3. Корн Г. А., Корн Т. М. Справочник по математике для научных работников и инженеров: определения, теоремы, формулы Пер. с англ. -5-е изд. -М. : Наука, 1984. -831 с.

4. Белицкий В. Д., Ломов С. М. Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов. - Омск : ОмГТУ, 2011.-62 c.

5. Брушлинский Н. Н., Глуховенко Ю. М., Коробко В. Б., Соколов С. В., Вагнер П., Лупанов С. А., Клепко Е. А. Пожарные риски. Вып 3. Прогнозирование динамики пожарных рисков Под ред. Н. Н. Брушлинского. -М. : ФГУ ВНИИПО, 2005. -64 с.

6. Бухмиров В. В. Расчет коэффициента теплоотдачи : учебное пособие для вузов.-Иваново : Ивановский гос. энергетический ун-т, 2007. -78 с.

7. Быков А. И. Определение параметра среднего давления газа на участке магистрального газопровода Пожаровзрывобезопасность Fire and Explosion Safety.-2015.-Т. 24,№1.-С. 49-54.

8. Быков А. И. Определение средней температуры газа на аварийном участке магистрального газопровода Пожаровзрывобезопасность Fire and Explosion Safety.-2015.-Т. 24,№6.-С. 43-50.

9. Быков А. И. Методика оценки массы природного газа, участвующего в образовании огненного факела при разрыве магистрального газопровода Пожаровзрывобезопасность Fire and Explosion Safety. -2015.-Т. 24, № 9. -С. 48-54. DOI: 18322PVB.2015.24.09.48-54.

10. Быков А. И. Оценка пожарной опасности газотранспортных объектов Газовая промышленность. -2013. -№ 10(697).-С. 69-71.

11. Дектерев А. А., Гаврилов А. А., Литвинцев К. Ю., Амельчугов С. П., Серегин С. Н. Моделирование динамикипожароввспортивныхсооружениях Пожарнаябезопасность.-2007.-№4.-C. 49-58.

12. Закиров А. М. Количественная оценка опасности поражения человека тепловым излучением при пожарах на химических и нефтехимических предприятиях : дис.…канд. техн. наук.-Казань, 2011. -105 с.

13. Цхадая Н. Д., Быков А. И. Методика определения величины радиационного теплового потока при пожаре на магистральном газопроводе Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-2017.-№4.-С. 39-41.

14. Bohl D., Jackson G. Experimental study of the spill and vaporization of a volatile liquid Journal of Hazardous Materials.-2007.-Vol. 140, Issue 1-2. -P. 117-128. DOI: 10.1016j.jhazmat.2006.06.076.

15. Yang D., Li Z. P., Hong O. Y. Effects of humidity, temperature and slow oxidation reactions on the occurrence of gasoline-air explosions Journal of Fire Protection Engineering.-2013.-Vol. 23, No. 3. -P. 226-238. DOI: 10.11771042391513486464.

16. Wong W. C.-K., Dembsey N. A., Alston J., Lautenberger C. A multi-component dataset framework for validation of CFD flame spread models Journal of Fire Protection Engineering.-2013.-Vol. 23, No. 2. -P. 85-134. DOI: 10.11771042391512472087.

17. Zhai L., Li J. Correlation and difference between stoll criterion and damage integral model for burn evaluation of thermal protective clothing Fire Safety Journal.-2016.-Vol. 86, No. 2.-P. 120-125. DOI: 10.1016j.firesaf.2016.10.007.

18. Rajendram A., Khan F., Garaniya V. Modelling of fire risks in an offshore facility Fire Safety Journal. -2015. -Vol. 71, No. 1. -P. 79-85. DOI: 10.1016j.firesaf.2014.11.019.

19. Lau C. K., Lai K. K., Lee Y. P., Du J. Fire risk assessment with scoring system, using the support vector machine approach Fire Safety Journal.-2015.-Vol. 78, No. 8.-P. 188-195. DOI: 10.1016j.firesaf. 2015.10.003.

20. Zhen Y., Wang Z., Wang J., Wang C., Cui Y. Experimental and numerical study on connecting pipe and vessel size effects on methane-air explosions in interconnected vessels Journal of Fire Sciences.- 2018. -Vol. 36, No. 3. -P. 164-180. DOI: 10.11770734904118760165.

21. Troitzsch J. H. Fires, statistics, ignition sources, and passive fire protection measures Journal of Fire Sciences. -2016. -Vol. 34, No. 3. -P. 171-198. DOI: 10.11770734904116636642.