Образование и распространение паровоздушных облаков сжиженных углеводородных газов при техногенных авариях

• Автор: Исламхузин, Дамир Ягфарович
• Шифр специальности: 05.26.03, 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Анализ причин и последствий возникновения и развития аварийных ситуаций при транспортировке СУГов.

1.1. Обзор типичных аварийных ситуаций

1.2. Теория атмосферной турбулентности.

1.2.1. Уравнения баланса кинетической энергии турбулентности и дисперсии температуры.

1.2.3. Теория Монина Обухова для приземного слоя.

1.3. Современное состояние теорий, описываюшнх распространение вредных веществ, попадающих в атмосферу в условиях аварийных разгерметизации. Нормативные методики.

.1. Модель диффузии примесей в атмосфере.

.2. Граничные условия.

1.3.3. Коэффициенты уравнения атмосферной диффузии.

.4. Обзор решений уравнения 1.9. Нормативные методики.

1.4. Постановка задачи исследования.
Глава 2.Теоретнческое исследование процесса истечения СУГов из аварийных отверстий характерных размеров.
2.1. Моделирование закономерностей формирования профиля давлений подлине продукте про вода при перекачке СУГов
2.4. Полная схема расчета развития аварийной ситуации.
Глава 3. Математическое моделирование распространения ПВО в атмосфере.
3.1. Выбор и формулировка исходной системы уравнений.
3.2. Выбор приемов решения выбранного математического описания.
3.2.1. Обзор существующих методов решения.
. Расчетная схема.
.1. Матричная запись исходной системы уравнений.
.2. Схема расчета.
.3. Аппроксимация пространственных производных.
3.4. Коэффициенты турбулентной диффузии.
3.5. Описание численного решения математической модели.
3.5.1. Граничные н начальные условия.
3.5.2. Конечноразностный аналог математической модели изменения скорости ветра но высоте.
3.5.3. Конечноразностный аналог математической модели гидродинамического потока тяжелого газа.
3.6. Проверка адекватности математической модели.
Глава 4. Практическое применение разработанного математического описания для моделирования опасных ситуаций.
4.1. Утечка ШФЛУ через свищ диаметром 5 мм.
4.1.1. Расчет размеров и интенсивности испарения.
4.1.2. Расчет пространственновременного распределения концентрации взрывоопасного паровоздушного облака.
4.2. Утечка ШФЛУ через свишднаметром мм.
4.2.1. Расчет размеров и интенсивности испарения.
4.2.2. Расчет пространственновременного распределения концентрации взрывоопасного паровоздушного облака.
. Утечка ШФЛУ через свишднаметром 0 мм.
.1. Расчет размеров и интенсивности испарения.
Выводы.
Исследование температурной стратификации атмосферы на характеристики турбулентности.
Заключение.
Литература


Изза отсутствия дистанционных средств управления и сигнализации о снижении давления в системе не удалось оперативно блокировать аварийный участок трубопровода. В газетах писали, что сигналы опасности не сработали. Вместо того чтобы найти место утечки и предпринять какието меры, на нагнетательной станции лишь увеличили давление в трубопроводе, так как решили, что оно упало, отклонилось от нормы. Л тем временем, газ заполнял ложбину у железной дороги. Пары углеводородов распространились над поверхностью земли и могли достичь железной дороги. Идущие навстречу друг другу поезда, по видимому, вызвали турбулизацию паровоздушной смеси, ее воспламенение. В 1 ч мин местного времени прогремел взрыв чудовищной силы, пламя взметнулось на огромную высоту. В зоне взрыва оказались два пассажирских поезда, в которых находились человека, в том числе 3 ребенка. Воздушной ударной волной было оторвано от поездов и сброшено с пути вагонов, из которых 7 были полностью разрушены, а остальные обгорели снаружи и полностью выгорели внутри. При катастрофе погибли или получили разной степени тяжелые повреждения человека, на месте аварии найдено 8 трупов. На месте катастрофы полностью разрушены участки железнодорожного полотна протяженностью 0 м, электроконтактной сети 3 км, воздушной линии связи и линии электропередачи 1,7 км. От воздействия ударной волны в районе взрыва образовалась зона сплошного завала леса на площади 2,5 км2 направление падения деревьев совпадает с направлением ударной волны и фронта пламени горения парового облака, повалены деревья диаметром 0,9м, в радиусе до км от места взрыва в населенных пунктах выбиты стекла в домах, полностью или частично разрушены рамы и шиферные фронтоны. Крупная авария, приведшая к тяжелым последствиям, произошла на трубопроводе сжиженного пропана в порту Гудзон США 3. Давление в трубопроводе составляло 6,5 МПа. В месте утечки жидкого пропана образовался кратер диаметром 3 м и глубиной 1,2 м. Через 5 минут после начала выброса образовалось белое облако, поднявшееся на м над уровнем земли. В течение минут с момента разрыва трубопровода до взрыва было выброшено 9 м3 сжиженного пропана. Пропановое облако распространилось по длине и при достижении расположенного в 0 м от места утечки здания, воспламенилось и почти мгновенно сдетонировало. В последующие секунды после детонации наблюдался огненный шторм, распространившийся в горизонтальном направлении. Очевидцы, находившиеся в 1,2 км от места взрыва. Наблюдали как разлетаются обломки зданий. Общая утечка сжиженного пропана составила 0 м3. Строения в радиусе до 8 км были разрушены. В работе В. М. Бесчастнова 3 приводятся данные об аварии в ПортХаудсне США. В декабре г. МПа. Образовалось гигантское облако паров, воспламенившихся через минут с момента аварии. Количество выброшенного до взрыва пропана составило примерно т. Размеры образовавшегося пропанового облака длина 0м, ширина м и высота 7 м. Предположительно воспламенение произошло в 0 м от места утечки при достижении облаком здания. Было разрушено сооружений, находящихся в радиусе 1, км от места аварии. Тротиловый эквивалент взрыва составил примерно т. Согласно данным работ 6 и ,в последнее десятилетие одним из основных факторов, резко повысившим риск аварий на трубопроводном транспорте и приведшим к большинству аварий с самыми тяжелыми экологическими последствиями, является старение, полный физический износ трубопроводов. Согласно опубликованным данным, магистральных нефтепроводов к настоящему времени отработали более лет. При этом подчеркивается, что высокая аварийность на магистральных нефтепроводах связана как с коррозионным растрескиванием стенок труб, работающих под воздействием различных силовых факторов, так и с внешним воздействием различных технических средств. По данным работ 6, с по год на территории России зарегистрировано 3 аварии на объектах магистральных трубопроводов общей протяженностью около 0 тыс. Эти аварии привели к гибели людей, тяжелым экологическим последствиям и значительному экономическому ущербу. Примерно от указанного числа аварий приходится на магистральные нефтепроводы.