Прогнозирование распространения облаков лёгких и нейтральных газов при авариях на объектах химической промышленности

• Автор: Тюменев, Тимур Равильевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные сокращения и обозначения Введение

1. Рассеяние примесей в атмосфере

1.1. Факторы, влияющие на распространение примеси в атмосфере

1.2. Атмосферная турбулентность

1.2.1. Механизм турбулентности

1.2.2. Приземный слой и изменение ветра с высотой

1.3. Практические исследования поведения газов

1.3.1. Особенности поведения газов при высвобождении

1.3.2. Натурные испытания

1.4. Обзор расчетных методик

1.4.1. Модель ГГО
1.4.2. Гауссовские модели
1.4.3. Интегральные модели Выводы по главе
2. Модель ту рбулентного рассеяния газа
2.1. Фундаментальные уравнения сохранения
2.2. Влияние турбулентности на уравнения НавьеСтокса
2.3. Модели турбулентности
2.3.1. ке модель
2.3.2. Модель рейнольдсовых напряжений
2.3.3. Модель крупных вихрей
2.3.4. Выбор модели
2.4. Моделирование пристеночных течений
2.5. Определение свойств веществ
2.6. Итоговая система уравнений Выводы по главе
3. Вычислительный метод
3.1. Метод дискретизации
3.1.1. Обобщенное дифференциальное уравнение
3.1.2. Расчт ноля течения
3.2. Построение расчтной области. Расчтная сетка
3.2.1. Требования, предъявляемые к сетке
3.3. Граничные условия. Шероховатость
3.4. Выбор шага по времени
3.5. Источники погрешностей
Выводы по главе 3
4. Результаты численного моделирования
4.1. Проверка достоверности математической модели
4.1.1. Верификация с данными экспериментов Пустыня Тортоис
4.1.2. Верификация с данными экспериментов Голдфиш
4.1.3. Сравнение с другими численными моделями
4.2. Поведение лгких газов
4.2.1. Опыты с аммиаком
4.2.2. Опыты с застройкой
4.2.3. Опыты с фтороводородом
4.3. Поведение нейтральных газов
4.3.1. Опыты с моноксидом углерода
4.3.2. Опыты с этиленом и этаном. Влияние рельефа местности
4.4. Поведение нагретых тяжлых газов
4.4.1. Опыты с нагретым сероводородом
4.4.2. Опыты с нагретыми диоксидом и триоксидом серы
4.4.3. Результаты численных экспериментов с нагретыми тяжлыми газами
Выводы по главе 4
Заключение
Список использованной литературы


Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций обусловлена использованием современных методов и средств математического моделирования, основанных на фундаментальных уравнениях сохранения и переноса, а также удовлетворительным согласованием результатов расчёта с опубликованными данными натурных экспериментов. Научная новизна. Разработана и верифицирована методика расчета распространения облаков опасных химических веществ при залповых и продолжительных аварийных выбросах при авариях на химических предприятиях. Впервые установлено влияние и оценена степень влияния таких факторов, как скорость ветра, температура вещества, устойчивость атмосферы и рельеф подстилающей поверхности на распространение легких и нейтральных газов. В частности установлено, что для аммиака опасная скорость ветра составляет 5 м/с и выше, а не 1 м/с. Впервые численно исследовано поведение облаков нагретых тяжелых газов. Установлено, что несмотря на то, что в нагретом состоянии их плотность примерно равна плотности воздуха, облака обладают положительной плавучестью, которая позволяет им распространяться на значительные расстояния от источника, что может повлечь за собой образование опасно высоких концентраций в отдалении от источника. Практическая ценность. Предлагаемая методика может применяться для расчета зон токсического поражения, как для действующих химических предприятий и объектов с оборотом опасных химических веществ, так и при проектировании новых, при разработке следующих документов: планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций, деклараций промышленной безопасности, паспортов безопасности, при разработке мероприятий по защите персонала предприятия и населения. Результаты работы использовались при разработке планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций, а также паспортов безопасности для ОАО «Казаньоргсинтез», ОАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО «Нижнекамский НПЗ», парка хранения аммиака ОАО «Менделеевсказот». Апробация работы и публикации. Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Актуальные проблемы образования, науки и производства» (г. Нижнекамск, - апреля г. XIX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» - ММТТ- (г. Воронеж, мая -2 июня г. XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» - ММТТ- (г. Ярославль, мая -1 июня г. Международной научной конференции «Теоретические основы создания, оптимизации и управления энерго- и ресурсосберегающими процессами и оборудованием» (г. Иваново, 3-5 октября г. По теме диссертации опубликовано 8 работ [6-]. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы составляет 9 страниц, включая 6 таблиц, рисунков, в т. Библиографический список использованной литературы составляет 7 наименований. Автор искренне признателен научному руководителю зав. МАХП д. С.И. Поникарову и асе. МАХП КГТУ к. А.Д. Галееву за постоянную помощь и поддержку в работе. Инженерные методики расчета, как правило, используют в качестве исходных данных лишь некоторые из этих факторов. Обозначим влияние каждого из них на распространение летучих веществ. Общая масса выброшенного вещества. Как правило, эта величина и определяет размеры зоны поражения. Действительную массу высвободившегося во время аварии вещества трудно, а часто и невозможно определить. Поэтому при проектировании объекта, а также при недостатке данных о случившейся аварии считают, что при разрушении ёмкости с газообразным или сжиженным опасным веществом всё её содержимое переходит в атмосферу. Мощность и высота источника. Мощность - это масса примеси, выходящая из источника в атмосферу в единицу времени при продолжительном выбросе, или массовый расход. Её величина может колебаться в очень широких пределах (от нескольких граммов до сотен килограмм и даже нескольких тонн в секунду) и зависит от характера аварии. Концентрация примеси в точке на местности обычно пропорциональна мощности источника.