2.Механизм выгорания

Явление вскипания и выброса тесно связано с наличием воды, которая всегда содержится в том или ином количестве в самой нефти и на дне резервуара. Механизм этих явлений основан на особом характере прогревания сырой нефти и влажного мазута и возникающем при этом процессе кипения перегретой воды. Явление вскипания наиболее резко сказывается при применении относительно легкоплавких глазурей. Поэтому фриттованная глазурь, как правило, более склонна к вскипанию, чем та же глазурь сырая. Кавитацией называется явление местного самопроизвольного вскипания жидкости и образования пузырьков или паро-газовых полостей. Явление кавитации может происходить при резком уменьшении давления, повышении температуры, или интенсивном вихреобразовании, когда разрежение образуется за счет резкого повышения скорости в отдельных местах потока. Кавитация ускоряет и облегчает распад жидкости. 

При нанесении на поверхность трубы эмали ВЛ-515 наблюдается явление вскипания: вся поверхность с только что нанесенным покрытием покрывается мелкими пузырьками, которые затем постепенно исчезают. Если наносить эмаль толстым слоем или использовать эмаль большой вязкости, то на поверхности покрытия на месте исчезающих пузырьков образуются кратеры, приводящие к дефектам покрытия. При нанесении эмали с пониженной рабочей вязкостью (18 - 20 сек по ВЗ-4), кратеры не образуются, толщина однослойного покрытия при этом колеблется от 15 до 25 мкм. 

Для несжимаемой жидкости эффект восстановления давления может сопровождаться явлениями вскипания и кавитации. При вскипании и кавитации так же, как и при критическом течении газа, искажаются расчетные расходные характеристики; при достижении определенного перепада давлений и дальнейшим его увеличении расход через исполнительное устройство не увеличивается. 

Было установлено, что выбросов и вскипания не происходит при горении таких продуктов переработки нефти, как керосин, дизельное топливо, бензин. Возможно, что явление вскипания и выброса тесно связано с наличием воды, которая всегда содержится в том или ином количестве в самой нефти и на дне резервуара. Исследования показали, что выброс и вскипание обусловлены особым характером прогревания сырой нефти и влажного мазута и возникающим при этом процессом кипения перегретой воды. Горению жидкостей в танках свойственны явления вскипания и выброса, что приводит к растеканию выброшенного нефтепродукта по поверхности воды и конструкции судна. 

Все вышеизложенное принципиально справедливо как для котлов среднего, так и для котлов высокого давления. Котлы высокого давления обладают обычно несколько большей чувствительностью уровня к изменениям нагрузки. Явление вскипания в этих котлах выражено значительно менее резко. Это последнее обстоятельство объясняется тем, что относительное изменение удельного веса пароводяной смеси при изменениях нагрузки котла уменьшается одновременно с увеличением давления пропорционально последнему. Последнее обстоятельство, несмотря на некоторое (незначительное) увеличение чувствительности регулируемого участка, облегчает условия регулирования уровня в значительной степени. Такой процесс не может быть прекращен изменением открытия регулирующего вентиля и, таким образом, оказывается в схемах по первому способу совершенно неуправляемым, а потому опасным, поскольку может явиться причиной влажного хода компрессора, а иногда и гидравлического удара. Возможность этой опасности подтверждается опытными данными ВНИХИ по заполнению охлаждающих приборов; по этим данным, резкое повышение тепловой нагрузки на батареи и воздухоохладители в три раза приводит к уменьшению заполнения труб охлаждающих приборов в полтора-два раза. Такое же явление вскипания жидкого хладагента в испарителях возможно при включении неработавшего некоторое время охлаждаемого объекта; при прекращении его работы паровой и жидкостный вентили испарительных батарей могли быть закрыты, и тогда температура хладагента внутри батарей повышается, приближаясь к температуре самого объекта, что вызывает повышение давления в батареях. Если при включении испарителя быстро открывается вентиль на паровой линии, соединяющей испаритель с компрессором, давление в испарительных батареях резко падает, и хладагент в них оказывается перегретой жидкостью, что вызывает ее вскипание и возможное выбрасывание жидкости в паровую линию. Выброс - достаточно редкое явление и носит характер сильного взрыва, выбрасывая тонны нефти на значительные (несколько десятков метров) расстояния, что приводит к поражению людей и техники, распространению пожара. Выброс горящей жидкости может произойти, если под слоем жидкости находится вода, жидкость при горении прогревается в глубину с образованием прогретого слоя, достигающего слой воды, и температура слоя выше температуры кипения воды явление редкое, но очень опасное. Выброс нефтепродукта наступает в том случае, когда образовавшийся гомотермический слой нефти или мазута, нагретый до температуры более 140 - 150 С, достигает слоя подтоварной (донной) воды. При этом вода перегревается, значительная часть ее переходит в пар, который и выбрасывает нефтепродукт из резервуара. Десятки тонн нефтепродукта могут быть выброшены на большое расстояние и покрыть территорию в несколько тысяч квадратных метров со всеми расположенными на ней резервуарами и сооружениями. Выброс и растекание нефти и нефтепродуктов из горящих и негорящих резервуаров относятся к особо опасным явлениям в процессах возникновения, развития и тушения пожаров в резервуарных парках. Эти явления способствуют быстрому распространению пожара на большой площади, осложняют обстановку пожара, создают угрозу для личного состава и техники пожарной охраны, увеличивают время тушения пожара, а в некоторых случаях, делая тушение практически невозможным до выгорания основной массы горючего, существенно увеличивают масштаб пожара и наносимый им материальный ущерб.