МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ФИЗИКИ И ХИМИИ КАФЕДРА МЕХАНИКИ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ

РЕФЕРАТ

Выполнил:

Студенты 5 курса гр.№492

Хашимов И., Данилов И.

Проверил: Антипьев В

Тюмень 201

Последствия аварий с выходом нефти и нефтепродуктов на твердые поверхности

Аварии, вследствие которых происходит истечение нефти и нефтепродуктов на грунт, бетон, асфальт, связаны с транспортировкой энергоресурсов сухопутными видами транспорта, в том числе, трубопроводного, а также с хранением нефтепродуктов в резервуарных парках морских или производственных терминалов, на складах предприятий и автомобильных заправочных станциях.

По данным Федерального горного и промышленного надзора России в 2000 г. при авариях на трубопроводном транспорте погибло 7 человек. Основными причинами аварий явились: коррозия - 18%; брак строительных и монтажных работ - 14%: внешние механические воздействия, в том числе несанкционированные врезки в целях хищения - 15%.

В отличие от предыдущего раздела, при авариях на железнодорожном, трубопроводном, автомобильном транспорте и в резервуарных парках хранения нефтепродуктов наибольшую трудность представляют решения следующих задач: расчета времени полного истечения жидкости из емкости через аварийное отверстие, расчета параметров процесса растекания нефтепродуктов по твердым подстилающим поверхностям в реальных метеоусловиях, определение массы испарившегося продукта, оценка поражающего действия факторов пожара на различные материалы и человека при возгорании растекающегося или хранящегося нефтепродукта.

Особого внимания заслуживают методы расчета изменения во времени массы и объема испаряющихся нефтепродуктов как в помещениях, так и в реальных метеоусловиях открытой атмосферы.

В общем случае, как известно из основ гидродинамики [7] время понижения уровня жидкости в сосуде произвольного профиля от значения высоты над аварийным отверстием Н₁ до значения Н₂ определяется уравнением:

(1.1.1)

где f(h) - функция изменения площади свободной поверхности резервуара с высотой;h - текущее значение высоты зеркала жидкости над центром аварийного отверстия; Q - приток жидкости в резервуар ; - коэффициент расхода или коэффициент сопротивления истечению нефтепродукта; s - площадь отверстия или пробоины, приведенная к круглому сечению.

Если внешний приток отсутствует, т.е. при Q = 0 и профиль сосуда не изменяется с высотой h, время изменения уровня жидкости от уровня H₁ до уровня H₂ определится зависимостью:

(1.1.2)

При H₂ =0, т.е. при определении времени полного истечения жидкости из резервуара (от высоты Н₁ зеркала нефтепродукта над пробоиной до середины сечения аварийного отверстия), выражение (1.1.2) принимает вид:

(1.1.3)

где Н₁ – начальное значение расстояния по вертикали от поверхности жидкости до середины сечения пробоины;

F - площадь зеркала жидкости (площадь резервуара).

Значения коэффициентов сопротивления истечению нефтепродуктов  в зависимости от кинематической вязкости жидкости при истечении через круглое (или приведенное к круговому сечению) отверстие представлены в табл. 1.1.1.

Таблица 1.1.1.

Зависимость значений коэффициента расхода  от вязкости.

Кинематический коэффициент вязкости , Ст	0.01-0.1	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	2.0
Коэффициент расхода 	0.61	0.51	0.41	0.36	0.33	0.3	0.26

Оценка растекания нефтепродуктов по твердой поверхности

Площадь растекания жидкости при авариях аппаратов и трубопроводов зависит от количества излившейся жидкости, ее вязкости, температуры, интенсивности истечения, высоты падения струи, вида подстилающей поверхности, уклона местности и т.д. По этим причинам корректное решение задачи определения параметров растекающегося пятна представляет собой не менее сложную задачу чем при растекании по воде. В дальнейшем рассмотрены две наиболее апробированные методики определения параметров растекания нефтяного пятна по твердой поверхности.

Донецкая пожарно-техническая станция исследовала радиус растекания горючих жидкостей различной вязкости (дизельное топливо, бензин, автол) по поверхности полированного стекла. В зависимости от кинематического коэффициента вязкости  и времени растекания t получены зависимости для небольших объемов:

• при разовом истечении жидкости объемом V:

(1.2.1)

• при непрерывном истечении с объемным расходом Q:

(1.2.2)

В формулах (1.2.1), (1.2.2) приняты обозначения: V - объем выхода на поверхность нефтепродукта, м³; R - радиус нефтяного пятна на момент времени t после аварии, м; t - время растекания нефтяного пятна, с; К_П - коэффициент поверхности растекания; - коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта, Ст.

Для учета характеристик поверхностей (смачиваемость, шероховатость, поглощаемость) введен коэффициент состояния поверхности К_п , определяющий соотношение фактического радиуса растекания по реальной поверхности и радиуса растекания по идеальной поверхности.

Приняв для идеальной поверхности К_п = 1.0, экспериментально нашли: для метлахской плитки К_п = 0.9, для грунта К_п = 0.9, для железобетонной плиты К_п = 1.1, для асфальта К_п = 1.1,для бетона с вкраплением мраморной крошки К_п = 0.5.

При частичном или полном разрушении транспортных средств нефтепродукты растекаются по твердой поверхности как правило в виде лужи.

Получены эмпирические выражения для оценки радиуса лужи растекания нефтепродуктов, приведенной к круговой форме:

при однократном истечении

(1.2.3)

при непрерывном истечении

(1.2.4)

где Q(t) - объемный расход нефтепродукта через аварийное отверстие, м³/с;  - коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта, м²/с.; g - ускорение силы тяжести, м/с².

Коэффициенты вида поверхности K_п при разливе некоторых нефтепродуктов для формул (1.2.3), (1.2.4) представлены в табл. 1.2.1.

Таблица 1.2.1.

Значения коэффициента вида поверхности .

Жидкость	Грунт	Цемент	Бетон	Плитка	Асфальт
Бензин	0.1	0.4	0.3	0.4	0.1
Диз. Топл.	0.4	0.7	0.6	0.9	0.6
Нефть	0.6	0.8	1.0	0.9	0.9