17.4 Переменные величины, влияющие на рассеивание

17.4.1 Процесс рассеивания

Смесь углеводородного газа с воздухом (или инертным газом), выходящая из выпускного отверстия вертикально, поднимается вверх под действием собственной кинетической энергии. Если ветра нет, струя остается в вертикальном положении, но в противном случае она искривляется в направлении ветра. Подъему струи под действием кинетической энергии препятствует ее стремление опуститься, так как плотность газа больше плотности окружающего воздуха.

Скорость потока выходящего газа достигает максимального значения по мере его прохождения через выпускное отверстие, а затем она уменьшается по мере вовлечения воздуха в струю. Вовлеченный воздух снижает концентрацию углеводородного газа и плотность газа в струе. Постепенное уменьшение скорости, концентрации углеводорода и плотности вместе со скоростью ветра и другими метеорологическими факторами определяет окончательную конфигурацию струи и соответственно зоны воспламенения.

17.4.2 Скорость ветра

Долгое время считалось, что рассеивание смесей углеводородного газа с воздухом замедляется при низких скоростях ветра. Такая точка зрения основывается на опыте, накопленном в процессе эксплуатации танкеров, и количественной информации о влиянии скорости ветра, полученной в результате незначительного объема экспериментальных работ. Многое зависит от количества выходящего газа и от способа его выпуска, но опыт эксплуатации танкеров и терминалов позволяет предположить, что при скоростях ветра, несколько превышающих 5 м/с, обеспечивается рассеивание, достаточное для предотвращения опасности воспламенения.

17.4.3 Скорость потока газа

По мере увеличения скорости прохождения потока смеси углеводородного газа с воздухом через данное отверстие начинают оказывать влияние несколько факторов. С одной стороны скорость выделения углеводородного компонента возрастает пропорционально скорости выхода всего газового потока, и поэтому следует ожидать, что увеличится то расстояние, которое пройдет струя, до того как она разбавится до концентрации, соответствующей НПВ. С другой стороны, чем выше эта скорость, тем интенсивнее происходит смешивание исходного насыщенного углеводородного газа с воздухом, и это приводит к компенсации влияния первого фактора.

Кроме того, при низких скоростях общего потока газа первоначальной кинетической энергии струи может оказаться недостаточно для противодействия стремлению струи к опусканию вследствие ее высокой первоначальной плотности.

Результаты взаимного влияния этих различных процессов при низкой скорости ветра показаны на рис. 17-1. Газовая смесь, результаты исследований состава которой использовались для построения диаграмм и которая состояла из 50% пропана по объему, 50% воздуха по объему, является типичной смесью, выделяемой при завершении полной загрузки танка сырой нефтью. При минимальной скорости потока (рис. 17-1 (а)) преобладает воздействие плотности газа, который опускается обратно по направлению к палубе. При наибольшей скорости потока (рис. 17-1 (с)) смешивание становится гораздо более интенсивным и струя уже более не стремится опуститься.

Зоны воспламенения, образуемые при производстве таких же операций с моторными или авиационными бензинами, будут аналогичны вышеописанным, но для них будет характерно более ярко выраженное влияние плотности, причем это влияние станет заметным для груза типа природного газолина. Интенсивный процесс разбавления, необходимый для достижения НПВ моторных или авиационных бензинов (см. раздел 15.2.2), будет способствовать также образованию значительной зоны воспламенения по сравнению с сырыми нефтями, и это влияние будет преобладать для природных газолинов. Таким образом, процесс рассеивания постепенно становится более явным по мере перехода от сырой нефти через моторные или авиационные бензины к грузам типа природного газолина