17.4.4 Концентрация углеводородного газа

При постоянной скорости общего потока газа, изменение его концентрации оказывает двоякое влияние. Интенсивность выделения углеводородного газа возрастает пропорционально его концентрации так, что при одинаковом влиянии других факторов, протяженность зоны воспламенения возрастает. По мере того, как данная газовая смесь выпускается из отверстия, ее первоначальная плотность настолько велика, что стремление струи к опусканию становится преобладающим.

Вот почему при низких концентрациях следует ожидать, что конфигурация зоны воспламенения будет подобна той, которая изображена на рис. 17-1(с), но ее протяженность, вероятно, будет небольшой из-за относительно малого количества углеводородного газа. По мере увеличения концентрации зона воспламенения стремится приобрести те очертания, которые изображены на рис. 17-1(b) и 17-1(а), поскольку начинает оказывать влияние возрастающая плотность; кроме того, увеличивается общая протяженность зоны из-за увеличения скорости выделения углеводородного газа.

17.4.5 Площадь поперечного сечения отверстия

Площадь отверстия, через которое выходит смесь углеводородного газа с воздухом при заданной объемной интенсивности потока, определяет его линейную скорость и, следовательно, эффективность смешивания струи с атмосферой. Воздействие такого рода проявляется, например, при дегазации. Если используются стационарные турбовентиляторы, то смесь обычно выпускается через стояк, площадь поперечного сечения которого достаточно мала для того, чтобы придать смеси высокую скорость и обеспечить ее рассеивание в атмосфере. При использовании переносных воздуходувок небольших размеров, применение которых необходимо в условиях низкого остаточного давления, газ обычно выпускается через открытый люк танка. В этом случае, если выпускное отверстие примыкает к палубе, скорость выброса очень мала, что способствует скоплению газа непосредственно над палубой.

17.4.6 Конструкция газовыпускного отверстия

Выпускные отверстия газоотводных систем на танкерах имеют различные формы. Некоторые из них - это обычные отверстия, через которые смесь беспрепятственно выходит в вертикальном направлении. В других конструкциях могут быть установлены жалюзийные вытяжные отверстия или колпаки, которые отклоняют направление потока либо в сторону, либо книзу. В качестве примера, иллюстрирующего воздействие таких устройств, на рис. 17-2 показано влияние простого плоского дефлектора, установленного непосредственно над газовыпускным отверстием. В этом примере газовыпускное отверстие находится на достаточно большом расстоянии над палубой; если бы оно было расположено ниже, то обширная площадь палубы покрылась бы воспламеняющейся газовой смесью.

17.4.7 Расположение газовыпускного отверстия

Если газовыпускные отверстия расположены рядом с такими сооружениями, как рубки, то конфигурация зоны воспламенения зависит от турбулентности, возникающей в воздухе по мере его прохождения над сооружениями. Схема, иллюстрирующая характер образования. вихревых потоков, приведена на рис. 17-3. На нем показано, как в направлении, противоположном ветру, ниже уровня, обозначенного линией Х-Х, возникают вихревые потоки, направленные книзу, а также показано, как над сооружением, с его подветренной стороны, турбулентные потоки воздуха стремятся образовать вихревые потоки непосредственно у сооружения. Перемещения этих потоков могут оказать неблагоприятное воздействие на эффективность рассеивания углеводородного газа.

Если интенсивность потока газа низка, то отмеченные эффекты могут иметь место с подветренной стороны сооружений; примеры, приведенные на рис. 17-4(а) и (b), показывают четкую тенденцию газа к втягиванию в обратном направлении в сторону подветренного края данного сооружения. На рис. 17-4(с) показано поведение газа, выходящего из подобного газовыпускного отверстия с наветренной стороны сооружения. В этом случае наличие сооружения мало влияет на конфигурацию зоны воспламенения; как вихревые потоки, так и плотность выходящего газа воздействуют на перемещение газа вниз по ветру и понизу.

Рис. 17-2(а) и (b). Влияние дефлектора газовыпускного отверстия на конфигурацию зоны воспламенения

Иллюстрации подготовлены на основании результатов опытов в аэродинамической трубе:

Газовая смесь: 50% пропана в воздухе по объему

Диаметр отверстия: 254 миллиметра

Скорость ветра: 1,1 метра в секунду

Общая интенсивность потока газа: 60 куб.м/минуту

Приблизительная интенсивность погрузки: 3000 т/час

Рис. 17-3. Пример движения воздуха над рубкой

Если скорость выхода газа из газовыпускного отверстия, расположенного рядом с сооружением, высока, то газ в состоянии преодолеть влияние вихревых потоков. Например, на рис 17-5(а) показана зона воспламенения, образующаяся у газовыпускного отверстия, расположенного на расстоянии всего 1,5 метров от рубки с наветренной стороны; направление струи почти вертикальное и она только слегка касается рубки. Однако несколько более низкая интенсивность погрузки привела бы к значительному опусканию зоны воспламенения на рубку. На рис 17-5 (b) показано, что наличие дополнительного газовыпускного отверстия удваивает объем выпускаемого газа. Отчасти в результате образования вихревых потоков и отчасти из-за более плотной смешанной струи зона воспламенения тесно соприкасается с верхней частью рубки.