Диссертация (1172908), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В действующем нормативном документе в областиобеспечения пожарной безопасности складов нефти и нефтепродуктов [41],требования которого хотя и не распространяются на РВСЗС, указывается,что расстояние от стенок РВС до подошвы внутренних откосов обвалования илидо ограждающих стен следует принимать не менее 3 м от резервуаров объемомдо 10000 м3 и 6 м – от резервуаров объемом 10000 м3 и более. Таким образом,исходя из экономической эффективности применения рассматриваемых в работезащитных стенок, а также анализа требований нормативных документов к РВСЗС,с учетом требований [41], можно сделать вывод о том, что такие преграды целесообразно обустраивать на расстояниях от 1,5 до 3,0 м от стенки внутреннегорезервуара. В дальнейшем эти расстояния и были взяты за основу при проведенииэкспериментальных исследований, направленных на определение оптимальныхгеометрическихпараметровзащитныхстенокрезервуаровтипа«стаканв стакане» (таблица 3.2).Таблица 3.2 – Значения расстояний для обустройства защитных стенокпо периметру модельных резервуаров с учетом масштабных коэффициентовМасштабныйкоэффициентλl30436081114130Расстояние от стенки модельного резервуара до защитнойстенки для соответствующего натурного расстояния, м1,52,12,43,00,0500,0700,0800,1000,0350,0490,0560,0700,0250,0350,0400,0500,0190,0260,0300,0370,0130,0180,0210,0260,0120,0160,0180,023923.2 Определение минимальной высоты защитной стенкидля локализации потока жидкости при разрушении резервуараОсновной целью экспериментальных исследований являлось нахождениеминимальной высоты защитной стенки, обустраиваемой по периметру модельного резервуара на соответствующем расстоянии для полного предотвращенияперелива через нее жидкости при разрушении резервуара.
При этом, исходяиз особенностей методики проведения экспериментов, одновременно решаласьзадача по определению доли перелившейся через защитную стенку жидкостис учетом изменения ее высоты от первоначальной (рассчитанной на гидростатическое удержание вылившейся из резервуара жидкости) до минимально необходимой (при гидродинамическом воздействии потока) [111]–[114].Методика проведения экспериментов заключалась в следующем. На основании лабораторного стенда по периметру модельного резервуара (см.
таблицу 3.1)на соответствующем расстоянии (см. таблицу 3.2) обустраивалась защитная стенка, конструктивно выполненная в виде стальной обечайки. При этом в соответствии с требованиями [43], первоначальная высота защитной стенки превышалана 1 м (в соответствующем масштабе для каждого модельного резервуара)уровень жидкости в границах ограждения, образующийся при повреждениимодельного резервуара. Герметичность защитной стенки на основании лабораторного стенда обеспечивалась за счет применения силиконового герметика.Внутрь модельного резервуара устанавливалась вкладка из монолитного поликарбоната высотой, соответствующей уровню жидкости в этом резервуаре.
Далееэтапы проведения экспериментов аналогичныэкспериментам, описаннымв разделе 2.3.1 настоящей работы. В случаях наблюдения перелива жидкости(рисунок 3.1) высоту защитной стенки увеличивали посредством крепленияна ней дополнительной цилиндрической обечайки с замковым устройством, позволяющим перемещать ее вверх по стенке с шагом от 0,001 м. Опыты повторялидо тех пор, пока жидкость полностью не удерживалась в границах ограждения.9315263748Рисунок 3.1 – Характерные кадры взаимодействия потока жидкости приразрушении резервуара в масштабе 1:30 к натурному РВС-700 м3 с защитнойстенкой, установленной на расстоянии 0,07 м (2,1 м для натурного объекта)94С целью удобства проведения аналогичных опытов с остальными модельными резервуарами, оборудованными соответствующими защитными стенками,для лабораторного стенда была разработана специальная вставка, конструктивновыполненная из влагостойкой фанеры толщиной 0,02 м, размерами в плане1,0×1,0 м.
В центре вставки имеется отверстие диаметром 0,6 м, вплотную к которому на равноудаленном друг от друга расстоянии примыкают 8 направляющихс усиленными стальными уголками. В целом разработанная конструкция позволяла закреплять на уголках изготовленные из листовой оцинкованной стали соответствующей высоты защитные стенки и устанавливать их на необходимомрасстоянии от модельного резервуара (рисунок 3.2).Рисунок 3.2 – Общий вид лабораторного стенда со специальной вставкойи закрепленной на ней защитной стенкойПеред проведением каждого эксперимента инструментальной линейкойпроизводился замер уровня жидкости в модельном резервуаре, а после имитацииего разрушения – уровня жидкости в границах ограждения.
Далее производилисьрасчеты по оставшемуся объему жидкости в границах ограждения и делалсявывод о доле перелившейся через защитную стенку жидкости.95В таблицах А.1 – А.6 приложения А представлен массив полученных экспериментальных данных с оценкой доли жидкости (Q, %), перелившейся череззащитную стенку в зависимости от ее высоты (hст, м) и расстояния (l, м)до модельного резервуара при максимальном первоначальном уровне жидкостив резервуаре (h0, м), соответствующем высоте стенки этого резервуара.На основе анализа выборки из массива экспериментальных данных получены зависимости безразмерного параметра (hст/h0), определяющего минимальнуювысоту защитной стенки для локализации потока жидкости при полном разрушении натурного резервуара, от расстояния (l, м), на котором может быть установлена защитная стенка (рисунок 3.3).
Для сравнения на этом же рисунке приведенырасчетные зависимости для определения высоты защитной стенки, рассчитаннойна гидростатическое удержание пролитого из соответствующего резервуарапродукта, а также нормативная зависимость высоты защитной стенки – 80 %от высоты стенки основного резервуара [42].hст/h0РВС-700РВС-10000РВС-2000РВС-20000РВС-5000РВС-30000нормативная зависимость (0,8h0)l, мРисунок 3.3 – Зависимости для определения минимальной высотызащитной стенки от расстояния до стенки резервуара:гидродинамика;гидростатика96Из рисунка 3.3 видно, что для всех рассматриваемых в настоящей работетипов резервуаров с целью удержания продукта в границах защитной стенкиее высота в изучаемом диапазоне расстояний l должна быть больше не тольковысоты стенки, рассчитанной на статическое удержание пролитого продукта,но и нормативно рекомендуемой.
При этом анализ экспериментальных данныхпоказывает, что для полного удержания продукта в границах защитной стенкипри условии ее расчета на гидродинамические нагрузки с учетом ударного воздействия стенок и других элементов внутреннего резервуара при его разрушении,отношение hст/h0 ≥ 1,1. Очевидно, что на практике защитные стенки такой высотыприменять экономически нецелесообразно, поэтому дальнейшие исследованиябыли направлены на оценку доли перелившейся через защитную стенку жидкостипри снижении ее высоты вплоть до уровня, рассчитанного на статическое удержание вышедшего из аварийного резервуара продукта.3.3 Определение доли перелившейся через защитную стенку жидкостипри оптимизации (снижении) ее высотыНа рисунке 3.4 представлено графическое отображение массива экспериментальных данных (см.
таблицы А.1 – А.6), необходимых для определения долижидкости, перелившейся через защитную стенку в зависимости от ее высотыи расстояния до резервуара. Анализ общего вида этих данных позволил предположить наличие зависимости вида:L h Q f ; ст , R h0 (3.1)где L = l + R – характерный размер от центра резервуара до защитнойстенки, м;R – радиус резервуара, м.9718Q, %161412108642hст/h000,40,60,81,01,2Рисунок 3.4 – Графическое отображение массива экспериментальных данныхдля определения доли жидкости, перелившейся через защитную стенкуНахождение искомой зависимости производилось методом многофакторного регрессионного анализа с использованием программы STATGRAPHICS [115],которая позволяет: вычислять вариации; выборочные коэффициенты множественной детерминации и коэффициенты множественной корреляции; найтиинтервальные оценки для коэффициентов регрессии; проверить коэффициентырегрессии на значимость; построить таблицу дисперсионного анализа и проверить коэффициенты детерминации на значимость; найти доверительные интервалы для значений функции регрессии; доверительные интервалы для значенийотклика при заданном уровне значимости; установить связь между объясняемойпеременной и объясняющими переменными.Результаты обработки экспериментальных данных приведены в таблице 3.3,где в соответствующих столбцах многофакторного регрессионного анализа(Dependent variable: y) приводятся: параметр, коэффициент регрессии, стандартная ошибка коэффициента, t-критерий и вероятность нулевой гипотезы; в столбцах дисперсионного анализа ANOVA (Analysis of Variance): источник вариации98зависимой переменной, сумма квадратов отклонений, число степеней свободы,среднеквадратичное отклонение, F-отношение и вероятность нулевой гипотезы.Далее приведены коэффициенты детерминации, стандартная ошибка оценки,средняя абсолютная ошибка, вероятность автокорреляции (Durbin-Watsonstatistic), ожидаемый уровень результата авторегрессии первого типа.Таблица 3.3 – Результаты обработки экспериментальных данных по определениюдоли жидкости, перелившейся через защитную стенку в зависимости от ее высотыи расстояния до резервуараL h Dependent variable: Q f ; ст R h0 ParameterEstimateStandard ErrorT StatisticP-ValueCONSTANT89,80171,7201752,20520,0000L/R-17,19860,586865-29,30580,0000SQRT(hст/h0)-68,8991,2187-56,53470,0000Analysis of VarianceSourceSum of SquaresDfMean SquareF-RatioP-ValueModel2668,1821334,091708,900,0000Residual203,7552610,780672Total (Corr.)2871,94263R-squared = 92,9053 percentR-squared (adjusted for d.f.) = 92,8509 percentStandard Error of Est.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
