|
|
До апаратів із рухомим рівнем рідини відносяться, зокрема, резервуари для зберігання ЛЗР та ГР, які за умовами технологічного процесу періодично заповнюються або спорожнюються.
Якщо у газовому просторі таких апаратів утворюється насичена концентрація парів рідини і цей простір захищений від доступу повітря (від вивітрювання), наприклад, дихальним клапаном, склад та стан цього середовища не змінюється, незалежно від того, знаходиться він у стані спокою чи змінюється при русі рівня рідини уверх. Оцінку горючості середовища у цих умовах здійснюють за температурними межами поширення полум¢ я (2.4). Але при зниженні рівня рідини в апарат через дихальний пристрій надходить повітря і розбавляє насичені пари. При цьому, якщо концентрація парів у резервуарі була більшою за верхню ( ) концентраційну межу поширення полум’я, тобто була негорючою, то при відкачці рідини у всьому об’ємі або тільки в зоні притоку повітря пароповітряна суміш може ставати горючою. А суміш, що знаходиться в зоні вибухонебезпечних концентрацій, при відкачці може розбавитися до пожежобезпечного стану. При повторенні операцій наповнення та спорожнення часто буває так, що протягом робочого часу в апаратах буде ненасичена концентрація. У цих випадках оцінку горючості середовища виконують за співвідношенням (2.3):
 ,
де  - робоча концентрація парів, що змінюється, визначається розрахунком або експериментально.
Зміну робочої концентрації парів легкозаймистих та горючих рідин в резервуарах без теплової ізоляції (наявність перепаду температур та конвекції), коли парціальний тиск парів практично однаковий у всьому об’ємі газового простору, за винятком ламінарного дифузійного шару безпосередньо над поверхнею рідини, можна розрахувати за методикою М.М. Костянтинова [4]. Використовуючи цю методику, можна також приблизно простежити зміну середньої концентрації парів і дати оцінку горючості пароповітряного середовища у резервуарі в процесі здійснення різних технологічних операцій, що періодично повторюються:
операція 1 – спорожнення резервуара;
операція 2 – простій пустого резервуара;
операція 3 – заповнення пустого резервуара;
операція 4 – простій повного резервуара.
На рис.2.4 представлений графік зміни концентрації в наземному резервуарі з бензином. Графік побудовано за наступними вихідними даними [4]:об’єм резервуара 4600 м3; площа поверхні рідини 410 м2; граничний ступінь заповнення 0,9; продуктивність операцій заповнення та спорожнення бензину 470 м3/год; час простою між операціями - 3 години; пружність парів за робочою температурою 200С складає 0,063 МПа; молекулярна маса бензину 100; концентрація насичених парів бензину  (за об’ємом) 0,5; концентраційні межі поширення полум’я (за об’ємом): = 0,01;  =0,06.
Із графіка видно, що = лише в одній точці (на початку відліку). У всі останні проміжки часу концентрація парів бензину суттєво відхиляється від стану насичення. І лише при простої повного резервуара вона наближається до свого початкового значення. Для даних умов здійснення операцій середня концентрація парів в резервуарі завжди залишається негорючою, оскільки навіть її мінімальне значення (0,13) у кінці операції відкачування більш ніж у два рази перевищує верхню концентраційну межу поширення полум’я.
Таким чином, в наземному резервуарі з нерухомим рівнем рідини (нафтопродукту) максимальна концентрація парів утворюється при достатньо тривалому простої резервуара, а мінімальна - в кінці відкачки нафтопродукту.
Рисунок 2.4 - Графік зміни концентрації парів бензину в наземному резервуарі з бензином
0-9 год - спорожнення резервуара; 9-12 год – простій пустого резервуара; 12-21 год – заповнення резервуара; 21-24 год – простій повного резервуара
Наведена методика справедлива лише за умов дотримання рівномірного розподілу парів по всьому об’єму вільного простору, що у великих резервуарах може бути обумовлено конвекцією внаслідок перегріву поверхні рідини або бокової стінки, а в невеликих резервуарах з високою продуктивністю операцій – інтенсивним перемішуванням.
Але в дійсності поблизу дихальних пристроїв (під покрівлею резервуарів) можуть утворюватися пожежовибухонебезпечні концентрації. На рис.2.5 представлений графік фактичної зміни концентрації парів за висотою резервуара після закінчення операції відкачування бензину.
Рисунок 2.5 - Графік зміни концентрації парів в резервуарі
через 1 год після закінчення операції відкачування бензину
1- рівень бензину після відкачування; 2- концентрація парів бензину
У великих резервуарах об’ємом 10 - 20 тис. м3 і більше розбавлення пароповітряної суміші здійснюється в основному в зоні притоку повітря, де утворюються, як правило, локальні горючі концентрації.
Таким чином, за деяких технологічних та температурних умов можливий нерівномірний розподіл парів по всьому об’єму газового простору апаратів та резервуарів. Але слід мати на увазі, що після початку пожежі на виробництві пари розподіляються швидко та рівномірно.
|