Поведение жидкостей и сжиженных газов при разгерметизации

1.

Системный анализ и моделирование процессов
5.Поведение жидкостей и сжиженных газов
при разгерметизации
5.1 Классификация жидкостей по В.Маршаллу
Ж
Р
Ркр
Ратм
Т
П
Тм
Вещества
Водород Н2
Азот N2
Метан СН4
Пропан С3Н8
Хлор Cl2
Аммиак NH3
Бутан С4Н10
Вода
Ткип Ткр
Т
Ж 1 категории: ТКР<ТОС
(криогенные жидкости, СПГ, Н2, О2, N2)
Ж 2 категории: ТКР >ТОС; ТКИП<ТОС
(СНГ, С3Н8, бутан в теплую погоду, NH3,Cl2)
Ж 3 категории: РКР>РАТМ , ТКИП>TОС.
(вода, бутан в холодную погоду)
Ж 4 категории: в-ва при повышенно т-ре
(водяной пар, циклогексан, Ж под
давлением и Т>Ткип
tКИП.оС при
РАТМ=100 кпа
tКР, оС
РКР, МПа
сж , кг / м 3
-252,0
-196,0
-164,0
-42,17
-34,5
-33,35
-0,6
100,0
-240,0
-147,0
-82.0
96,8
144,0
138,4
153,0
374,0
1,98
3,40
4,65
4,21
7,70
11,3
3,70
21,8
7,1
807
424
582
1563
682
601
1000

2.

Системный анализ и моделирование процессов
Типовые случаи разгерметизации резервуаров
Сжижен.
газ
Сжатый
газ
Rk
Rз
h
Сжижен.
газ
V h(3Rз2 h 2 )
6
S 2 Rk h
Сжижен.
газ
- объем заполнения, м3
- площадь «смоченной» поверхности
Растекание жидкого азота
h
Поверхность
hmin,см
Бетон
Вода
Гравий
Сухой песок
Влажный песок
0,3
1,0
5,0
20,0
15

3.

Системный анализ и моделирование процессов
5.2 Испарение разлившихся жидкостей
Переохлажденные жидкости
Допущения:
1. Тж(0, ) = Tп(0, ) = Ткип,ж.<Tзамер,гр
2 Пренебрегает солнечной радиацией м ТО с атмосферой
3. Температурное поле одномерно
Z
ж
п
h
1
2
Z
П – покрытие
1 – мерзлый грунт
2 – талый грунт
dTn
d 2T
cn n
n 2 ;0 z h
d
dz
dT1 d 2T1
c1 1
1 2 ; h z ;
d
dz
d 2T2
c2 2 2
; z ;
2
dz
Начальные условия:
Ti ( z,0) Tнач

4.

Системный анализ и моделирование процессов
Переохлажденные жидкости (продолжение)
Граничные условия
dTn
[Tn (0, ) Tкип ] (
) z 0 LиспW
dz
dTn
dT1
n (
) z h 1 (
) z h ; Tn (h, ) T1 (h, )
dz
dz
dT1
dT2
d
1
2
Lкр
; z ;
dz
dz
d
T1 ( , ) T2 ( , ) Tкр ; z ;
dT2
(
) z 0;
dz
T2 ( , ) Tнач.

5.

Системный анализ и моделирование процессов
Переохлажденные жидкости (продолжение)
W, кг/м2.с
Сжиженный азот
Песчаный грунт
Влажность 9,4%
- расчет
- эксперимент
0,2
0.1
200
400
600
сек
Не переохлажденные жидкости
W ( )
qатм qгр qсолн
Lисп (Т кип Т ж )
В инженерных расчетах
W 10 (5,83 4,1u) Рнас , кг /( м с)
6
2