Истечение сжиженного газа из отверстия в резервуаре

4. Массовая скорость истечения паровой фазы G_V, кг/с, определяется по формуле [1]

,                               (П4.15)

где m - коэффициент истечения;

А_hol - площадь отверстия, м²;

Р_c - критическое давление сжиженного газа, Па;

М - молярная масса, кг/моль;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(К×моль);

T_c - критическая температура сжиженного газа, К;

P_R = Р_V/Р_с - безразмерное давление сжиженного газа в резервуаре;

Р_V - давление сжиженного газа в резервуаре, Па.

Массовую скорость истечения паровой фазы можно также определять по формулам (П4.11)-(П4.14).

Массовая скорость истечения жидкой фазы G_L кг/с, определяется по формуле

,                                                    (П4.16)

где r_L - плотность жидкой фазы, кг/м³;

r_V - плотность паровой фазы, кг/м³;

T_R = Т/Т_с - безразмерная температура сжиженного газа;

Т - температура сжиженного газа в резервуаре, К,

Формулы (П4.15) и (П4.16) рекомендуется использовать при 0,1 £ P_R £ 0,9. При иных значениях P_R для расчета величины массовой скорости истечения сжиженного газа рекомендуется использование формулы (П4.10).

 

Растекание жидкости при квазимгновенном разрушении резервуара

 

5. Под квазимгновенным разрушением резервуара следует понимать внезапный (в течение секунд или долей секунд) распад резервуара на приблизительно равные по размеру части. При такой пожароопасной ситуации часть хранимой в резервуаре жидкости может перелиться через обвалование.

Ниже представлена математическая модель, позволяющая оценить долю жидкости, перелившейся через обвалование при квазимгновенном разрушении резервуара [1].

Приняты следующие допущения:

- рассматривается плоская одномерная задача;

- время разрушения резервуара намного меньше характерного времени движения гидродинамической волны до обвалования;

- жидкость является невязкой;

- трение жидкости о поверхность земли отсутствует;

- поверхность земли является плоской, горизонтальной.

Система уравнений, описывающих движение жидкости, имеет вид

                                            (П4.17)

где h - высота столба жидкости над фиксированным уровнем, м;

h_G - высота подстилающей поверхности над фиксированным уровнем, м;

u - средняя по высоте скорость движения столба жидкости, м/с;

х - координата вдоль направления движения жидкости, м;

t - время, с;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Граничные условия с учетом геометрии задачи (рис. П4.2) имеют вид

                                                         (П4.18)

                                                         (П4.19)

                                                        (П4.20)

                                   (П4.21)

где а - высота обвалования.

 

 

Рис. П4.2. Типичная картина движения жидкости в обваловании при квазимгновенном разрушении резервуара:

 начального столба жидкости;

 уровень жидкости в промежуточный момент времени (результаты расчета)

 

Массовая доля жидкости Q, %, перелившейся через обвалование к моменту времени Т, определяется по формуле

,                                               (П4.22)

где u_N - средняя по высоте скорость движения столба жидкости при х = b, м/с;

h_N - высота столба жидкости при х = b, м;

h₀ - начальная высота столба жидкости в резервуаре, м;

R - ширина резервуара, м.

График расчетной и экспериментальной зависимостей массовой доли перелившейся через обвалование жидкости Q от параметра a/h₀ представлен на рис. П4.3.

 

 

Рис. П4.3. Зависимость доли перелившейся через обвалование жидкости Q от параметре a/h₀:

1 - расчет; 2 - эксперимент

 

Также масса перелившейся через обвалование жидкости может быть рассчитана по следующей формуле:

,                                    (П4.22.1)

где М₀ и М_р - масса пролитой и перелившейся жидкости соответственно, кг.

 

---

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1396; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!