Механическая энергия BLEVE: сравнительное исследование прогноза из разных методологий
Для изучения эффектов, предсказанных ранее рассмотренными различными моделями, был определен сценарий для судна объемом 45 
, заполненного до 20%, 50% и 80% его общего объема с различными веществами (наиболее часто встречающимися при авариях BLEVE согласно данным предыдущих разделов). Предполагалось, что судно нагревается внешним тепловым источником и может разрушаться при любой температуре до критической; поэтому рассчитанная энергия была рассчитана для всех этих температур. Для термодинамических расчетов использовались свойства ссылочной жидкости NIST (версия 9.1, Lemmon и др., 2007). Рисунок 4-5, Рисунок 4-6 и Рисунок 4-7 суммируют полученные результаты. Метод энергии перегрева жидкого перегрева (Casal и Salla, 2006) не был показан в этом наборе расчетов, потому что этот метод не дает полной энергии, а только энергию, вложенную в создание волны избыточного давления; однако он будет рассмотрен и включен в последующее сравнительное исследование.
На рис. 4-5, рис. 4-6 и рис. 4-7 результаты показывают, что методы, основанные на реальном поведении газа и адиабатическом необратимом расширении, дают наименьшие значения для всех веществ, что хорошо согласуется с результатами некоторые из ранее упомянутых исследований (Bubbico and Marchini, 2008; Labourier et al., 2014).
Рисунок 4-5. Механическая энергия, выделяемая взрывом при разных температурах и 20% начального уровня заполнения (непосредственно перед взрывом), основана на разнообразных термодинамических предположениях для 10 различных веществ.
|
|
|
Рисунок 4-6. Механическая энергия, выделяемая взрывом при разных температурах и 50% начального уровня заполнения (непосредственно перед взрывом), основана на разнообразных термодинамических предположениях для 10 различных веществ.
Рисунок 4-7. Механическая энергия, выделяемая взрывом при разных температурах и 80% начального уровня заполнения (непосредственно перед взрывом), основана на разнообразных термодинамических предположениях для 10 различных веществ.
Что касается метода, основанного на добавлении энергии по постоянному объему, он дает наибольшие значения в случае пропана, бутана, винилхлорида, пропилена и этиленоксида, которые имеют более высокую молекулярную массу, чем остальные вещества в этом исследовании. Наконец, метод, основанный на изотермическом расширении, дает наибольшее количество для остальных веществ (метан, вода, хлор, этилен и аммиак). Единственным исключением является хлор, даже если он имеет высокую молекулярную массу. Это поведение может быть связано с его низкой и постоянной удельной теплоемкостью при постоянном объеме (𝐶𝑣) в зависимости от температуры. Рисунок 4-8 показывает эту разницу. Метод, основанный на термодинамической доступности, дает аналогичные результаты, чем метод, основанный на изотермическом расширении. Однако прежний метод имеет более низкое энергетическое значение при тех же условиях, что и последний, поскольку он рассматривает второй закон термодинамики для потерянной энергии.
|
|
|
Рисунок 4-8. Удельные тепловые константы при постоянном объеме для разных веществ.
Наконец, методы, основанные на реальном поведении газа и адиабатическом необратимом расширении, показывают гораздо меньшее изменение как функцию температуры, чем другие.
Все вышеупомянутые методы имеют такое же поведение, как функция различных уровней заполнения для различных веществ. При нагревании сосуда происходят два одновременных явления: расширение и испарение содержащейся жидкости. Если в сосуде изначально находится высокий уровень жидкости, этот уровень будет увеличиваться из-за нагрева и последующего расширения. В некоторых конкретных ситуациях судно может полностью заполняться жидкостью; в таком случае дальнейшее нагревание будет означать отказ судна из-за увеличения давления, причем жидкость является несжимаемой жидкостью. Эта ситуация произошла в результате аварии Эльса Альфака (Casal, 2008). Что касается изменения энергии, выделяемой в зависимости от температуры сосуда непосредственно перед взрывом, то методы, основанные на реальном поведении газа и адиабатическом необратимом расширении, показывают практически линейное поведение для всех веществ. Эта линейность наблюдается и при температурах, близких к критической, и находится на разных уровнях заполнения.
|
|
|
Вычисленная энергия при разных начальных уровнях заполнения для постоянной температуры показана на рисунке 4-9.
Рисунок 4-9. Механическая энергия, выделяемая взрывом при разных начальных уровнях наполнения и постоянных температурах, основана на разнообразных термодинамических предположениях.
При высоких температурах добавление энергии постоянного объема дает большие значения для веществ с большей молекулярной массой. Хлор снова является исключением из-за его удельной теплоемкости при постоянном объеме.
С другой стороны, методы, основанные на изотермическом расширении, термодинамической доступности, идеальном газовом поведении и изэнтропическом расширении, дают меньшие значения при более низких температурах. Разница между изотермическим расширением и термодинамической доступностью заключается в том, что второй закон термодинамики рассматривается в термодинамической доступности; из-за этого методы, основанные на предположении термодинамической доступности, дают меньшее количество, чем методы, основанные на изотермическом расширении. Что касается метода, основанного на изотермическом расширении, его предсказание изменяется с температурой, что дает более высокие значения при более высоких температурах. Наконец, метод, предполагающий поведение идеального газа и изэнтропическое предположение, дает меньшие значения.
|
|
|
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 175; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!