Оценка растекания нефтепродуктов по твердой поверхности

Площадь растекания жидкости при авариях аппаратов и трубопроводов зависит от количества излившейся жидкости, ее вязкости, температуры, интенсивности истечения, высоты падения струи, вида подстилающей поверхности, уклона местности и т.д. По этим причинам корректное решение задачи определения параметров растекающегося пятна представляет собой не менее сложную задачу чем при растекании по воде. В дальнейшем рассмотрены две наиболее апробированные методики определения параметров растекания нефтяного пятна по твердой поверхности.

Донецкая пожарно-техническая станция исследовала радиус растекания горючих жидкостей различной вязкости (дизельное топливо, бензин, автол) по поверхности полированного стекла. В зависимости от кинематического коэффициента вязкости n и времени растекания t получены зависимости для небольших объемов:

- при разовом истечении жидкости объемом V:

(1.2.1)

- при непрерывном истечении с объемным расходом Q:

(1.2.2)

В формулах (1.2.1), (1.2.2) приняты обозначения: V - объем выхода на поверхность нефтепродукта, м³; R - радиус нефтяного пятна на момент времени t после аварии, м; t - время растекания нефтяного пятна, с; К_П - коэффициент поверхности растекания;n - коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта, Ст.

Для учета характеристик поверхностей (смачиваемость, шероховатость, поглощаемость) введен коэффициент состояния поверхности К_п, определяющий соотношение фактического радиуса растекания по реальной поверхности и радиуса растекания по идеальной поверхности.

Приняв для идеальной поверхности К_п = 1.0, экспериментально нашли: для метлахской плитки К_п = 0.9, для грунта К_п = 0.9, для железобетонной плиты К_п = 1.1, для асфальта К_п = 1.1,для бетона с вкраплением мраморной крошки К_п = 0.5.

При частичном или полном разрушении транспортных средств нефтепродукты растекаются по твердой поверхности как правило в виде лужи.

Получены эмпирические выражения для оценки радиуса лужи растекания нефтепродуктов, приведенной к круговой форме:

при однократном истечении

(1.2.3)

при непрерывном истечении

(1.2.4)

где Q(t) - объемный расход нефтепродукта через аварийное отверстие, м³/с; n - коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта, м²/с.; g - ускорение силы тяжести, м/с².

Коэффициенты вида поверхности K_п при разливе некоторых нефтепродуктов для формул (1.2.3), (1.2.4) представлены в табл. 1.2.1.

Таблица 1.2.1.

Значения коэффициента вида поверхности.

Жидкость	Грунт	Цемент	Бетон	Плитка	Асфальт
Бензин	0.1	0.4	0.3	0.4	0.1
Диз. Топл.	0.4	0.7	0.6	0.9	0.6
Нефть	0.6	0.8	1.0	0.9	0.9