НАУЧНЫЙ АНАЛИЗ ПОТЕРЬ ПРИ РАЗЛИВЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ

АННОТАЦИЯ

В данной статье одним из проблемных вопросов современности в процессе обеспечения боевых машин и военной техники нефтепродуктами, считается испарение при разливе, которое зависит от большого количества факторов (метеорологические условия, температура в это время, физико-химические свойства нефти и нефтепродуктов и т. д.). Сегодня ни для кого не секрет, что в процессе обеспечения военной техники нефтепродуктами они сталкиваются с рядом проблем. Наша сегодняшняя главная задача — контролировать процесс обеспечения военной техники нефтепродуктами, создать программу, отвечающую требованиям сегодняшней цифровизации. Вот почему мы работаем над созданием программного обеспечения.

ABSTRACT

In this article, one of the problematic issues of our time in the process of providing combat vehicles and military equipment with petroleum products is considered to be evaporation during a spill, which depends on a large number of factors (meteorological conditions, temperature at this time, physical and chemical properties of oil and petroleum products, etc. ). Today it is no secret to anyone that in the process of supplying military equipment with petroleum products they are faced with a number of problems. Our main task today is to control the process of providing military equipment with petroleum products, to create a program that meets the requirements of today's digitalization. That's why we work on creating software.

Ключевые слова: нефтепродукты, испарение, процесс, ветер, резервуар, формула, масса.

Keywords: petroleum products, evaporation, process, wind, reservoir, formula, mass.

Для континентальных регионов выбрано подходящее эмпирическое уравнение. Теоретически рассчитаны потери массы при впрыске бензина АИ-91 по выбранному уравнению и сопоставлены с результатами в условиях Узбекистана. Одной из крупнейших экономических проблем является потеря массы жидкостей в процессе разлива нефтепродуктов из контейнера в контейнер, из резервуара в резервуар или на обычных автомобильных заправочных станциях (АЗС). Кроме того, распространение нефти и нефтепродуктов в атмосферу создает серьезную экологическую ситуацию. Вплетение нефти и нефтепродуктов в почву, образуя на поверхности почвы покрытие (тонкий слой), вызывает нарушение обмена веществ, закупоривая ее капиллярные поры. В результате происходит эрозия почвы. Нефть и нефтепродукты, попавшие в воду, образуют в воде тонкий слой и вызывают гибель водного, а так же животного мира.

Испарения от разливов нефти и нефтепродуктов в процессе закачки зависят от ряда факторов (метеоусловий, температуры в данный момент, физико-химических свойств нефти и нефтепродуктов и т. д.).

Если под испарением понимают процесс улетучивания молекул на поверхности нефтепродуктов (ухода с их поверхности), то фактически, технологически объяснимое, испарение – это процесс перехода молекул из жидкой фазы в газообразное состояние. Для научного объяснения явления испарения можно сказать, что все жидкости сохраняют свой объем, но меняют форму, а газы, напротив, не сохраняют ни своей формы, ни своего объема [1, 2, 3].

Рисунок 1. Процесс перехода нефтепродуктов из жидкой фазы в газовую.

∆m – масса испаряющегося бензина, причина принятия от нее специальной производной состоит в том, что масса многофункциональна (плотность, температура, время и т. д.);

Из приведенной картины можно сделать вывод, что масса (количество) нефти и нефтепродуктов (жидкостей) в процессе испарения уменьшается. Обычно скорость процесса испарения зависит от молярной массы жидкости (М), условий хранения в открытых или закрытых резервуарах, внешней температуры (Т) и других факторов. Одним из важнейших из них является то, что фактор, вызывающий ускорение испарения, меняется в зависимости от скорости ветра, что вызывает изменения слоев атмосферы, вызванные внешними силами.

Во всей литературе процесс испарения нефти и нефтепродуктов рассматривается преимущественно в двух случаях: первый - постоянной силы (считается безветренным), второй - переменной скорости ветра.

                              (1)

где,

G - количество испаряющихся углеводородов, г/м2∙час;

I – количество фракций в нефтепродукте,

U – скорость ветра на высоте 20 см над поверхностью разлива, м/с;

P_I – давление насыщенного пара каждой фракции, Па;

x_I – мольная доля каждой фракции в испаряющейся углеводородной смеси;

M_I – молярная масса фракции, г/моль.

Формула, представляющая уменьшение количества углеводородов в процессе испарения смесей в состоянии с учетом состава и физико-химических свойств нефтепродуктов, а также скорости ветра (1).

Рисунок 2. Испарение автомобильного бензина АИ-91 (1), автомобильного бензина АИ-80 (2), дизельного топлива (3) при скорости ветра 0,4 м/с в момент закачки нефтепродукта

Недостатком этого метода является предположение о постоянстве испарения нефтепродукта во времени и отсутствие информации об погрешности расчета изменчивости.

Оценка приемлемости уравнения (1) в качестве основы для расчета испаряемости нефтепродуктов проводится нами в два этапа. На первом этапе применяются принципы уравнения, на втором этапе принято изменение решения задачи на основе уравнения (1) с учетом постепенного испарения нефтепродуктов с изменением его состава.

Мы считали целью нашей научной работы рассмотреть на примере уменьшения массового количества бензина в парах, расположенных в цистернах в горизонтальном положении. В свою очередь, быстрое изменение массы бензина, перелитого из цистерн в военную технику, зависит от его плотности, расхода газа, изменения давления, кинетической вязкости, концентрации испаряющегося продукта за время насыщения и средней концентрации его испарения.

Научные исследования привели к тому, что в ряде литературных источников приведены сведения и уравнения уменьшения массы нефтепродуктов при перекачке нефтепродуктов из резервуара в резервуар или из контейнера в контрейнер или с автомобильной заправочной станции по массе. Итак, существует несколько эмпирических уравнений потери массы и испарения. Чтобы выяснить, какое из них подходит для условий Узбекистана, мы посчитали основной задачей провести теоретико-научный анализ, чтобы выяснить, как изменяются нефтепродукты в процессе заливки, когда температура и ветер постоянно меняются из-за резкого изменения содержимого. Первый из них представлял собой модификацию нефтепродукта, то есть, словом, получали бензин марки АИ-91 или АИ-80, с химической точки зрения молярная масса ясна, во-вторых, наиболее важное изменение температуры зависит от внешней температуры окружающей среды и внутренней температуры резервуара, где хранится нефтепродукт. Это также зависит от влияния скорости ветра как внешней силы, ускоряющей процесс испарения. Самое главное – оценить потерю массы нефтепродуктов по разработанным учеными эмпирическим формулам, зная концентрацию насыщенных паров бензина и среднюю концентрацию насыщенных паров бензина.

Мы поставили перед собой цель изучить эмпирические формулы, разработанные учеными, в теоретическом аспекте, какое уравнение наиболее близко нам в нашей стране, имеющей резко меняющуюся континентальность в условиях Узбекистана. Для этого данный нам нефтепродукт представляет собой сложную жидкость и не имеет определенной формулы. Нефтепродукты имеют преимущественно физический характер, когда число атомов углерода в составе равно 4...5, при внешнем виде коричневого цвета получается легкий ароматный бензин. Если число атомов углерода близко к 10, то такой нефтепродукт получают только химическим методом (методом крекинга). В свою очередь окрашенные соединения нефти являются дизельным топливом. К сложным относится и дизельное топливо, в котором средняя молекулярная масса углеводородов находится в пределах (110...230), температура кипения (170...380)°С. Кроме того, из дизельного топлива получают смазочные материалы, которые по массе в несколько раз тяжелее, а в конечном итоге получают мазут и асфальт. Поэтому нефтепродукты различаются по странам. Исходя из этого, масса также является переменной. Если рассматривать массу как функцию, то масса зависит от нескольких параметров.

Площадь поверхности S_t (м²), разлитой на грунт при закачке неорганических жидкостей, является формулой для ее определения

S_t=f_q⸱V_s                                                                                 (2)

где, f_q – коэффициент утечки

V_s – объем жидкости

даны и представлены в работах следующих авторов [4, 5]. Авторы предложили рассчитывать интенсивность испарения по следующей эмпирической формуле.

                                              (3)

где,

η- коэффициент принятия зависимости температуры и скорости испарения поверхности бензина от поверхности воздуха принимается за 1, если жидкость находится снаружи;

М – молярная масса бензина, кг/моль;

P_H – давление бензина при температуре насыщения, кПа.

Тогда η=1, поскольку в момент заливки он находится на открытом воздухе, приведенная выше формула будет выглядеть следующим образом.

                                                  (4)

[4, 5] в литературе указано, что плотность бензина при 15 ºС составляет 725-780 кг/м³, но при других температурах [-10...+40 ºС] плотность нефтепродуктов изменяется с температурой [6].

Согласно анализу литературы и заключению авторов, изменение массы нефтепродуктов в процессе разлива зависит от конкретной (точной) марки нефтепродуктов, при этом подчеркивается, что температура зависит от объема количества и времени заливки нефтепродуктов.

              (5)

По приведенной формуле зависимость процесса впрыска от массы для марки бензина АИ-91 приведена в таблице ниже.

В заключение следует сказать, что в статье даны научные комментарии к литературному анализу процессов испарения нефти и нефтепродуктов при закачке. Также исследованы теоретические уравнения потерь массы процессов закачки нефти и нефтепродуктов и подобрано соответствующее эмпирическое уравнение для резко континентальных регионов. Теоретически рассчитаны потери массы при впрыске бензина АИ-91 в уравнение (формулу) и сопоставлено с практическими результатами в условиях Узбекистана.

Список литературы

1. Бондаренко В.Л , Скибин Г.М., Азаров В.Н., Семенова Е.А., Приваленко В.В., Экологическая безопасность в природообустройстве, водопользовании и строительстве: оценка экологического состояния бассейновых геосистем. ЮРГПУ (НПИ) изд., - НПИ.: ФГБОУ ВПО «ДГАУ», 2016. – 419 с.
2. Ажгиревич А.И., Азаров В.Н., Алешин А.В., Гутенев В.В., Денисов В.В., Мензелинцева Н.В., Стефаненко И.В., Теличенко В.И.. Экология города. -М. ПринТерра-Дизайн, 2014. – 436 с.
3. ГОСТ Р 58404. Станции и комплексы автозаправочные. Правила технической эксплуатации (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25.04.2019 №167-ст.) (введ. в действие с 01.06.2019). – М.: Стандартинформ, 2019. 
4. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (с изменениями на 14 декабря 2010 года) (утв. приказом МЧС России от 10.07.2009 №404).   
5. Иванов, Ю.И. Оценка пожарного риска на производственных объектах: / Ю.И. Иванов, В.А. Зубарева, Д.А Беспёрстов, Н.А. Пашкевич.; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2013. – 228 с.
6. Парпиева, А.Ж. Математическое решение задачи распределения топливных продуктов по военной технике в экстремальных условиях А.Ж. Парпиева, Н.А. Махмудов, К.Т. Алиев // Научный журнал механика и технологии.- 2023.- № 4 (7). - С.162-168.