Программный комплекс "Тепловой взрыв" (стр. 9 )

изменение во времени температуры и давления в аппарате, соотношения жидкость/газ, концентраций компонентов смеси, представленные в графической и табличной форме; изменение температуры и давления по длине системы сброса, соотношения жидкость/газ, расхода, представленные в графической и табличной форме; значение оптимального критического поперечного сечения системы сброса (при моделировании в режиме VENT SIZING).

В соответствии с рекомендациями DIERS в BST для моделирования используется модель реактора идеального перемешивания периодического действия. Математическая модель представлена системой ОДУ, включающей:

уравнение баланса массы жидких компонентов; уравнение баланса массы газофазных компонентов в свободном объеме; уравнение баланса массы нерастворимых газофазных компонентов в пузырях; уравнение баланса энергии в жидкости с пузырями; уравнение баланса энергии для парогазовой смеси в свободном объеме; уравнения состояния для жидкости, пузырей и парогазовой смеси.

Реактор может быть оборудован одной системой сброса давления, установленной на верхней или нижней крышке.

При моделировании выполняется совместное численное решение модели аппарата и расчет истечения по системе сброса после открытия предохранительного устройства. Решение выполняется методом DVODE или неявным методом Рунге-Кутта (по выбору пользователя).

1.3.12. VENT

Программа VENT предназначена для моделирования двухфазного течения газожидкостной смеси по системе труб. Конфигурация линии сброса задается пользователем из допустимого множества следующих гидравлических элементов:

длинная труба; диффузор/конфузор; колено; предохранительное устройство – клапан или разрывная мембрана.

Входные данные для решения задачи:

состав и конфигурация линии сброса; размеры и гидравлические характеристики элементов линии сброса; модель истечения; проект MIXTURE, содержащий список компонентов смеси; физические свойства смеси рассчитываются программой MIXTURE; начальные условия: температура, давление и состав смеси на входе в линию сброса; давление на выходе линии сброса.

Выходные данные:

при использовании в составе пакета BST – расход на каждом шаге моделирования аппарата и кривые изменения по длине системы сброса температуры и давления, соотношения жидкость/газ, расхода, представленные в графической и табличной форме; при автономном использовании – расход и кривые изменения по длине системы сброса температуры и давления, соотношения жидкость/газ, расхода, представленные в графической и табличной форме.

При расчете расхода двухфазного потока используются следующие модели, рекомендованные DIERS:

предохранительных устройств: равновесная гомогенная модель для идеальных газов; замороженная гомогенная модель для идеальных газов; равновесная гомогенная модель для неидеальных парогазовых и жидкофазных смесей; равновесная гомогенная модель (для длинных труб и других элементов).

Для учета сопротивления элементов предусмотрены следующие модели трения:

ламинарная; стандартная модель для промышленных нешлифованных труб; модель Чена.

При расчете расхода предполагается, что в каждый момент времени течение по линии является стационарным. Расчет выполняется численным интегрированием модели по длине линии.

1.3.13. MIXTURE

Программа MIXTURE в составе TSS выполняет две основные функции:

поддерживает базу данных свойств индивидуальных компонентов, необходимых для компонентов TSS; выполняет расчет физико-химических свойств многокомпонентных жидких и газовых смесей, используемых при работе программ TSS.

Входные данные:

состав смеси, давление или температура; свойства индивидуальных компонентов, если компоненты отсутствуют в базе данных MIXTURE.

При использовании совместно с другими модулями TSS текущий состав смеси и температура передаются в MIXTURE из моделирующего (вызывающего) модуля.

Выходные данные:

при автономном использовании – основные физические свойства смеси (теплоемкость, равновесное давление паров, теплопроводность, вязкость) в зависимости от температуры, представленные в графической и табличной форме; при использовании совместно с другими модулями TSS – свойства смеси на каждом шаге моделирования.

В программе MIXTURE используются следующие методы для расчета свойств газовых и жидких многокомпонентных смесей:

теплоемкость газов - метод Ли и Кеслера; теплоемкость жидкости – аддитивный метод; плотность жидкости – аддитивный метод; вязкость жидкостей - метод Теджа и Райса; теплопроводность газов при низких давлениях - метод Васильева-Масона-Саксена-Вильке; теплопроводность газов при высоких давлениях - метод Чанга; теплопроводность жидкостей – метод Ли; коэффициенты бинарной диффузии в газах - метод Фуллера; коэффициенты бинарной диффузии в жидкостях – метод Тина и Клауса; коэффициент поверхностного натяжения в жидких смесях – метод Маклеода и Сугдена; равновесие жидкость-пар над многокомпонентной смесью – на основе кубического уравнения состояния или с использованием модифицированного метода Unifac.

MIXTURE сопряжена с базами физико – химических свойств индивидуальных веществ DIPPR 801 Database и PPDS (в составе TSS не поставляются).

Глава 2. Введение в проблему термической безопасности

Терминология и концептуальные основы безопасности

С чего нужно всегда начинать любое исследование? С определения используемых в нем основных понятий. Без строгой дефиниции используемых в исследованиях понятий научный анализ никакой проблемы невозможен. Максимальная четкость терминологии, полнота и ясность основных определений имеют очень большое значение. Неудачно или неточно употребленный в исследовании термин приводят к необходимости давать дополнительные разъяснения и, самое главное, — к возможности извращения смысла исследования и ошибок в применении его результатов. Вряд ли нужно доказывать важность этого. Просто процитируем классиков.

"Приписывание названия любому предмету изучения – будь то материальный объект, явление природы или группа фактов и зависимостей, рассматриваемые с определенной точки зрения, - является чрезвычайно важным событием в его истории. Это не только дает нам возможность упоминать этот объект в разговоре или письменно, не прибегая к иносказаниям, но, что еще важнее, дает ему осознанное место в наших умах как предмету особого отдельного рассмотрения, включает его в перечень предметов для рассмотрения и предоставляет ему заголовок, под которым может организоваться разнообразная информация и вследствие этого приспосабливает его к использованию в качестве соединительного звена между всеми предметами, к которым может относиться такая информация" (Д. Гершель, цитируется по[1]).

"Терминологическая неясность для науки все равно, что туман для мореплавания: она тем более опасна, что обычно в ней вовсе не отдают себе отчета" (Шухард, цитируется по [1]).

"Но сначала нам надо с тобой договориться, как именно мы определим, о чем мы советуемся, дабы не выходило, что я разумею одно, ты же –другое" (Платон, цитируется по [1]).

Сказанное в полной мере относится к настоящей монографии, поскольку термин "термическая безопасность", используемый в ней в понимании определенного вида безопасности, требует своего разъяснения и определения на основе аппарата современной терминологии безопасности. Это необходимо любому пользователю комплекса TSS для ясного понимания его области применения и основных решаемых задач.

Каждая отрасль науки, техники, производства формирует свою терминологию в виде совокупности понятий, их определений и терминов, определяемых, в первую очередь, понятийными связями профессионального знания при стремлении выразить эти связи языковыми средствами используя методы терминологии как самостоятельной науки. Понимая, что читатели этой книги не являются специалистами в области терминологии, мы посчитали полезным дать в Приложении 1 краткий словарь основных понятий и терминов терминологии.

Терминология безопасности развивается как результат существования проблемы безопасности в различных сферах практической и научной деятельности человека. В каждой из них для безопасности часто предлагается и используется своя терминология. Отсюда отсутствие терминологического согласия в различных исследованиях в области безопасности, многозначность существующих здесь понятий и терминов, а также их постоянная трансформация, что являются серьезным препятствием общения ученых разных школ и специалистов – профессионалов, создает серьёзные трудности в законодательной и нормативно – технической деятельности. Вопрос определения основополагающих для безопасности терминов опасность и безопасность и их производных не просто важен – это вопрос понимания проблемы, вопрос стратегии защиты от опасности и достижения безопасности. Именно по этой причине практически любая публикация по проблеме безопасности начинается с обсуждения ее терминологии. Следуя этой традиции, мы также начнем с краткого изложения основных понятий, терминов и определений в области безопасности как основы для построения понятийного аппарата термической безопасности.

При построении определений понятия термическая безопасность мы будем рассматривать термическую безопасность как один из видов безопасности.

Проблемы терминологии безопасности - предмет многих научных дискуссий и публикаций. Ни в коей мере, не претендуя на полноту представления библиографии по этому вопросу, укажем только на некоторые из таких публикаций [2-10]. В России и за рубежом опубликованы словари по безопасности [11-17 и т. д.], имеется ряд стандартов по терминологии безопасности [18]. Однако существующие здесь проблемы, приводящие к неодинаковым, а порой и противоречивым толкованиям основных понятий безопасности до сих пор заставляют обращаться к проблеме терминологии безопасности на страницах печати. Проблема терминологии безопасности представляет самостоятельный интерес и ее рассмотрение не входит в задачу этой книги. Однако рассматривая в ней частную проблему безопасности – проблему термической безопасности, тем не менее, для целостности представления, необходимо изложить концептуальную основу современных представлений безопасности, как научную основу поставленной проблемы. В первую очередь, это необходимо для построения понятийно - терминологического аппарата книги, учитывая существующие сложности и неопределенности терминологии в проблемах термической безопасности.