مدل سازی پخش مواد در محیط

مدل سازی پخش مواد در محیط

فرمت: Pdf   تعداد صفحات: 45

فهرست:

• مدلسازی تخلیه ی مواد
• عوامل موثر بر مدل سازی تخلیه مواد
• معادلات کاربردی در محاسبات شدت تخلیه
• مدل سازی تبخیر ناگهانی مواد و تبخیر از سطح حوضچه ی مایع
• مدل سازی انتشار مواد
• عوامل موثر در مدل سازی پخش مواد در محیط
• مدل های انتشار
• مدل های پخش گازهای متراکم (Degadis, Slab, Hgsystem, Aloha, Phast)
• دقت مدل های پخش مواد

اولین قدم در بررسی و ارزیابی پیامدهای حوادث محتملی همچون رهایش مواد پر خطر در یک واحد فرایندی مدل سازی این رهایش می باشد. با انجام این مرحله می توان به مدل سازی پیامدهای بعدی که ممکن است ایجاد گردد مثل آتش سوزی و یا انفجار مواد پرداخت و نیز در صورت سمی بودن مواد پخش شده میزان آسیب وارد شده بر اثر پخش مواد را تخمین زد. رهایش مواد در محیط از نظر زمان را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد: رهایش مواد (۱) و رهایش ناگهانی مواد (۲)

شکل 1: رهایش دائمی و ناگهانی

در دسته ی اول ماده ای که پتانسیل تخلیه به محیط را دارد به تدریج وارد محیط می گردد و یک بازه ی زمانی طول می کشد تا کل آن تخلیه گردد در مدل سازی این نوع رهایش تا قبل از تخلیه ی کامل مواد رفتار ابر تشکیل شده پایا در نظر گرفته می شود. مانند نشتی از یک سوراخ کوچک در بدنه ی مخزنی حاوی گاز تحت فشار در دسته ی دوم کل مادهی موجود که پتانسیل رها شدن در محیط را دارد به طور ناگهانی در محیط تخلیه می گردد مانند ترکیدن ناگهانی یک مخزن بر اثر افزایش بیش از حد فشار در آن

در شکل های ۳ و ۴ نمونه ایی از پروفایل غلظت تشکیل شده در این دو نوع رها شدن مواد مشاهده می شود. با توجه به این شکل ها رهایش دائمی مواد پروفایلی را تشکیل میدهد که در جهت باد گستردگی بیشتری دارد و ممکن است مدت زمان کوتاه یا بلندی در همین شکل باقی بماند. ولی در رهایش ناگهانی، در همان ابتدا پروفایلی تشکیل می شود که گستردگی آن در جهت باد و عمود بر آن تقریباً یکسان است و بلافاصله پس از تشکیل در جهت باد به جلو میرود.

شکل۳: پروفایل غلظت در رهایش دائمی مواد

شکل ۴- پروفایل غلظت در رهایش ناگهانی مواد

الگوریتم ارائه شده در شکل ۴ به منظور تشخیص دائمی بودن یا ناگهانی بودن رهایش مواد توسط API ارائه شده است مبنای مشخص شدن دائمی یا ناگهانی بودن رهایش مواد در این الگوریتم میزان ماده رها شده در مدت زمان سه دقیقه می باشد.

شکل ۵: الگوریتم تشخیص دائمی یا ناگهانی بودن رهایش مواد

پس از تعیین نوع رهایش، مدل سازی رهایش مواد را بسته به گاز یا مایع بودن مواد تخلیه شده می توان به دو یا سه مرحله تقسیم بندی نمود همان گونه که در شکل ۶ نشان داده شده ،است در صورتی که مواد رها شده در محیط گازی شکل باشند، مراحل اصلی مدل سازی عبارت اند از مدل سازی تخلیه ی مواد و مدلسازی پخش مواد در مواردی که مواد رها شده در محیط به صورت مایع باشند، در اطراف منبع رهایش مواد، حوضچه ای از ماده ی مربوطه تشکیل می شود که به تدریج شروع به تبخیر می کند. همانگونه که در شکل ۷ نشان داده شده است در این حالت بین دو مرحله ی مدل سازی تخلیه ی مواد و پخش مواد، مرحله ی دیگری نیز اضافه می شود که تحت عنوان مدلسازی شدت تبخیر از حوضچه ی مایع شناخته می شود در ادامه مراحل مدلسازی رهایش مواد شرح داده می شود.

شکل ۶: مراحل مدلسازی رهایش مواد در حالت گازی شکل، شکل ۷: مراحل مدل سازی رهایش مواد در حالت مایع

مدل های تخلیه ی مواد به منظور تخمین سرعت تخلیه مقدار کل ماده ی رها شده در محیط و درصد ماده ای که در هنگام خروج به صورت بخار می باشد، مورد استفاده قرار می گیرند در این مرحله شرایط محیط خارج همچون دمای محیط و سرعت باد در مدل سازی نقش کمرنگی دارند و محاسبات عملاً به شرایط ابتدایی ماده بستگی دارد. مدل های پخش نیز به منظور شبیه سازی نحوه ی پراکنده شدن مواد تخلیه شده در محیط به کار میروند در این مرحله برخلاف مرحله ی قبل، نقش اصلی در مدلسازی را شرایط محیطی ایفا می کند.

4- مدل سازی تخلیه ی مواد

اکثر حوادث خطرناکی که در صنعت رخ میدهند غالباً از طریق خروج یک ماده ی سمی یا قابل اشتعال از یک سوراخ یا پارگی ایجاد شده در مخزن، خط لوله و یا اتصالات آنها ایجاد می شوند برای مدلسازی تخلیه ی مواد در این گونه حوادث عوامل مختلفی نظیر فاز ماده تخلیه شده اندازه ی نشتی ایجاد شده مدت زمان نشتی، مسیر ترمودینامیکی و نقطه ی پایانی تأثیر دارند که در ادامه مورد بررسی قرار می گیرند.

1-4- عوامل موثر بر مدلسازی تخلیه مواد فاز ماده تخلیه شده

با توجه به فاز مادهی خروجی (گاز، مایع و دو فازی) مدل های مختلفی برای تخلیه وجود دارد لذا تعیین فاز ماده ی خروجی از اهمیت زیادی برخوردار است فاز ماده ی تخلیه شده به فرآیند تخلیه وابسته بوده و از طریق داده ها و نمودارهای ترمودینامیکی روابط تعادلی گاز مایع و مسیر ترمودینامیکی در طول تخلیه قابل تعیین است اولین مرحله برای تعیین حالت ماده ی رها شده در محیط تعیین شرایط نگهداری آن ماده قبل از رها شدن می باشد این شرایط می تواند شرایط نرمال واحد و یا شرایط غیرنرمالی باشد که در موقع حادثه ایجاد شده است مثل فشار مخزنی که به دلیل ورود بیش از حد خوراک به آن از حالت نرمال بیشتر شده است در جدول 1 انواع مختلف حوادثی که در بخش مدل سازی تخلیه تحت بررسی قرار می گیرند با توجه به نوع فاز ماده ی تخلیه شده طبقه بندی شده اند. در شکل 8 نیز آثار ناشی از تخلیه ی مواد با توجه به نوع فاز ماده ی تخلیه شده مشخص شده است.

ادامه مطلب و بروزرسانی ها را با دانلود فایل های پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مدل سازی پیامد انفجار مواد

⇐ مدل سازی پیامد سمیت مواد

⇐ آنالیز و مدلسازی حوادث به روش مارکو

⇐ مدل سازی پیامد حوادث فرایندی به کمک نرم افزارهای PHAST و ALOHA