Mathematical modeling of external heat load on the fireman during combustion of liquid oil products in reservoirs
Keywords:
mathematical modeling, full factorial design, external heat load of the rescuer, the critical temperature of the body, the time of protective actionAbstract
Abstract. Purpose is the analysis of conditions and factors that determine extreme values of the heat load on the rescuer during combustion of fire in reservoirs with oil products based on mathematical modeling of the thermodynamic processes in the system "thermal energy source - space around the fire - protective clothing - human body" using the finite element method. With the help of ANSYS 9.0 validated and studied the role of factors that significantly affect the temperature distribution in the system. A new approach to modeling is the totality of the elements of the system that combining into a single chain of processes from the combustion source to the surface body rescuer taking into account the properties of the environment, protective clothing and etc. For detailed analysis were constructed temperature distributions on the outer and inner surfaces of the protective equipment and on the body surface. Two variants of placing the body of the rescuer near the source of combustion are considered, namely, standing and lying. The distribution of temperature along the surface of the soil in the radial direction from the reservoir was obtained in the 20th minute of the continuation of the developed fire. This allowed to study the dependence of the maximum temperature and time of heating the body surface of the firefighter-rescuer from the distance to the reservoir with a fire. When analyzing the obtained calculated dependences for smoothing the obtained data, regression dependences for the parameters that characterizing fire hazard thermal influence over the reservoir for fire-fighters – maximum body surface temperature and heating time to reach the critical temperature of the body surface, depending on the distance to the reservoir with fire. In the most dangerous area for the researched positions (standing and lying) of his body established dependences of the maximum temperature of heating the body surface of the firefighter-rescuer and the time to reach the critical temperature from the degree of blackness of the soil surface. To construct a mathematical model of the influence of a complex of factors on the body of a firefighter-rescuer, a complete factor experiment was carried out. The matrix of the experiment was planned and developed, simulation was realized and regression equations were obtained describing the mechanism of heat propagation in the system. The estimation of the modeling error, the relative deviation does not exceed 5,3%. The results will be used to develop practical recommendations for the prevention and preliminary preparation of rescue units for the combustion of fires in reservoir parks.References
Kostenko T.V. Povysheniye bezopasnosti i takticheskikh vozmozhnostey spasateley s vysokim teplovydeleniyem [Increased safety and tactical abilities of rescuers in liquidation of fires with high heat release]. Visnyk Pryazovsʹkoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu [Reporter of the Priazovskyi State Technical University]. SHEE “PSTU”. Mariupol, 2016, no. 33, pp. 198205. (in Russian)
Kostenko T.V. and Kostenko V.K. Razrabotka metoda operativnogo prognoza teplovoy nagruzki na spasateley pri tushenii goryashchikh rezervuarov s nefteproduktami [Development of methods for operational forecasts heat load om rescuers in firefighting of burning reservoirs with oil products]. Vestnik Universiteta grazhdanskoy zashchity MCHS Belarusi [Bulletin of the University of Civil Protection of the Ministry of Emergency Situations of Belarus]. University of Civil Protection of the Ministry of Emergency Situations of Belarus. Minsk, 2017, no. 1, pp. 54-61. (in Russian)
Volkov O.M. Pozharnaya bezopasnost' rezervuarov s nefteproduktami [Fire safety of tanks with oil products]. Moscow: Nedra., 1984, 151p. (in Russian)
Bolibrukh B. V. and Mychko A.A. Modelyuvannya teplovykh protsesiv v elementakh odyahu pozhezhnyka [Modeling of thermal processes in the elements of clothing firefighter]. Pozhezhna bezpeka: zbirnyk naukovykh pratsʹ [Fire safety: collection of scientific works]. Lviv, 2004, pp.12-20. (in Ukrainian)
Lyn A. S., Mychko A.A. and Ivakhov A.V. Eksperymentalʹni doslidzhennya za metodykoyu polihonnykh vyprobuvanʹ otsinyuvannya termozakhysnykh vlasty vostey zakhysnoho odyahu pozhezhnykiv [Experimental research methodology site trials evaluating termozahysnyh lifetime of cryogenic protective clothing firefighters]. Pozhezhna bezpeka: zbirnyk naukovykh pratsʹ [Fire safety: collection of scientific works]. Lviv, 2012, no.21, pp.12-20. (in Ukrainian)
ЕN 547-3:1997 «Safety of machinery - Human body measurement - Part 3: Anthropometric data»
Khiks Ch. Osnovnyye printsipy planirovaniya eksperimenta [Basic principles of experiment planning]. Moscow: Book on Demand, 2013, 203p. (in Russian)
Sidnyayev N.I. Vvedeniye v teoriyu planirovaniya eksperimenta : uchebnoye posobiye [Introduction to the theory of experiment planning: a tutorial]. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana,, 2011, 463p. (in Russian)
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
