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rapporti - Deliverable

4.2.2d-Modello matematico interpretativo e previsionale della dinamica dei pool fire

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4.2.2d-Modello matematico interpretativo e previsionale della dinamica dei pool fire

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:37 pm

Questa attività di CESI fa parte della Ricerca di Sistema, Progetto SISET – Sottoprogetto SICIM, dedicata alle analisi di sicurezza degli impianti di generazione, delle sottostazioni elettriche e dei cabinati degli impianti turbogas a fronte di eventi incidentali quali incendi ed esplosioni. Una parte significativa di questo Sottoprogetto è dedicata allo sviluppo di modelli di simulazione delle fasi di innesco ed ignizione, di sviluppo e di estinzione degli incendi negli scenari incidentali. In particolare, la presente relazione verte sugli scenari d’incendio in cui è dominante la presenza di pool fire di liquidi infiammabili o combustibili, che, come noto, possono derivare da perdite di diverso tipo (es.: perdite di carburante, fuoriuscita di olio da trasformatori, ecc.). In questa sede viene riassunto il lavoro modellistico realizzato per mettere a punto modelli in grado di simulare la dinamica evolutiva di una pozza di liquido in grado di rilasciare nell’ambiente vapori capaci di formare una miscela soggetta a combustione. Precisamente, il modello calcola la quantità di vapore che viene rilasciata dalla superficie della pozza nell’unità di tempo e l’andamento delle temperature dei diversi strati di liquido che costituiscono la pozza. Viene considerata sia la fase precedente l’eventuale innesco, in grado di determinare la prima fase di ignizione della combustione, nella quale non esistono processi combustivi in atto nel volume soprastante la pozza, sia la fase successiva nella quale vi è in corso la combustione. I diversi modelli tengono conto dello scambio radioattivo e convettivo di calore che avviene tra fiamma e pozza, dello scambio termico conduttivo all’interno della pozza, attraverso il contenitore e convettivo verso l’esterno, dell’assorbimento di calore da parte della pozza e del contenitore e della vaporizzazione del combustibile attraverso evaporazione ed ebollizione. I modelli qui trattati sono equivalenti agli effetti esterni e considerano gli scambi di energia e di massa interni ed esterni alla pozza. È stata utilizzata, come mezzo per l’elaborazione degli stessi, la teoria delle reti a parametri concentrati, in quanto efficace per tracciare l’equivalenza agli effetti esterni anche in regime dinamico e con scambi di massa oltre che di energia. Questi modelli sono stati sviluppati al fine di una loro successiva implementazione nel codice ECART sviluppato da CESI, in modo da metterlo in condizione di potere effettuare corrette simulazioni degli scenari d’incendio con presenza di pool fire. L’implementazione dei modelli qui riportati consente il calcolo rapido degli scambi di massa e di energia tra l’ambiente e la pozza, attraverso un approccio a parametri concentrati in grado di mettere il codice ECART in condizione di eseguire la simulazione della dinamica degli scenari d’incendio con pool fire in tempi brevi, cosa altrimenti non fattibile con i consueti codici CFD.

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