[PPT]API RP 14C Konvertert/Helse, miljø... · Web viewTitle API RP 14C Author Are Herstad Last modified by Peter Sassan Johanson Created Date 7/10/2003 3:16:39 PM Document presentation

Risiko knyttet til gassutslipp under vann

Scandpower Risk Management AS

Estimering av risiko

- Det undersjøiske gassutslippet - Olga v. 5

- Spredningen av gass i vann- Egenutviklet transient gass plume modell

- Spredning av gass i atmosfæren - CFD verktøy (Kameleon Firex eller Flacs)

Det undersjøiske gassutslippet

Bestemmes av Olga v. 5.

Input:- komposisjon på fluiden- rørlengde, diameter og veggruhet- varmeovergangstall- internt trykk og temperatur

- massestrøm- hullstørrelse- isoleringspunkter og tid

Output:- massestrøm av gass og væske som funksjon

av tid

Undersjøisk gasspredning

Meget kompleks fysikk

– soniske hastigheter i utslippet– kraftig turbulens– flerfase

den undersjøiske gasspredningen blir gjenstand for relativt grov modellering basert på eksperimentelle data

Scandpower’s transiente undersjøiske gass plume modell

Plume fysikk og modellerte faser

1. start av gass plume (initial betingelse)2. stigende boblekrone (cap)3. boblekronen når overflaten og slipper ut gass til

atmosfæren4. ”quasi-stasjonært” gassutslipp fra gassplume

Plume fysikk og modellering 1. start av gass plume simulering (initial betingelse)

Plume fysikk og modellering 2. stigende boblekrone

Plume fysikk og modellering 3. boblekronen når overflaten og slipper ut gass til atmosfæren

Plume fysikk og modellering 3. ”quasi-stasjonært” gassutslipp fra gass plume

Modelling details Basert på M.S.G. Bettelini and T.K. Fanneløp: "Underwater Plume from an

Instantaneously Started Source", Applied Ocean Research 15 (1993) 195-206.

Modelleringsdetaljer, boblekrone

Transport ligninger for boblekronen

Kontinuitet

Bevegelsesmengde

plume fra masse nginntrengni fra masseb34

dtd 3

cc

setileggsmas fra goppbremsin - drag iskhydrodynam -

plume fra overføring mengdebevegelseskrefter oppdriftswbdtd

c3c

Modelleringsdetaljer, gass plume

Antar gaussisk hastighetsprofil

Wp(z) finnes fra normalisert hastighet funnet fra eksperimenter

zb

)b/rexp()z(w)r,z(w~

pp

2p

2pp


2.2W,2P

1mgWw31

2b0g0

2releasew

2

p

Fanneløp's normalised plume calculations

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Non-dimensional depth, X

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

Non

-dim

ensi

onal

vel

ocity

, W


Masse gass gjennom et horisontalt tverrsnitt er like gass utslippet ved tid 1 = nåværende tid – stigetid til horisontalt tverrsnitt basert på plume hastighet ved utslippet tid 1. (Iterasjon nødvendig)

Noen konstanter:

αp = 0.14, αc= 0.15, slip hastighet = 0.3 m/s

Modelleringsdetaljer, horisontal defleksjon av plume

Antar potensialstrømning mot overflaten

Kr ½ UrKz- W

.

Modelleringsdetaljer, horisontal defleksjon av plume

Antar potensialstrømning mot overflaten

Kr ½ UrKz- W

.

Resultater fra test casene

Fullt brudd utslipp

Figure: Release at bottom

.

Full rupture gas mass rate

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

Time [s]

[kg/

s]


Fullt brudd utslipp på overflaten 70m dyp

Figure: Mass Release at Surface 70m

.

Mass Flow Through Surface

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 100 200 300 400 500

Time (s)

Mas

s Fl

ow (k

g/s)



Figure: Mass flux at the surface 70m

.

Mass flux through surface as a function of time and radius

0.0E+00

2.0E-01

4.0E-01

6.0E-01

8.0E-01

1.0E+00

1.2E+00

1.4E+00

1.6E+00

1.8E+00

0 50 100 150

radius [m]

Mas

se fl

uks

[kg/

s*m

^2]

8

13

18

23

33

132

152

201

Time (s)




.


0.0

2000.0

4000.0

6000.0

8000.0

10000.0

12000.0

14000.0

16000.0

0 500 1000 1500 2000

Time (s)

Mas

s Fl

ow (k

g/s)




.

Mass flux through surface as a function of time and radius

0.0E+00

5.0E-02

1.0E-01

1.5E-01

2.0E-01

2.5E-01

0 50 100 150 200 250 300 350

radius [m]

Mas

se fl

uks

[kg/

s*m

^2]

46

56

66

76

96

195

215

264

Time (s)


Overflateutslipp for en 50 kg/s masse rate på 70m dyp


.


0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

0 500 1000 1500 2000

Time (s)

Mas

s Fl

ow (k

g/s)




.

Mass flux through surface

0.0E+00

5.0E-03

1.0E-02

1.5E-02

2.0E-02

2.5E-02

0 50 100

radius [m]

Mas

se fl

uks

[kg/

s*m

^2]




.


0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

0 500 1000 1500 2000

Time (s)

Mas

s Fl

ow (k

g/s)




.

Mass flux through surface

0.0E+00

5.0E-04

1.0E-03

1.5E-03

2.0E-03

2.5E-03

3.0E-03

0 50 100 150 200 250

radius [m]

Mas

se fl

uks

[kg/

s*m

^2]

Gass spredning i atmosfæren

Beregnes med CFD verktøyet Kameleon Firex 2005 som er en tredimensjonal Navier-Stokes løser

- Masseraten fra gass plume modellen eksporteres i filer som kan leses av Kameleon Firex

- Gass utslippsprofilet tilnærmes typisk med 5 smultringer med konstant masseflux

- Gass spredningen kan studeres for forskjellige vindhastigheter, gasstettheter og stabilititetsnivå for atmosfæren

.

Gass spredning i atmosfæren

Beregningsområde:

.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren

. Vertical projection of the gas cloud about 100s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 2m/s wind.






.

Horizontal projection of the gas cloud about 200s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 2m/s wind.


.

Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 7m/s wind.


.



.

Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 15 m/s wind.

Horizontal projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 15 m/s wind.




.



.



.




.

Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 70m depth and 2m/s wind.


.



.



.



.



.


Oppsummering resultater fra gass spredning i atmosfæren

.

Maksimal horisontal distanse til ½LEL and LEL

Case Dyp LEL ½LEL

Full brudd 70 m 1800 (15m/s) 2600 (15 m/s)

Full brudd 300 m 2000 (15 m/s) 2800(15 m/s)

50 kg/s 70 m 120 (2 m/s) 170 (2 m/s)

50 kg/s 300 m 0 0


.

Maksimal vertikal distanse til ½LEL and LEL

Case Dyp LEL ½LEL

Full brudd 70 m 900 (2m/s) 1200 (2 m/s)

Full brudd 300 m 750 (2 m/s) 1100 (2 m/s)

50 kg/s 70 m 50 (2 m/s) 60 (2 m/s)

50 kg/s 300 m 0 0


Fullt brudd:

- Vertikaldistanse til LEL and ½ LEL er større for små dyp som følge av et mer konsentrert gassutslipp- Maksimal horisontal distanse varierer ikke mye med de to dypene som er undersøkt. - Sterk samvirkning mellom gassky og vind i atmosfæren for store uslipp og liten vind (ikke stasjonært)

50kg/s lekkasje:

- For et dyp på 300m og vindhastigheter ned i 2m/s er disse funnet ufarlig- For et dyp på 70 m og en vindhastighet på 2m/s dannes det en gassky på overflaten som er over 100 m lang ved en vindhastigheten på 2m/s. For en vindhastighet på 7 m/s får man en horisontal LEL distanse på 50 meter idet boblekronen når overflaten. Etterpå blir horisontal avstand til LEL konsentrasjon ca 30 m.

.

Documents

[PPT]API RP 14C Konvertert/Helse, miljø... · Web viewTitle API RP 14C Author Are Herstad Last modified by Peter Sassan Johanson Created Date 7/10/2003 3:16:39 PM Document presentation