發(fā)布時間：2020-07-02 17:38

【摘要】：氣態(tài)的危險化學品常采用加壓或降溫方式存在儲罐中,然而介質(zhì)腐蝕、儲罐超壓、操作失誤等因素,極易造成泄漏事故的發(fā)生。由于儲罐介質(zhì)的危險特性,泄漏擴散可能引發(fā)火災(zāi)爆炸、人員中毒、環(huán)境污染等多米諾效應(yīng)事故發(fā)生,使得事故后果更加嚴重。因此,本文主要研究,在泄漏氣體儲罐周圍以射流相切的方式制造龍卷風風場,對儲罐泄漏擴散過程進行控制,從而縮小有害氣體擴散影響區(qū)域的大小,避免泄漏引發(fā)二次事故發(fā)生,同時為應(yīng)急疏散、救援爭取時間,這對減少人員傷亡尤為關(guān)鍵。本文基于FLUENT流體力學計算軟件建立了人工龍卷風數(shù)值模型。通過對人工龍卷風風場特性進行分析。研究了切向速度與壓強沿徑向分布規(guī)律,與龍卷風風場切向速度理論分布規(guī)律一致,并且證實在開敞空間,射流相切方式能形成龍卷風風場。通過進一步研究不同渦流比與進風量對龍卷風風場控制氣流強度的影響,結(jié)果表明,渦流比越大,形成的龍卷風風場最大切向速度越小,氣流向中心匯聚能力越弱;進風量越大,形成的龍卷風風場最大切向速度越大,氣流向中心匯聚能力越強。以廣泛應(yīng)用的氨氣為例,分析不同條件對氨氣泄漏擴散的影響。首先,分析風場的有無對不同氨氣濃度擴散所影響區(qū)域的差別。無風場條件下,氨氣擴散主要集中在地面附近,在距離泄漏口較遠處出現(xiàn)了顯著地向上流動。有風場條件下,泄漏氣體主要集中在儲罐上方,隨進風口形成的旋轉(zhuǎn)射流一同向上流動。擴散時間60s,濃度為30mg/m~3時,無風場條件擴散距離為82m,有風場條件擴散距離27.6m。這說明在泄漏儲罐周圍形成人工龍卷風風場有效的減小泄漏氣體向外擴散距離。其次,分析風場的有無對同一擴散時間人員可接觸高度處氨氣濃度隨擴散距離變化規(guī)律。結(jié)果表明,在擴散時間為60s時,對于相同的擴散距離,有風場條件下氨氣濃度低于無風場條件下氨氣濃度。并且,在有風場條件下氨氣濃度遠低于空氣中最高允許濃度時,相同擴散距離處無風場氨氣濃度遠高于立即威脅生命或健康濃度。由此得出結(jié)論,通過射流相切的方式形成龍卷風風場,利用該風場的抽吸作用,可以減少在人員接觸高度范圍氨氣擴散的危害。最后,本文分析了不同條件下,儲罐區(qū)人工龍卷風風場對氣流的控制作用。隨進風角度、入流半徑、泄漏速率的增加,氨氣擴散范圍逐漸增大,另外進風速度增大使得在儲罐上部氣流匯聚能力增強,但同時增加了氨氣擴散速度。簡言之,本文討論了不同條件下人工龍卷風風場對氣體擴散的控制作用,這對如何利用風場控制擴散具有重要意義。
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ086
【圖文】：

景與研究意義國經(jīng)濟高速發(fā)展，化工企業(yè)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)中所需危險化學化學品在運輸、使用、儲存過程中操作不當，極易造成傷害事故-2015 年危險化學品事故統(tǒng)計，如圖 1.1 所示，危險化學品事故的占事故總數(shù)的 43.1%；爆炸事故占事故總數(shù)的 30.3%，低于泄漏應(yīng)的泄漏事故不包括在其統(tǒng)計的泄漏事故中。造成人員死亡最多，其次為泄漏事故。研究學者[2]針對泄漏事故發(fā)生的環(huán)節(jié)進行統(tǒng)易引發(fā)泄漏事故發(fā)生的環(huán)節(jié)為運輸環(huán)節(jié)，其次為儲存環(huán)節(jié)。危險方式存在儲罐中，介質(zhì)腐蝕、儲罐超壓、操作失誤等因素，極易由于儲罐介質(zhì)的危險特性，泄漏擴散可能引發(fā)火災(zāi)爆炸、中毒、事故，使得事故后果進一步擴大，不僅影響企業(yè)工作人員身體健。氣體泄漏具有突發(fā)性，無法預估、杜絕事故的發(fā)生。事故后果的性質(zhì)、儲存方式、泄漏時間有極大的聯(lián)系，如 2018 年 11 月泄漏事故，泄漏氣體擴散到公路，遇明火發(fā)生爆炸，引發(fā)連鎖反死亡人數(shù)到達 23 人。

圖 1.2 2010-2015 年泄漏事故發(fā)生環(huán)節(jié)統(tǒng)計ence link statistics for hazardous chemicals leakage accidents in China dyears發(fā)生泄漏后若不能及時控制泄漏源，泄漏物質(zhì)將迅速蒸發(fā)，漏氣體與空氣混合受到外界環(huán)境風速、風向、溫度等因素的漏量的增加，擴散范圍逐漸擴大，根據(jù)儲存物質(zhì)其自身特性毒事故。具有毒性的氣體一旦發(fā)生泄漏，隨著泄漏時間的增圍將會隨之增加，造成的傷害范圍越來越廣。災(zāi)爆炸事故。可燃氣體與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明度急劇上升，導致儲罐內(nèi)壓力增加，可能造成罐體破裂。若還可能造成周圍儲罐發(fā)生破裂，引發(fā)更為嚴重的二次事故。傷事故。低溫儲存的氣體發(fā)生泄漏，將會迅速的蒸發(fā)沸騰，溫度急劇降低，可能造成周圍工作人員凍傷。息事故。無毒無味不燃的氣體泄漏后，使空氣中氧濃度減少物質(zhì)濃度逐漸增加，窒息危險區(qū)域逐漸擴大。

【相似文獻】

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1 丁以斌;;氯氣儲罐泄漏擴散范圍的主要影響因素[J];安全;2017年01期

2 莊學強;廖海峰;;液化天然氣泄漏擴散數(shù)值模型分析[J];集美大學學報(自然科學版);2011年04期

3 朱毅;劉小雨;;危險化學品泄漏擴散數(shù)值模擬研究綜述[J];消防技術(shù)與產(chǎn)品信息;2008年12期

4 周德紅;王六九;;氯氣泄漏擴散風險分析[J];武漢工程大學學報;2011年06期

5 張江華;趙來軍;吳勤e

本文編號：2738481