本文選題：水幕 + 氨氣泄漏�。� 參考：《天津大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著工業(yè)發(fā)展,氨氣在化學(xué)和食品工業(yè)中用量不斷增大,因氨氣泄漏導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失的事故案例也呈逐年上升趨勢。水幕作為一種有效的氣體泄漏處置措施得到了高度重視,但水幕稀釋氨氣云團(tuán)過程的作用機(jī)理尚不明晰,尤其是水幕液滴與氨氣云團(tuán)之間存在的質(zhì)量傳遞機(jī)理研究尚未見文獻(xiàn)報道。因此研究水幕在稀釋氨氣泄漏云團(tuán)擴(kuò)散過程中的作用機(jī)理,系統(tǒng)研究水幕關(guān)鍵參數(shù)對稀釋效率的影響規(guī)律,構(gòu)建水幕稀釋氨氣濃度分布預(yù)測模型,是安全工程領(lǐng)域研究熱點(diǎn)問題,也是過程工業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問題,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文以氣液間傳質(zhì)的雙膜理論為基礎(chǔ),考慮液滴吸收氨氣傳質(zhì)特性,建立了液滴吸收氨氣理論計算方程。在此基礎(chǔ)上,采用用戶自定義方式將液滴吸收氨氣傳質(zhì)計算方程寫入CFD軟件中,建立了水幕稀釋氨氣擴(kuò)散數(shù)值模型,并以Dandrieux水幕實驗進(jìn)行驗證。結(jié)果表明:RNG k-?湍流方程比標(biāo)準(zhǔn)k-?湍流方程能更準(zhǔn)確地模擬氨氣云團(tuán)自然及強(qiáng)制擴(kuò)散行為;不考慮液滴吸收氨氣的水幕稀釋效率明顯低于實驗的水幕稀釋效率,說明液滴吸收氨氣對于水幕稀釋效率的貢獻(xiàn)不可忽視。本文構(gòu)建的水幕稀釋氨氣擴(kuò)散數(shù)值計算模型可以全面地反映水幕與氨氣云團(tuán)間的動量、熱量和質(zhì)量傳遞行為,相比之前的數(shù)值模擬研究具有一定的優(yōu)越性。利用建立的數(shù)值計算模型研究氨氣自然擴(kuò)散及強(qiáng)制擴(kuò)散,得到了不同風(fēng)速下氨氣自然擴(kuò)散下風(fēng)向濃度分布及水幕液滴與氨氣云團(tuán)的動量、熱量和質(zhì)量的作用規(guī)律。結(jié)果表明:氨氣自然擴(kuò)散的危險風(fēng)速為2 sm。水幕對氨氣云團(tuán)的動量作用是在水幕液滴形成的屏障導(dǎo)致氨氣云團(tuán)向上和向兩側(cè)運(yùn)動,水幕屏障后方存在一個旋渦回流,空氣向水幕內(nèi)的卷吸作用抑制了云團(tuán)向下風(fēng)向的運(yùn)動,從而達(dá)到水幕稀釋的效果;水幕對氨氣云團(tuán)的熱量作用規(guī)律是水幕液滴溫度提高了云團(tuán)溫度,降低云團(tuán)密度,增加了云團(tuán)向上和向兩側(cè)的運(yùn)動趨勢,降低下風(fēng)向氨氣濃度;水幕對氨氣的質(zhì)量作用規(guī)律是主要通過液滴運(yùn)動軌跡的前半段的吸收作用降低氣相氨氣濃度。另外定量研究結(jié)果表明,液滴吸收氨氣可為水幕稀釋效率提供約25%的貢獻(xiàn)。進(jìn)一步通過數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法研究了水幕系統(tǒng)的液滴溫度、供水量和安裝位置等關(guān)鍵參數(shù)對水幕稀釋效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明,較高的水幕液滴溫度將熱量傳遞給氨氣泄漏云團(tuán),降低云團(tuán)密度,強(qiáng)化了水幕的提升效應(yīng),抑制云團(tuán)下風(fēng)向的擴(kuò)散;水幕供水流量對水幕稀釋效果的影響規(guī)律是,隨著供水流量增加,水幕稀釋效果快速上升到一穩(wěn)定值,之后不再顯著提高;供水流量變化也影響液滴吸收氨氣濃度和吸收總量,隨供水流量的增加,液滴吸收氨氣濃度和吸收總量快速增加到一最高值,之后呈減小趨勢;安裝距離對水幕稀釋效果的影響規(guī)律是總體上稀釋效果隨安裝距離增大而減小,但安裝距離不能過小,否則可能導(dǎo)致具有泄漏初始動量的氨氣穿過水幕間隙泄漏到下方區(qū)域。以水幕稀釋氯氣濃度分布預(yù)測的RED模型為基礎(chǔ),嵌入水幕液滴吸收氨氣傳質(zhì)計算方程,建立了水幕稀釋氨氣濃度分布預(yù)測模型,并采用實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證。通過采用實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)對建立的水幕稀釋氨氣濃度預(yù)測模型的評估,結(jié)果表明該預(yù)測模型可以較為準(zhǔn)確地計算不同條件下的氨氣自然及強(qiáng)制擴(kuò)散的濃度影響區(qū),可為氨氣泄漏事故后果和水幕稀釋效果預(yù)測提供了計算方法和依據(jù)。另外,采用氣體泄漏后果的概率函數(shù)法計算了水幕系統(tǒng)供水流量和安裝距離對水幕減災(zāi)效果的影響,結(jié)果表明,供水流量增大有利于減小水幕稀釋后氨氣濃度,但過大的流量減災(zāi)效果不再明顯;水幕安裝距離應(yīng)該放置在氨氣被動擴(kuò)散的區(qū)域。本文建立的液滴吸收氨氣的傳質(zhì)計算方程,理論上發(fā)展了水幕稀釋氨氣泄漏云團(tuán)擴(kuò)散作用機(jī)理。建立的數(shù)值模型提高了數(shù)值模擬研究的準(zhǔn)確性,具有一定的優(yōu)越性。研究結(jié)果完善了水幕稀釋氨氣泄漏云團(tuán)中關(guān)鍵參數(shù)對稀釋效果的影響規(guī)律,可為國內(nèi)外安全領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)和參考數(shù)據(jù)。建立的水幕稀釋氨氣濃度分布預(yù)測模型,可以為計算液氨泄漏事故后果和水幕稀釋氨氣效果提供計算方法,提出的減災(zāi)評估方法,可為水幕稀釋氨氣的減災(zāi)效果的評估提供借鑒和參考。
[Abstract]:This paper studies the mechanism of water curtain dilution ammonia gas diffusion numerical model , which is based on the double membrane theory of mass transfer between water curtain and ammonia gas . The effect of water supply flow and installation distance on water curtain dilution effect is calculated by using experimental data and simulation data . The results show that the model can be used to calculate the concentration distribution of ammonia gas after dilution of ammonia gas . The results show that the model can provide theoretical basis and reference data for the effect of ammonia gas leakage accident and the effect of water curtain dilution .
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ113;TQ021.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 席連桐;;關(guān)于水幕防止火災(zāi)蔓延的效果[J];消防科學(xué)與技術(shù);1984年01期

2 伊克;;加熱r的“水幕”裝置[J];機(jī)械工人;1957年05期

3 ;光敏繼電自動水幕[J];有色金屬;1973年01期

4 段武昌;;自動水幕在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];江西能源;2005年04期

5 王崗嶺;李宏慧;;煤礦除塵水幕的現(xiàn)狀與改造設(shè)計[J];煤礦機(jī)電;2009年05期

6 樂濤濤;郭偉偉;華敏;王睿智;李正飛;潘旭海;蔣正林;;受限空間重氣擴(kuò)散水幕的稀釋阻擋效果[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年06期

7 ;超聲波自動水幕[J];工業(yè)安全與環(huán)保;1973年04期

8 ;爆破波自動開水幕——下垅鎢礦經(jīng)驗介紹[J];探工零訊;1965年11期

9 ;技術(shù)簡訊[J];有色金屬(冶煉部分);1973年01期

10 劉玉滿;簡易的爐前水幕凈化裝置[J];勞動保護(hù);1982年08期

相關(guān)會議論文 前2條

1 門漢光;;消防水幕帶應(yīng)用于建筑防火分區(qū)[A];全國建筑給水排水青年學(xué)術(shù)論文選[C];1996年

2 陳金柱;;選煤廠水幕防塵、滅塵工程給水系統(tǒng)設(shè)計概要[A];全國給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會論文集[C];2009年

相關(guān)重要報紙文章 前9條

1 李凱;我市將在南濱片蘇埃灣規(guī)劃建設(shè)水幕景點(diǎn)[N];汕頭日報;2007年

2 張渺;市人大代表觀摩水幕表演[N];安慶日報;2008年

3 武道偉;協(xié)莊礦研制應(yīng)用降塵地水幕[N];中國礦業(yè)報;2004年

4 本報記者 林楓;蓉城昨晚上演“海市蜃樓”[N];成都日報;2005年

5 羅玲;水泥車改裝成滅火車[N];人民公安報·消防周刊;2009年

6 ;葫蘆島研制兩種滅火救援器材[N];人民公安報·消防周刊;2008年

7 李安國;葫蘆島支隊兩項成果獲國家實用新型專利[N];人民公安報·消防周刊;2009年

8 張穎 王冠;一葉之上，“錢景”與美系同行[N];經(jīng)理日報;2003年

9 嘉禾;不斷翻新的花樣噴泉[N];中國花卉報;2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 程潮;水幕稀釋氨氣泄漏擴(kuò)散機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 李楊;水幕吸收效率模型及水幕綜合模型研究[D];華東理工大學(xué);2013年

2 邵光正;火災(zāi)場景中水幕對玻璃破裂行為影響的實驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 袁昌耀;冶金渣槽冷卻水幕噴嘴數(shù)值仿真與實驗研究[D];武漢科技大學(xué);2009年

4 張立;大型地下水封石油洞庫滲流場演化及水封性研究[D];山東大學(xué);2013年

5 李慧;劇院類建筑給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計研究[D];重慶大學(xué);2014年

，

本文編號：1921751