本文選題：數(shù)值模擬 + 氨氣��； 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著“十二五”經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的發(fā)展實(shí)施,化工行業(yè)成為了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)行業(yè),具有著重要的地位和作用。絕大多數(shù)化工企業(yè)內(nèi)都設(shè)置有液氨儲罐,儲罐內(nèi)的氨是在高壓狀態(tài)下以液態(tài)形式密封儲存的。經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行,壓力儲罐在儲存介質(zhì)的電化學(xué)腐蝕、內(nèi)部高壓、外部操作破壞的共同作用下極易發(fā)生儲罐泄漏事故,泄漏的氣體往往會導(dǎo)致周圍的人員急性中毒或者死亡,甚至可能引起火災(zāi)及爆炸的危險(xiǎn)。為此國內(nèi)外學(xué)者針對氨氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和數(shù)值模擬工作,主要的研究方向是泄漏口大小、泄漏口形狀、儲罐壓力、大氣穩(wěn)定度、障礙物等因素對氨氣擴(kuò)散的影響,但是氨氣在擴(kuò)散的過程中相變的研究一直是該研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。此外,關(guān)于液氨儲罐發(fā)生泄漏事故后的應(yīng)急疏散也是該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本文針對液氨儲罐泄漏事故,采用數(shù)值模擬的方法研究不同因素對氨氣擴(kuò)散的影響。主要工作和結(jié)論如下:本文基于FLUENT軟件建立液氨儲罐三維全尺寸模型,模擬了風(fēng)速、風(fēng)向、障礙物對氨氣擴(kuò)散的影響。氨氣在泄漏口附近由于受到罐內(nèi)壓力的作用呈水平擴(kuò)散,并且隨著時(shí)間的推移向下風(fēng)向擴(kuò)散的距離逐漸增大;氨氣在遠(yuǎn)離泄漏口時(shí)由于密度小于空氣密度而受到浮力的作用,呈現(xiàn)顯著地上揚(yáng)。在不同風(fēng)速下,氨氣在Y軸上的擴(kuò)散距離隨著風(fēng)速的逐漸增加由大變小,因此,風(fēng)速可以加劇氨氣向下風(fēng)向的擴(kuò)散速度增大氣體擴(kuò)散的影響區(qū)域,也可以加劇氣體在大氣中的稀釋速度,防止了氨氣在擴(kuò)散過程中濃度的堆積。在不同風(fēng)向下,氨氣在風(fēng)向與儲罐泄漏口水平時(shí)由于動力的作用將沿著垂直于泄漏口的方向進(jìn)行擴(kuò)散;在遠(yuǎn)離泄漏口一定距離后由于浮力和風(fēng)力的作用主要沿著平行于泄漏口的方向進(jìn)行擴(kuò)散,即順著風(fēng)向進(jìn)行擴(kuò)散。氨氣向下風(fēng)向擴(kuò)散的速度和影響區(qū)域由于有障礙物存在明顯減小;正前方的氨氣一部分順著障礙物邊緣向兩側(cè)蔓延擴(kuò)散,一部分在障礙物正前方產(chǎn)生回流進(jìn)行反方向擴(kuò)散;障礙物上方的氣體攀爬過障礙物后繼續(xù)向下風(fēng)向進(jìn)行擴(kuò)散并且伴隨有上揚(yáng)現(xiàn)象�；贔LUENT軟件開發(fā)了液氨蒸發(fā)相變模型,通過軟件用戶自定義功能(UDF)導(dǎo)入到模擬計(jì)算中,模擬了液氨蒸發(fā)相變過程,將液氨蒸發(fā)擴(kuò)散的模擬結(jié)果與氨氣擴(kuò)散時(shí)的模擬結(jié)果進(jìn)行對比值找出其中的規(guī)律所在。分析液氨與氨氣不同體積比條件下,液氨蒸發(fā)相變對氨氣擴(kuò)散的影響。當(dāng)擴(kuò)散的氨氣中伴隨有液氨時(shí),氣體的擴(kuò)散速度和影響區(qū)域明顯減小。這是因?yàn)闅庠浦械囊旱问沟脷庠频馁|(zhì)量變大,減小了氣云的擴(kuò)散速度和影響區(qū)域。利用GIS軟件模擬計(jì)算某化肥廠液氨儲罐發(fā)生泄漏后,在不同風(fēng)向影響下周圍群眾向附近的安置點(diǎn)進(jìn)行緊急疏散時(shí)的最佳路徑。
[Abstract]:With the development and implementation of the 12th Five-Year Plan, the chemical industry has become a hot industry in the development of the national economy and plays an important role. Liquid ammonia storage tanks are installed in most chemical enterprises. The ammonia in storage tanks is sealed in liquid form under high pressure. After running for a long time, the pressure storage tank is prone to leakage accident under the combined action of electrochemical corrosion of storage medium, internal high pressure and external operation damage, and the leaking gas will often lead to acute poisoning or death of the people around it. It may even cause the danger of fire and explosion. For this reason, scholars at home and abroad have carried out a lot of experiments and numerical simulation work on ammonia leakage diffusion. The main research direction is the influence of leakage port size, leakage port shape, tank pressure, atmospheric stability, obstacles and other factors on ammonia diffusion. However, the study of phase transition in the process of ammonia diffusion has been a difficulty in this field. In addition, emergency evacuation after liquid ammonia tank leakage is also one of the hotspots in this field. In this paper, the effect of different factors on ammonia diffusion is studied by numerical simulation for the leakage accident of liquid ammonia storage tank. The main work and conclusions are as follows: based on FLUENT software, the three-dimensional full-scale model of liquid ammonia storage tank is established, and the effects of wind speed, wind direction and obstacles on ammonia diffusion are simulated. Ammonia diffuses horizontally in the vicinity of the leak due to pressure in the tank, and the distance of downward wind diffusion increases gradually with time, while ammonia gas is buoyant when it is far away from the leak because the density is less than the air density. Showing a significant upswing. At different wind speeds, the diffusion distance of ammonia on the Y-axis changes from large to small with the increasing of the wind speed. Therefore, the wind speed can aggravate the diffusion velocity of ammonia gas downward wind direction and increase the influence area of the gas diffusion. It can also increase the dilution rate of the gas in the atmosphere and prevent the accumulation of ammonia in the diffusion process. Under different wind directions, ammonia diffuses along the direction perpendicular to the leakage outlet due to the effect of dynamic force. After a certain distance away from the leak, the buoyancy and wind force mainly diffused along the direction parallel to the leak, that is, along the direction of the wind. The velocity of ammonia diffusion down the wind direction and the influence area are obviously reduced due to the presence of obstacles, and the ammonia gas in front of the barrier spreads along the edge of the barrier, and partly reflux in the front of the obstacle to spread in the reverse direction. The gas above the barrier climbs over the barrier and continues to spread down the wind with an upturn. Based on FLUENT software, the liquid ammonia evaporation phase change model is developed, and the process of liquid ammonia evaporation phase change is simulated by importing it into the simulation calculation by software user defined function. The simulation results of liquid ammonia evaporation diffusion are compared with those of ammonia diffusion to find out the law. The effect of liquid ammonia evaporation phase transition on ammonia diffusion was analyzed under different volume ratio of ammonia to ammonia. When there is liquid ammonia in the diffused ammonia, the diffusion velocity and the influence area of the gas decrease obviously. This is because the droplets in the gas cloud increase the mass of the gas cloud and reduce the diffusion speed and the influence area of the gas cloud. GIS software was used to simulate and calculate the optimal path of emergency evacuation of the surrounding people to nearby settlements under the influence of different wind directions after leakage of liquid ammonia storage tanks in a fertilizer plant.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ113.5

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本文編號：1835261