液化石油氣(LPG)具有熱值較高、清潔、方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)奶匦?在人們的生活和社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用越來越廣泛。然而,盡管在儲(chǔ)運(yùn)和使用中都采取了嚴(yán)格的防護(hù)措施,LPG泄漏引發(fā)的火災(zāi)和爆炸事故仍然屢見不鮮,尤其是臨港石化基地,儲(chǔ)存著大量的液化石油氣等石油化工產(chǎn)品,一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故,將會(huì)對(duì)社會(huì)造成極其惡劣的影響。國內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)、模擬來研究液化氣體儲(chǔ)罐在火災(zāi)環(huán)境下的熱響應(yīng)行為,發(fā)現(xiàn)除了采取隔熱設(shè)施和安全閥外,儲(chǔ)罐熱響應(yīng)過程中的熱分層現(xiàn)象能有效抑制儲(chǔ)罐的失效以及發(fā)生沸騰液體膨脹蒸汽爆炸(BLEVE)的風(fēng)險(xiǎn)。所以,研究LPG儲(chǔ)罐在火災(zāi)環(huán)境下的熱響應(yīng)行為,對(duì)于預(yù)防和控制火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生,改進(jìn)消防設(shè)計(jì),保證設(shè)備安全和提高生產(chǎn)效率具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)對(duì)于火災(zāi)環(huán)境下LPG儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)行為,提出合理假設(shè),構(gòu)建數(shù)值模型。對(duì)火災(zāi)環(huán)境下臨港石化基地LPG儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)傳熱機(jī)制進(jìn)行理論分析;確定基本守恒方程,根據(jù)模型特點(diǎn)選擇合適的湍流流動(dòng)模型、固壁傳熱模型、兩相流模型以及沸騰相變傳熱模型,并選擇合理的求解方法。(2)根據(jù)模型的特點(diǎn),使用前處理軟件... 

【文章來源】：浙江海洋大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

LPG儲(chǔ)罐的事故鏈Fig1.1incidentchainofLPGtank

火災(zāi)環(huán)境下臨港石化基地LPG儲(chǔ)罐熱響應(yīng)數(shù)值模擬20第三章儲(chǔ)罐熱響應(yīng)過程模擬計(jì)算3.1基本假設(shè)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)具有一定的復(fù)雜性且受到各種因素的影響，無法兼顧所有的因素，所以本文在模擬時(shí)提出如下假設(shè)：（1）氣相介質(zhì)假設(shè)均是理想氣體。（2）儲(chǔ)罐壁面質(zhì)地均勻并且其物性不隨溫度發(fā)生改變。（3）模擬過程中不考慮安全閥的行為。（4）液相介質(zhì)的物性參數(shù)是溫度的函數(shù)。（5）儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力處處相等。3.2物理模型及網(wǎng)格劃分3.2.1物理模型本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的容器建立了立式儲(chǔ)罐的二維模型，由于模型具有對(duì)稱性，只需對(duì)其橫截面的一半進(jìn)行計(jì)算即可，模型為50L的儲(chǔ)罐，罐體直徑325mm，壁厚8mm，總長度680mm，不設(shè)置泄放管，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，包括壁面區(qū)、液相區(qū)和氣相區(qū)，幾何模型如圖3-1所示：圖3-1儲(chǔ)罐幾何模型Fig3.1Tankgeometricmodel根據(jù)試驗(yàn)容器的設(shè)置，模型中沿著儲(chǔ)罐頂部下方自上而下設(shè)置了5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

21T0、T1、T2、T3、T4，其中T0、T1、T2為氣相區(qū)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，T3、T4為液相區(qū)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，介質(zhì)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距均為120mm，與儲(chǔ)罐內(nèi)側(cè)壁面的距離為100mm。另外，在儲(chǔ)罐表面上選取4個(gè)等距離的監(jiān)測(cè)點(diǎn)W1、W2、W3、W4，分別與內(nèi)部的T1、T2、T3、T4處于同一水平，用以監(jiān)測(cè)壁面區(qū)域的溫度響應(yīng)規(guī)律，圖中W1、W2是氣相壁面溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，W3、W4是液相壁面的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在儲(chǔ)罐頂部附近的T0點(diǎn)設(shè)置了壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。3.2.2網(wǎng)格劃分在構(gòu)建完幾何模型后，需要對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格是進(jìn)行模擬計(jì)算的基礎(chǔ)，而高質(zhì)量的網(wǎng)格對(duì)于結(jié)果的精準(zhǔn)度極為重要。使用前置處理軟件ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，總體按照結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格劃分，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)壁附近區(qū)域的網(wǎng)格加密，增加計(jì)算的精確度，網(wǎng)格總數(shù)為18532個(gè)，封頭處的網(wǎng)格劃分如圖3-2所示：圖3-2封頭位置及過渡區(qū)網(wǎng)格劃分Fig3.2Meshgenerationofthehead3.3邊界條件和初始條件3.3.1邊界條件上述構(gòu)建的模型是一個(gè)不開放區(qū)域，只需要考慮內(nèi)部氣體區(qū)域與液體區(qū)域的對(duì)流與相變。因?yàn)闆]有考慮安全閥的行為，不設(shè)置泄流管，所以不需要考慮兩相介質(zhì)的出入口問題。在建立的模型中，儲(chǔ)罐罐體的內(nèi)壁面即為儲(chǔ)罐內(nèi)部流體計(jì)算區(qū)域的邊界，故把內(nèi)部計(jì)算區(qū)域的邊界類型配置為固體，把介質(zhì)在罐體內(nèi)表面的流速賦值為0，即將儲(chǔ)罐內(nèi)側(cè)壁面設(shè)置為無滑移邊界。儲(chǔ)罐的內(nèi)側(cè)壁面是兩個(gè)區(qū)域的共同邊界，在傳熱過程中，外側(cè)壁面將熱量傳遞給內(nèi)側(cè)壁面，然后內(nèi)側(cè)表面再將熱能傳遞到儲(chǔ)罐內(nèi)部，所以罐體內(nèi)側(cè)表面的熱通量由壁面的溫度和內(nèi)部溫度共同確定得到，而壁面和內(nèi)部的溫度又會(huì)隨著它們的流場(chǎng)改變而不斷改變，故而火災(zāi)環(huán)境下臨港石化基地LPG儲(chǔ)罐熱響應(yīng)數(shù)值模擬

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]液化石油氣槽車事故應(yīng)急處置研究[J]. 周意浩.  中國公共安全(學(xué)術(shù)版). 2019(04)
[2]一起燃?xì)獗ㄊ鹿实恼{(diào)查和思考[J]. 林勇河,傅榮生.  消防科學(xué)與技術(shù). 2016(12)
[3]液化氣體儲(chǔ)罐爆沸過程的影響因素[J]. 畢明樹,楊雪,石劍云,胡洪.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2013(01)
[4]噴射火環(huán)境下液化氣儲(chǔ)罐熱響應(yīng)行為數(shù)值模擬[J]. 畢明樹,任婧杰,車威.  熱科學(xué)與技術(shù). 2009(04)
[5]鍋爐沸騰液體膨脹蒸汽爆炸(BLEVE)的小尺寸模擬試驗(yàn)[J]. 陳思凝,孫金華,褚冠全,陳先鋒.  熱能動(dòng)力工程. 2006(02)
[6]液化石油氣儲(chǔ)罐火災(zāi)模擬試驗(yàn)(一)——池火災(zāi)環(huán)境下[J]. 邢志祥,趙曉芳,蔣軍成.  天然氣工業(yè). 2006(01)
[7]液化石油氣儲(chǔ)罐火災(zāi)模擬試驗(yàn)(二)——噴射火焰環(huán)境下[J]. 邢志祥,趙曉芳,蔣軍成.  天然氣工業(yè). 2006(01)
[8]液化石油氣儲(chǔ)罐對(duì)火災(zāi)熱響應(yīng)的CFD模擬[J]. 邢志祥,常建國,蔣軍成.  天然氣工業(yè). 2005(05)
[9]熱分層對(duì)蒸汽爆炸過程影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 弓燕舞,林文勝,張榮榮,顧安忠,魯雪生.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2004(06)
[10]液化石油氣儲(chǔ)罐安全防護(hù)方式的比較與選擇[J]. 邢志祥,蔣軍成,葛秀坤.  油氣儲(chǔ)運(yùn). 2004(05)

博士論文
[1]液化氣體的熱分層及爆沸機(jī)理研究[D]. 石劍云.大連理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]熱環(huán)境下儲(chǔ)罐熱響應(yīng)行為數(shù)值模擬研究[D]. 姚智.天津理工大學(xué) 2018
[2]火災(zāi)環(huán)境下臨近儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)過程及防護(hù)對(duì)策研究[D]. 丁進(jìn).大連交通大學(xué) 2014
[3]液化氣體儲(chǔ)罐熱響應(yīng)過程的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊雪.大連理工大學(xué) 2012
[4]基于非平衡熱力學(xué)的LPG儲(chǔ)罐熱響應(yīng)模擬研究[D]. 趙博.大連理工大學(xué) 2011
[5]LPG儲(chǔ)罐在火災(zāi)環(huán)境中熱響應(yīng)的數(shù)值模擬[D]. 車威.大連理工大學(xué) 2009
[6]高真空多層絕熱低溫容器真空喪失試驗(yàn)研究[D]. 楊磊.上海交通大學(xué) 2008



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