儲罐屬于較為典型的殼結(jié)構(gòu)容器,其通常用來儲存不同類型的易燃易爆物質(zhì)。儲罐所儲存的介質(zhì)大多具有揮發(fā)性會在罐內(nèi)液位上方空間與空氣形成可燃蒸汽云,當(dāng)儲罐內(nèi)可燃?xì)庠茲舛冗_(dá)到燃燒爆炸條件,極易被意外能量點(diǎn)燃（如靜電、小火花等）發(fā)生燃燒爆炸事故。儲罐結(jié)構(gòu)在瞬態(tài)超壓作用下會發(fā)生破壞,爆炸沖擊波將會向外輻射,導(dǎo)致罐區(qū)內(nèi)相鄰儲罐發(fā)生二次事故。本文以儲罐內(nèi)可燃?xì)怏w在意外能量作用下發(fā)生燃燒爆炸作為工程背景,從中提取科學(xué)問題進(jìn)行研究,使用數(shù)值模擬的研究方法,分析儲罐在內(nèi)爆載荷作用下的失效以及爆炸沖擊波的輻射距離。具體研究內(nèi)容如下:（1）儲罐內(nèi)爆流場計(jì)算分析采用計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）方法建立儲罐內(nèi)部可燃?xì)怏w爆炸過程的數(shù)值計(jì)算模型,模擬了儲罐結(jié)構(gòu)內(nèi)部可燃?xì)怏w的爆炸過程,獲得了儲罐內(nèi)壁面升溫和超壓的內(nèi)爆載荷分布,根據(jù)分析結(jié)果可知,半液位和滿液位不同起爆位置時,中心起爆的溫度和壓力大于一側(cè),而空液位不同起爆位置時,一側(cè)起爆的溫度和壓力大于中心起爆隨著儲罐容積的增加,溫壓載荷最先傳至罐體的位置并未改變,但儲罐內(nèi)各點(diǎn)達(dá)到峰值壓力的數(shù)值逐漸增大,且隨著儲罐容積的增加,各點(diǎn)到達(dá)峰值壓力的時間增加。（2）儲罐內(nèi)爆多場耦合計(jì)算... 

【文章來源】：東北石油大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

儲罐爆炸事故現(xiàn)場

采用組分概率密度運(yùn)輸燃燒模型對儲罐內(nèi)爆過程不同液位、起爆點(diǎn)和不同容積）下儲罐在內(nèi)爆載荷可燃蒸汽云燃燒爆炸的基本理論汽云燃燒爆炸機(jī)理爆炸應(yīng)該達(dá)到三個條件：（1）為燃燒提供助燃的發(fā)出來的可燃?xì)怏w濃度達(dá)到了反應(yīng)要求（即爆炸極燃?xì)怏w點(diǎn)燃的能量（小火花等）。儲罐內(nèi)可燃?xì)怏w述幾個特點(diǎn)：（1）放熱，可燃?xì)怏w發(fā)生燃燒爆炸應(yīng)放出的熱量將會向四周傳播使尚未反應(yīng)的可燃?xì)�，由于罐�?nèi)可燃?xì)怏w在發(fā)生燃燒爆炸的過程當(dāng)中其幾乎不同外界能量進(jìn)行交換。（3）生成氣體生成體產(chǎn)物，氣體在罐內(nèi)有限空間內(nèi)壓縮膨脹將其自身生爆炸。爆炸過程如圖 2.1 所示。

：mc 為丁烷的體積濃度；m c為組分丁烷的質(zhì)量濃度，mD 為丁烷的擴(kuò)分二氧化碳和水在化學(xué)反應(yīng)中的凈生成率。，為簡化計(jì)算，將儲罐內(nèi)部可燃?xì)怏w視為理想氣體，滿足理想氣體狀內(nèi)可燃蒸氣云燃燒爆炸數(shù)值計(jì)算模型內(nèi)流體域尺寸與罐體結(jié)構(gòu)尺寸相同。3000m3儲罐內(nèi)徑 15m、罐壁高 119.46m；5000m3儲罐內(nèi)徑 20m、罐壁高 17.8m、罐體總高 20m。根據(jù)立三維儲罐內(nèi)流體域有限元模型如圖 2.2 所示，模型采用二分之一實(shí)量，罐內(nèi)流體域采用歐拉網(wǎng)格進(jìn)行描述。在對稱面施加對稱邊界條件儲罐的罐頂、罐壁和罐底的傳熱作用，將罐頂、罐壁和罐底設(shè)置為傳合傳熱模型進(jìn)行描述；本文選擇的可燃?xì)怏w為丁烷，罐內(nèi)盛裝的液體水的描述詳見表 2-3，罐內(nèi)丁烷濃度取爆炸濃度 51%。使用 EDC 燃燒；采用組分密度概率運(yùn)輸燃燒模型描述丁烷與空氣爆炸時的湍流與化。初始時刻儲罐內(nèi)部溫度 T=300K，初始壓力 P=0.1MPa（初始絕對點(diǎn)火時刻起爆區(qū)域半徑為 0.5m，點(diǎn)火溫度為 2600K。


本文編號：3145519