温度载荷与爆炸碎片冲击载荷耦合作用下储罐易损性分析

爆炸碎片和火灾热辐射是导致储罐区多米诺效应事故升级的重要致损因子。在实际爆炸碎片撞击目标储罐的事故场景中,目标储罐不止只受到爆炸碎片的撞击作用,还受到临近火灾的高温载荷作用。为研究目标储罐在高温环境下受到爆炸碎片撞击的易损性规律,本文建立了目标储罐在温度载荷和爆炸碎片冲击载荷耦合作用下的极限状态方程,并采用蒙特卡洛模拟绘制得到目标储罐在不同罐壁温度下受爆炸碎片撞击的易损性曲线,分析爆炸碎片质量、撞击速度、撞击角度对不同罐壁温度下目标储罐易损性的影响规律。结果表明：爆炸碎片质量和爆炸碎片撞击角与目标储罐易损性成负相关,爆炸碎片速度与目标储罐易损性成正相关。当研究变量为爆炸碎片质量时,在20~400℃和400~600℃两个温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值分别为3.7%、6.7%。当研究变量为爆炸碎片速度时,在20~600℃的温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值为3.9%。当研究变量为爆炸碎片撞击角时,在20~600℃的温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值从0.675%一直增大到7.01%。研究对评估实际事故中爆炸碎片对储罐的损伤及防控爆炸碎片引发的多米诺效应事故具有重要意义。     

煤基柴油燃爆特性对比实验研究

在20L爆炸球中,通过化学点火,在不同喷雾压力条件下对比煤基柴油与-10号军用柴油和-35号军用柴油云雾的燃爆特性.采用液体燃料持续燃烧性能测定仪测试燃料的燃烧性能,分析不同温度下燃料的燃烧情况.结果表明,随着喷雾压力的升高,三种柴油的最大爆炸压力和最大爆炸温度都有上升的趋势,在同一喷雾压力条件下,煤基柴油的最大爆炸压力和温度大于-10号军用柴油和-35号军用柴油的最大爆炸压力和温度.无约束条件下煤基柴油的燃烧性能一定程度上要优于-10号军用柴油和-35号军用柴油的燃烧性能.实验获得了三种柴油不同实验条件下的燃爆参数,并进行了定量评价.     

半密闭条件下爆炸场的温度与压力测量

通过测量不同铝含量炸药的爆炸场温度和压力参数,研究了在半密闭条件下,炸药爆炸场温度、压力的响应特征及规律.结果表明,设计的试验装置适合研究在半密闭条件下炸药的温度-压力性能.在半密闭条件下,超压曲线不同于自由场的超压测量曲线;理想单质炸药的压力明显高于其含铝炸药,铝含量的增加可增大爆炸压力的作用时间,并提高爆炸场温度及温度对环境的作用时间.当铝粉的质量分数为30%～41%时,爆炸温度出现温度平台,大约在1 000 ℃;在半密闭条件下,测量距离影响温度和压力的分布.     

安全壳打压试验中可燃混合物爆炸下限的研究

为了研究缩短核电站安全壳完整性试验和泄漏率试验过程工期的可行性,在60℃的初始温度条件下,对由构成安全壳内实际可燃混合物的12种主要可燃液体组成的二元、三元和五元混合物分别在100,310,520 kPa的初始压力条件下的爆炸下限进行了实验研究,获得了51组实验数据。在Le Chatelier方程中引入压力项,对所研究的混合物的爆炸下限进行了估算,结果表明Le Chatelier方程在不同压力下对爆炸下限的估算均具有较高的准确度,可用于CTT过程中可燃混合物爆炸下限的估算,为CTT过程的安全性研究了提供重要的理论依据。     

计算机应用于苯类产品馏程测定的温度补正计算

用数理统计方法，把不同温度下，换算到０℃的压力校正值与大气压关系，和不同纬度下，换算到４５℃的纬度重力校正值与大气压关系回归成线性方程，苯类产品馏程的温度补正计算交计算机完成，结果准确快捷可靠，适用于１０～４０℃，９７０００～１０４０００Ｐａ的实验环境，根据具体实验室条件可对程序应用范围进行拓宽。     

基于CAE的鼠标外壳结构设计及残余应力优化

以鼠标外壳为研究对象，要求产品表面无缺陷，并且，除了具有保护内部组件的功能以外，按键区域需具有可下压、回弹功能，按键力应在(1±0.2) N范围内。通过分析产品结构，预测生产过程中由成型工艺参数造成的影响，不同区域的冷却温度及冷却速率不均匀，产品外观产生应力痕缺陷。因此，设计了3个模型，利用CAE技术，基于Moldflow进行4因素3水平正交实验，采用极差法分析各模型的主要影响因素和最优成型工艺参数，对比平均残余应力。基于ANSYS Workbench反求按键力，得到模型2为满足要求的产品，最佳工艺参数组合为模具温度70℃、熔体温度245℃、注射压力100×10⁶ Pa、保压压力55×10⁶ Pa、平均残余应力值为18.89×10⁶ Pa,与模型1和模型3最优解相比，分别下降了58%和54%,按键力为1.1 N,满足产品成型质量及按键力的设计要求。     

注塑工艺参数对制品残余应力和收缩的影响

注塑成型工艺参数对制品的最终残余应力和收缩有着直接的影响。基于线性黏弹性模型模拟计算了注塑成型过程中由温度和压力引起的残余应力和收缩。以无定型材料PS和ABS为例，系统地研究了不同成型工艺条件下平板制件的最终残余应力和收缩，并和实验结果进行对比验证。结果表明：在流动方向上无定型材料的收缩基本保持不变，残余应力沿壁厚分布的形状也基本相同，但流动末端处的应力值稍大于流动入口处；保压压力是影响制品收缩的关键因素，提高保压压力和注射温度可以降低制品的最终收缩，而模具温度对收缩的影响较小。     

外载荷作用下含腐蚀缺陷高钢级管道失效研究

为研究弯矩、轴力等外部载荷以及缺陷参数对含腐蚀缺陷高钢级管道失效压力的影响，采用非线性有限元方法，建立弯矩、轴力载荷与内压共同作用下管道有限元模型，分析了弯矩、轴力载荷大小、腐蚀缺陷参数以及管道径厚比等因素对管道失效压力的影响规律。结果表明：弯矩和轴力载荷均会降低管道失效压力，轴力载荷作用下失效压力的下降幅度更大。缺陷参数各影响因素对管道失效压力下降趋势影响从强到弱依次为缺陷深度、缺陷长度、缺陷宽度。失效压力随缺陷深度增大呈线性下降。缺陷长度系数大于6时，失效压力下降趋势逐渐减缓。随缺陷宽度增大，较大的轴力载荷能显著降低失效压力。管道的径厚比越大，管道失效压力越大。     

软化海水与海上绥中36-1油田储层配伍性研究

针对绥中36-1油田油藏条件,开展了纳滤软化海水与绥中36-1油田地层水及油藏的配伍性研究。利用ScaleChem结垢软件对软化海水在不同温度、压力下的结垢倾向进行了预测,并进行了岩芯伤害性实验。结果表明:软化海水在温度为65℃条件下,压力为0~20 MPa范围内,没有结垢物质生成,在压力为12 MPa条件下,温度为0~100℃范围内,也没有结垢物质生成;软化海水可以任意比例与地层水混合,无沉淀生成;软化海水的渗透率伤害仅为11.9%,对地层为弱伤害。纳滤软化海水可用于海上油田注水。     

钢丝缠绕增强塑料复合管力学性能的试验研究

对钢丝缠绕增强塑料复合管的短期爆破压力、应变、临界失稳压力和不同温度下的失效形式等进行了系统的试验研究。结果表明，与相同规格尺寸的PE管相比，其短期爆破压力、环向刚度和临界失稳压力分别提高了129％、19％和57％；在内压作用下这种复合管有韧性破坏和过度变形两种失效模式，温度低于45℃时为韧性破坏，温度高于45℃时为过度变形；在相同压力下仅受径内压作用时这种复合管的径向膨胀率明显高于径向轴向同时受力时的径向膨胀率。     

两池火耦合作用下柴油拱顶罐热响应的数值模拟

化工园区多池火事故是典型的高后果低概率事件。鉴于目前两池火辐射模型存在一定局限性，本文采用数值模拟方法，以3个直线排布的5000m³柴油拱顶罐为研究场景，从热释放速率、火焰形态、热辐射强度三方面分析两池火燃烧特性，并与单池火场景对比，考虑储罐间距这一影响因素，进一步研究目标储罐热响应。结果表明：采用GB 50160—2008（2018年版）规定的防火间距，两燃烧罐产生的池火会发生耦合作用，并得出目标储罐受到的热辐射强度分布，最高热辐射达17.04kW/m²；两池火作用下目标储罐的温度、Mises应力与失效时间分别为644℃、356MPa、936s，单池火为488℃、280MPa、2880s，目标储罐在两池火作用下的变形也比单池火更为严重；随着储罐间距增加，目标储罐的温度与Mises应力逐渐减小，失效时间逐渐增加，当储罐间距为标准防火间距的2.5倍（20m）时，失效时间为2800s，与单池火作用产生的失效时间2880s较为接近。本研究可为优化储罐防火间距及区域韧性提升提供理论指导。     

基于ASME大型球罐有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对4000 m³大型球罐进行整体建模, 对其在不同操作工况下进行应力分析。同时研究球罐模型的建模方法、各种载荷的施加方法, 并采用ASME规范对球罐支柱和球壳连接处等多个部位进行应力评定, 总结出完整的应力分析方法, 从而为球罐的结构设计提供指导。经计算, 组合工况, 自重+设计压力+25%风载荷+地震载荷应力结果最大, 球壳上最大应力点发生在支柱与球壳连接处的最高点。球罐的最大应力值发生在支撑和球壳的连接部位, 说明支撑与球壳的连接处是薄弱点, 设计时应给予关注, 增加支柱与球壳连接长度能有效降低应力集中水平。     

丁二酸二异辛酯磺酸钠对甲烷水合物生长动力学特性的影响

通过改变添加量（600mg/L、900mg/L、1200mg/L）、过冷度（3.5℃、5.5℃、7.5℃）以及压力（4.90MPa、6.0MPa、7.31MPa）的方式，考察了在静态体系下绿色促进剂丁二酸二异辛酯磺酸钠（AOT）对甲烷水合物生长动力学特性的影响。实验结果表明，3种浓度下AOT均能够有效缩短诱导时间，并且浓度越大，诱导时间越小（1200mg/L时为0.21h），但储气量随着添加量的增加，先增大后减小，最终确定最佳添加量为900mg/L，水合物储气量为55.76m³/m³；另外，过冷度越大，实验压力越高，水合物成核速度越快，诱导时间越短，耗气速率越高。当过冷度为7.5℃时，诱导时间最小为0.31h，耗气速率最大为0.275mol/h，储气量最大为63.95m³/m³；但压力过大，釜内气液界面会快速生成水合物层，阻碍水合物继续生成，导致水合物储气量减少为46.84m³/m³。所以，在静态体系下，合理选择促进剂的浓度和驱动力的大小，可显著促进水合物生成。     

液氢贮箱热力学排气系统建模及控压特性

以低温推进剂液氢贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统（TVS）和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09 m³液氢贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76 W·m^-2为例,计算了贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制的效果。结果表明,气枕升压速率远大于液体温度对应的饱和压力的升压速率;TVS运行后可将贮箱压力有效地控制在165.5~172.4 kPa范围内。对比了混合与排气两种不同运行模式下贮箱气枕的升降压特性,发现排气模式下的气枕降压速率为混合模式的7倍,升压速率为混合模式的95%。同时还分析了贮箱内液体的温度变化规律。     

基于环三磷腈磷氮阻燃剂的合成及其在聚氨酯泡沫的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛、苯胺及亚磷酸二乙酯等原料，成功合成阻燃剂六（4-苯胺基次甲基苯氧基-亚磷酸二乙酯基）环三磷腈（HADPPCP），用于阻燃基于苹果酸多元醇的聚氨酯硬泡。HADPPCP具有良好的热稳定性和成炭性，氮气气氛下的初始分解温度为191.9℃，700℃时的残炭量高到46.8%（质量）。HADPPCP的加入可以改善聚氨酯硬泡的热稳定性、阻燃性能和燃烧行为。添加25%(质量)的HADPPCP可以将聚氨酯泡沫的氧指数从18%提高到25%，最大热释放速率和总热释放量分别从230 kW/m²和20.1 MJ/m²降低至213 kW/m²和16.6 MJ/m²，总产烟量从10.5 m²下降到5.3 m²。     

石化中间储罐挥发性有机物排放特征与反应活性

中间储罐是石化企业的主要挥发性有机物（VOCs）排放源,对大气环境产生重要影响。本文对我国某石化企业炼化中间产物、污油、石化中间产物等中间储罐大呼吸过程进行了采样监测,分析了VOCs排放特征并建立了有机污染物图谱。基于OH自由基损失速率和最大增量反应活性法,分别量化了大呼吸过程大气反应活性和臭氧生成潜势（OFP）。结果表明,中间储罐大呼吸过程VOCs浓度高达数万毫克每立方米,单位体积物料周转量VOCs排放强度达到0.55~71.3g/m³。不同储罐排放特征差异大,炼化中间产物及污油储罐VOCs组成以烷烃为主,石化中间产物储罐VOCs以烯烃和芳香烃为主;C₃~C₇烷烃、C₃~C₄烯烃、苯、甲苯和丙酮等是首要污染物。中间储罐大呼吸损耗气具有较高大气光化学反应活性和臭氧生成潜势（OFP）,OH自由基损失速率常数接近1.43×10⁴~2.37×10⁶s^-1,OFP达到2.84×10⁵~7.53×10⁷mg/m³,焦化污油反应活性与OFP较低,乙烯裂解重油储罐较高。大呼吸过程反应活性及臭氧生成潜势主要源于烷烃和烯烃组分,甲基戊烷、正己烷和甲基环己烷等C₆～C₇烷烃、C₃~C₅烯烃和二甲苯等是需要优先控制高活性物质。     

扰流板太阳能空气集热器的流道优化

通过改变常规的蛇形流道的扰流板式太阳能空气集热器的扰流板布置，开发出一种涡旋形流道太阳能空气集热器，并对其进行实验与模拟研究。研究发现在平均太阳辐照度819.7W/m²、温度7.33℃、流量0.025kg/s的条件下，涡旋形太阳能空气集热器的集热效率可达59.14%，比蛇形太阳能空气集热器高2.18%；而其压力损失仅为蛇形太阳能空气集热器的37.26%，且随着流量的增加，压损降低更加明显；同时得到在出口温度为30～90℃范围内，涡旋形太阳能空气集热器的热损系数在4.6～5.6W/(m²·K)之间，热迁移因子在0.64～0.72之间，二者的平均值各自较蛇形太阳能空气集热器高0.06W/(m²·K)与0.019。与蛇形太阳能空气集热器相比，涡旋形的太阳能空气集热器增加了太阳能空气集热器的集热效率，同时大幅降低压力损失。     

毛细管网为末端的小型溴化锂吸收式制冷系统变工况实验研究

对毛细管网为末端的小型溴化锂吸收式制冷系统进行实验研究,分析了不同热源水温度、热源水流量、冷却水流量和冷媒水流量分别对溴冷机性能、冷媒水供水温度以及房间温度的影响。实验得出该系统相对较优外部工况为：热源水温度90~92℃,热源水流量1.5m³/h,冷却水流量4m³/h,冷媒水流量2.5m³/h。实验结果表明,提高热源水温度和冷却水流量可以明显增大机组供冷量,但也存在冷媒水供水温度降低,可能造成结露的问题;热源水流量对机组制冷量和冷媒水供水温度影响较小,不适于作为动态调节的依据;改变冷媒水流量是调节系统供冷能力和避免结露的有效手段,冷媒水流量从1.0m³/h升高到2.5m³/h,制冷量升高92.1%,冷媒水供水温度也从16.7℃上升到17.7℃。实验为今后以毛细管网为末端的小型太阳能溴化锂吸收式制冷系统应用调节提供依据和指导。     

盘管组倾角对浮顶油罐内含蜡原油融化过程的影响研究

利用盘管组来加热融化浮顶油罐内含蜡原油是油罐加热融化的主要方式之一。而优化盘管组的布置方式对提高罐内含蜡原油的融化效率、降低生产成本具有重要的意义。基于此，在考虑含蜡原油融化过程中形态和流变性变化的基础上，建立了盘管组加热的浮顶油罐内含蜡原油湍流融化物理数学模型。考虑到罐顶空气层、钢板层、保温层的规则性以及罐内含蜡原油区域的非规则性，利用浸入边界法在结构化网格上处理罐内含蜡原油与盘管组之间的耦合问题。利用文献结果对模型进行验证。以实际1000 m³浮顶油罐为例，对罐内含蜡原油的融化规律进行研究，并对倾角对融化过程的影响进行分析。     

基于Aspen Plus水泥窑炉NOx生成仿真与减排优化研究

针对水泥窑炉生产过程中分解炉和回转窑NO_x产生的全过程,采用Aspen Plus软件建立系统仿真模型,并通过现场试验数据对模型进行可靠性验证;采用模型模拟研究分解炉中温度和燃烧气氛对NO_x的影响规律。结果表明:分解炉中温度从804 ℃变化到1 050 ℃,NO_x浓度从242 mg/m³变化到800 mg/m³,分解炉温度超过900 ℃之后,NO_x浓度会急剧上升;分解炉中CO浓度从26 mg/m³变化到990 mg/m³,NO_x浓度从585 mg/m³下降到154 mg/m³。分解炉中NO_x的浓度受回转窑中烟气温度影响较大,当回转窑中的烟气温度由900 ℃上升到1 400 ℃时,分解炉中的NO_x浓度从260 mg/m³变化到430 mg/m³。应用Aspen Plus模拟水泥窑炉NO_x的变化具有一定可行性,模型设置灵活,可为水泥窑炉NO_x控制提供参数优化和数据支持。