LNG球罐分层翻滚汽化过程的数值分析

基于VOF模型和boussinesq假设建立了LNG球罐翻滚过程的控制方程,数值模拟了LNG分层后的翻滚演化过程,并对影响翻滚的因素进行数值分析。研究表明,LNG分层是产生翻滚的根本原因,且随着环境漏热量的相对增大,罐内流体的平均对流速度增加,加速了LNG的翻滚时间。分层区密度差异相对越大,可滞后LNG翻滚时间,但层内自然对流剧烈。一旦发生翻滚将会使下层蒸发率聚增,引起罐内压力瞬间过大,造成严重危害。给出了预防翻滚的几点建议,可为LNG安全存储和优化运营提供理论指导。     

低温下LNG储罐混凝土外罐的静力性能分析

以160 000 m³ 液化天然气LNG储罐混凝土外罐为研究对象,借助ANSYS有限元,针对LNG低温液体发生泄漏时,在低温作用下的受力与变形性能展开模拟研究,获得了稳态对流换热条件下的温度场及其温度应力分布．采用热-固耦合分析方法,将低温液体作用下的混凝土外罐罐壁处的温度应力与其他静力荷载作用下的内力进行了不同工况下的内力组合,确定了结构的最不利内力包络图,并以此为依据对LNG储罐混凝土外罐罐壁进行了预应力钢筋的配筋计算与布置．研究结果表明:低温液体下产生的温度应力使LNG储罐混凝土外罐发生整体向内收缩变形的趋势;罐内液体压力对结构内力及变形起主导作用;满液位泄露时LNG储罐混凝土外罐的薄弱部位位于距底板约10 m高度处．     

基于PHAST软件的LNG储配站储罐泄漏扩散分析

LNG储配站储罐主要贮存气体为液化天然气,属于易燃易爆场所,一旦发生泄漏就可能会造成火灾爆炸等巨大危害。运用挪威DNV公司研制的PHAST软件,分别对某LNG储配站储罐泄漏扩散和火灾爆炸进行了定量计算和影响分析,提出风险防范对策措施,为提高LNG储配站安全管理水平,降低事故风险提供依据。     

大型全容式LNG储罐基础隔震地震响应分析

为了给大型LNG储罐基础隔震设计提供理论和技术支撑,将混凝土外罐依据的剪切悬臂梁理论,钢制内罐依据的速度势理论,引入隔震层刚度和阻尼,建立了LNG储罐基础隔震体系的等效力学模型;应用Hamilton原理,推导了LNG储罐基础隔震体系运动方程,给出了地震响应的理论表达．针对160 000 m³大型LNG储罐进行数值分析,结果表明:除晃动波高外,基底剪力和倾覆弯矩减震效果明显;进行LNG储罐基础设计时,要考虑外罐的影响,而钢制内罐设计时,可以忽略外罐的影响;LNG储罐隔震设计时,要考虑隔震对晃动带来的影响,进行优化设计．     

风荷载作用下LNG储罐混凝土外罐力学性能分析

为获得大型全容式LNG储罐混凝土外罐在风荷载作用下的响应特性,以有限元软件ANSYS为分析平台,针对一160 000 m3LNG储罐实际工程建立了静力风荷载及顺风向脉动风荷载作用下的精细化有限元模型.通过对比国外学者提出的傅里叶解析式表达圆柱体表面的风压分布和中国《建筑结构荷载规范》给出的旋转壳体周向体型系数,以及中美规范关于风压高度变化系数的规定,表明中国《建筑结构荷载规范》确定风压分布对结构影响更为不利;对比了不同风向下储罐外罐的内力及变形模拟结果,获得了各风向对储罐响应的影响程度及规律;采用拟定常假设,来流风速谱取Davenport谱,储罐外罐的风振响应分析结果表明:顺风脉动风荷载作用下,结构的位移及环向应力的变化趋势与静力风荷载作用下相近,但应力及位移的极值响应结果约为静力风荷载作用2倍;与静力荷载下储罐结构的响应结果对比表明,静力风荷载及顺风向脉动风荷载对LNG储罐混凝土外罐的受力及变形影响皆不大.     

LNG储罐基础隔震反应谱设计

为了给LNG储罐基础隔震设计提供简化方法,结合LNG储罐基础隔震工程设计的需求,基于反应谱设计理论,建立了LNG储罐考虑质点弹簧阻尼参数和不考虑质点弹簧阻尼参数的两种简化力学模型,给出了用于LNG储罐反应谱设计的地震影响系数曲线及LNG储罐基础隔震设计反应谱基本步骤,并选取1.6×10^5m3LNG储罐进行反应谱设计研究和时程分析法补充验算.结果表明:基于反应谱理论的简化模型是可行的,其与传统结构体系比较,能够有效降低基底剪力和罐壁倾覆弯矩,计算结果可取时程法的平均值和反应谱法的较大值,设计内罐罐壁时可仅考虑柔性脉冲质点(不考虑底板不对称振动)和对流质点作用的基底剪力和罐壁倾覆力矩,而设计基础时要考虑外罐质点、柔性脉冲质点(包含底板不对称振动)及对流质点作用的基底剪力和基底弯矩．     

火灾条件下水喷淋对相邻储罐热辐射防护的模拟研究

选取液化石油气储罐泄漏后发生池火灾作为事故场景,采用PyroSim软件,模拟水喷淋及风速变化对邻近储罐受热情况的影响。模拟结果表明:池火灾状态下,水喷淋能降低邻近储罐接受到的热辐射量,能显著降低储罐温度;但当喷淋量超过一定值后,热辐射及温度变化不再明显;有风情况下,储罐受到的热辐射强度明显高于无风时储罐受到的热辐射强度。     

LNG储罐泄漏事故后果分析

在分析储罐泄露及爆炸危害的基础上,对储罐泄露爆炸事故后果进行模拟;通过设定储罐基本参数,对喷射火焰、BLEVE事故、池火事故等影响区域进行分析计算。     

基于CFD的大型原油储罐非稳态传热数值研究

准确预测大型原油储罐温度场,对原油的战略和商业储备具有重要意义。目前,工程上常用经验公式计算储罐的散热量及温降,而储罐内原油温降是一个非稳态传热过程,采用经验公式预测的结果与实际情况相差较大,且经验公式不能给出罐内油品的温降规律,因此经验公式无法指导实际生产。采用数值算法,借助CFD软件对大型原油储罐在自然冷却条件下的温降过程进行数值模拟,得出了不同时刻的原油温度场;分析了保温层厚度、油品温度、储罐液位等参数对原油非稳态传热特性的影响。研究结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

细水雾灭火影响因素改变对受限空间燃油热释放率的影响

研究细水雾灭火影响因素,包括改变油盘相对于喷头水平偏移距离、油盘与喷头垂直距离、油盘面积、预燃时间及喷头压力等.在全尺寸热释放率试验台的基础上,搭建不同油盘空间位置,细水雾条件下油池火燃烧实验台,研究了受限空间内细水雾对乙醇燃烧过程中热释放率的影响.结果表明,对于每个偏移距离存在一个最佳灭火位置,在此位置下,细水雾对热释放率的抑制效果最好;乙醇热释放率峰值随油盘面积增大而增大,随着细水雾喷头压力增大而减小;乙醇预燃时间越短,细水雾降低火源热释放率效果越好.该研究为受限空间内细水雾灭火设计提供了依据.     

160 000 m3大型LNG储罐的振动特性分析

为了解160 000 m³大型液化天然气(LNG)全容式储罐的自振振动特性,采用ANSYS软件建立了储罐结构的精细化有限元模型,利用直接耦合法对液体单元和罐体结构进行流固耦合约束,采用缩减法进行储罐振动特性分析,获得了空罐、正常工作时满液位以及满液位泄露、半液位泄露四种工况下钢制内罐与预应力混凝土外罐的振动特点和振动周期;分析了液体与罐体相互作用时,液体对罐体结构振动特性的影响及其规律,以及预应力、罐内气压和底板约束数量对外罐结构振动特性的影响规律．     

Natural convection heat transfer of molten salt in a single energy storage tank

Heat transfer in molten salt in a cylinder tank is studied via simulation and experiment to obtain its natural convection heat transfer in a single energy storage tank. Simulation and experimental results show that the natural convection heat transfer of water in a cylinder tank fits well with Garon's correlation. However, significant deviations occur when Garon's correlation is used to predict the natural convection heat transfer of molten salt because of its high viscosity and low thermal conductivity. However, the simulated data of the natural convection heat transfer of molten salt fit well with those of the experimental results. Thus, a correlation that considers the effect of variable physical properties is proposed in this study to predict the natural convection heat transfer of molten salt. The deviation of the present data from the proposed correlation is less than ±20%. The results of this study can serve as a basis for the design of single energy storage tanks.     

无风条件下大型油罐密封圈火灾的安全评估

针对油罐密封圈火灾的安全问题, 以1 0×1 0 4 m3浮顶原油储罐为研究对象, 采用 V i s u a lC++6. 0编 程软件计算了密封圈火灾的模拟区域, 应用F LUENT流体模拟软件对着火油罐辐射的热量分布进行了模拟, 进而 确定了距着火油罐距离不同时的辐射热量及其对人及设备的伤害程度。研究结果表明, 在无风的稳态池火灾条件 下, 着火油罐向周围均匀地辐射热量, 随着距着火油罐距离的增加, 接收点接收到的辐射热迅速减小; 当辐射热量由 3 7. 5kW/m2降至1 2. 5kW/m2时, 对人及设备的伤害程度大大降低; 如果不考虑风速及临近油罐的喷淋带来的影响, 临近油罐的安全距离应为3 5. 5m。     

道化学法在苯乙烯罐区安全评价中的应用

以道化学法为理论依据,对事故危害严重的苯乙烯罐区进行了安全评价。根据罐区的实际情况,选取具有代表性的储罐为评价单元,分析工艺危险系数,定量计算火灾爆炸指数、暴露半径和暴露区域。通过采取安全措施并进行补偿评价,能有效地降低火灾、爆炸危险指数及等级。计算结果表明,道化学法能全面有效地对苯乙烯罐区潜在的火灾、爆炸危险进行安全评价。     

加油站储罐火灾与爆炸危险区域分析

汽车加油站储罐区是加油站涉及油品最多的区域,油品均属于易燃液体,发生火灾、爆炸事故的概率较大,而且一旦发生事故,后果相当严重．针对汽车加油站平面布局的合理性问题,提出了池火灾数学模型计算罐区火灾的事故后果;根据不同热辐射值对人体的伤害和周围设备的破坏情况,推导出不同危险情况下的危险距离;采用蒸气云爆炸数学模型计算油罐区发生爆炸的爆炸能量,选用G·M莱克霍夫计算公式,依据爆炸事故产生的爆炸冲击波对周围建筑物和人员的伤害程度进行评估,计算出危险距离．加油站发生火灾和爆炸波及的危险距离对于确定加油站的选址、建设、平面布局、风险控制等有很重要的意义．同等危险情况下,爆炸危险区域大于火灾危险区域,即爆炸的安全距离大于火灾的安全距离,所以汽车加油站储罐区周边设置其他建构筑物或设备设施时,可以根据此算法,重点考虑储罐区发生爆炸波及的危险区域．     

相对湿度对硫铁化物自燃性的影响

油品储罐中的H2S气体在没有O2的室温条件下能与储罐内壁铁的主要腐蚀产物Fe2O3发生化学反应生成硫铁化物,硫铁化物的氧化放热是引起含硫油品储罐着火的主要原因。为此,研究了在75℃的硫化温度下,水分的存在对硫铁化物的生成及不同相对湿度对硫铁化物自燃性的影响。通过Fe2O3硫化产物的氧化升温实验,分析不同条件对硫铁化物自燃性的影响。结果表明,在高温条件下,水分的存在是影响Fe2O3反应生成硫铁化物的重要因素,相对湿度为10%~15%条件下生成的硫铁化物自燃性最强,对储罐安全运行构成了一定威胁。     

Thermal impact on storage tank of natural gas vehicle during discharge process

To reduce the influence of thermal effects during discharge process for natural gas applications as vehicular fuel,the authors established a mathematical model of methane storage tank system during discharge process and solved the equations by method of Newton-Raphson and iterative algorithm. The results reveal that the lowest temperature occurs in the center of tank with temperature drop of 49. 14 ℃,the average temperature drop of system is 42. 78 ℃,and the discharge amount is 2. 733 kg,with a performance loss approaching 24. 5% at the discharge rate of 1. 315 g/s. The inner temperature and discharge amounts can be changed by heating the wall of tank and increasing the thermal conductivity coefficient of adsorbents. Average temperature drop of system is about 20. 1 ℃ and discharge amount is up to 3. 2065 kg,corresponding to discharge efficiency loss of 11. 47% by changing the thermal conductivity from 0. 2 to 0. 5 and the wall temperature from 20 ℃ to 50 ℃. The research on discharge dynamic performance at different discharge rates indicates that the heat supplied by tank wall is larger than natural convection does.     

太阳能供暖系统室内地下储热水箱的散热规律

针对太阳能地下储热水箱布置位置的不同,利用Fluent程序对太阳能储热水箱散热进行数值模拟和计算,得出在不同工况下,储热水箱周围土壤的温度场分布。同时,建立地下储热水箱的物理模型和数学模型,分析地下储热水箱的换热特性,并结合实际工程,验证其地下储水箱全年散热量和储能量,获得水箱顶板损失量与总散热量关系。计算结果表明,在相同工况下,冬季室外储水箱能量的散失量远高于室内,室内地下储水箱顶部散热量减少,因此该方式可以用来抵消这部分能量所需的集热器面积的减少,提高储热水箱的储热效率以及减少用户投资。