易燃气和毒气泄放扩散浓度计算

对易燃气和毒气泄放扩散进行了初步研究。通过对气云扩散的分析 ,改进了板块模型 ,并编制电算程序 ,可对水平泄放、竖直喷射泄放、突发泄放、液池泄放等情况进行定常和非定常的扩散浓度的计算 ,为泄漏扩散事故的预防及发生事故后采取应急防护措施提供参考。     

障碍物附近可燃性气体泄漏扩散的三维数值模拟

建立了一套适用于求解可燃性气体意外泄漏扩散时,可燃性气体浓度分布的三维数值模拟方法。对设置有障碍物的可燃性气体扩散风洞实验进行数值模拟,并将数值模拟结果与风洞实验数据进行比较。数值计算结果与风洞实验数据吻合得很好,两者浓度分布的趋势基本一致。数值模拟结果在一定程度上反映出可燃性气体扩散的浓度分布情况以及障碍物附近的气流和湍流情况,证明所建立的三维数值模拟方法在模拟障碍物附近可燃性气体泄漏扩散方面具有一定的有效性。     

易燃气体扩散体积分数的实验研究

建立了由稳定段、收缩段、测试段和扩压段组成的直流式风洞实验系统 ,其中测试段长 6m ,宽 0 .9m。在长度方向 ,每隔 1m设置 1个 (共 5个 )取样截面 ,每隔 0 .12m设置 1个 (共 7个 )取样点。浓度分布采用 10 2G型气相层析仪分析 ,分速采用EM9型风速表测量。通过对CO2 、C3 H6、C2 H2 气体在不同泄放源条件下进行的定常风洞扩散实验 ,给出了易燃易爆气体在不同泄放速率和风速条件下扩散时的危险体积分数和范围。     

基于FLUENT的城镇燃气管道泄漏扩散模拟研究

利用FLUENT对城镇燃气管道发生泄漏时的气体扩散问题进行模拟分析,得到气体在一定风速和有限空间条件下的扩散规律和甲烷浓度分布规律,指出燃气管道在泄漏口处气体泄漏速度较快,气体扩散近似自由射流,泄漏流场速度分布和甲烷浓度分布在X轴正向受到外部环境风速和泄漏孔径的影响明显,随风速和管道泄漏孔径增大气体扩散范围增大,这为充分认识城镇燃气管道泄漏扩散现象,有效预测泄漏事故范围和应急处置提供了理论依据。     

甲烷罐区泄漏的数值分析

采用CFD计算软件FLUENT在不同条件下对甲烷泄漏扩散过程进行模拟,以确定甲烷泄漏过程中的形态和预防机制,研究分析气体泄漏扩散后浓度的分布,并对模拟结果进行分析讨论,总结气体泄漏扩散的一般规律。     

基于等价气云爆炸风险评估的气体防护区域定量划分

目前对危险气体泄漏防护区域的划分方法主要为定性方法,难以对具体场景定量表征,进而无法用于风险防控系统的设计规划。本文在等价气云理论的基础上,基于爆炸事故后果风险评估,提出一种定量划分气体防护区域的方法。综合考虑气体泄漏概率、风速风向联合分布概率等现场特征要素,运用高斯扩散模型,得到气体泄漏扩散的等价气云体积以及气体泄漏扩散风险集合,并进行泄漏场景筛选。针对扩散风险较大的场景进行点火概率分析,利用多能法计算气云爆炸影响范围,对气云爆炸事故进行风险评估得到爆炸事故后果风险集合。在ALARP标准与火气系统探测器场景覆盖率的指导下,依据不同装置区域的风险值确定气体防护区域等级定量划分标准。通过某LNG接收站案例分析,可定量得到不同装置的防护区域等级,实现针对具体泄漏场景的气体防护区域等级定量划分。数值计算表明,气体防护区域定量划分可为火气系统探测器布设提供理论支持。     

宽沸点液体容器火灾工况安全阀泄放量模拟及计算

对于安全阀的外部火灾泄放工况,由于宽沸点混合组份液体的气化潜热及泄放温度是不断变化的,为得到最大的泄放量,需要建立与时间相关的模型。本文利用工艺流程模拟软件HYSYS及Excel数据表,通过逐级闪蒸的方法,构建泄放量、气化潜热、泄放温度和泄放密度等随时间变化的模型。以某汽油加氢精制项目的热分罐顶安全阀为例,借助所构建的模型,进行分析计算,并得到最大泄放量及其它泄放参数。     

安全阀超压泄放过程动力学参数分析与测试

对3D模型安全阀的超压泄放机理及气体动力学过程进行了模拟分析和试验验证。利用区域分组法和路径分析法, 对开启部件在超压泄放过程中的稳态流场参数进行了详细整理, 研究了速度、压力参数在内外流场选定路径上的分布以及开启部件的动态力平衡情况。对竖直(Y)方向各种力平衡问题的研究和比较, 证明了升力测试值为总力, 包括静态力和动态力两部分, 其中, 静态力占绝对优势;反冲(升)力中, 动态力起很大作用, 间隙力属于自平衡力系。动态力主要来源于密封面和反冲盘折边出口附近的高速气体流动。阀芯反冲(升)力也主要来源于静态力, 动态力影响较小。水平(X)方向力平衡参数研究结果表明, 对于反冲盘与阀芯分离结构, 阀芯处于严格的动态平衡中, 而反冲盘则可能存在水平方向的不平衡力, 可能导致阀芯开启和回座过程偏载。无论阀芯与反冲盘是整体还是分离式设计, 此偏载均可能导致开启回座偏差, 甚至引发颤振、频跳或密封面损坏。利用试验装置和新研制的传感器, 获取了试验开启过程中阀芯压力、升力、开启高度和反冲盘测点压力, 进一步计算了反冲盘和阀芯反冲(升)力的数值。试验和模拟结果对比表明, 数值模拟结果与传感器测试数据吻合, 为进一步研究内外流场及其动作机理奠定了基础。     

中低温氢还原铁矿微粉过程的实验研究与数值模拟

采用失重法研究了500~600℃条件下,H2还原铁矿微粉的反应过程. 针对气体浓度及反应热对铁矿粉还原过程的影响,提出了传热、传质与反应耦合动力学模型,以模拟铁矿微粉气相还原过程. 通过数值计算得到矿粉在不同温度下还原率随时间的变化规律,同时模拟了矿粉内温度变化与分布,以及气体浓度在微粒内部的分布与变化. 模拟结果表明,矿粉在600℃下完全还原时间仅为20 min,气体在15 min后全部扩散到粉粒中心.     

基于Fluent的挥发性可燃气体爆炸数值模拟

以发生在青岛的"11.22"输油管道爆炸事件为例,依据爆炸事故的调查报告并结合爆炸现场实际情况,使用计算流体力学(CFD)方法研究可燃气体在有限空间的扩散问题,针对不考虑海水倒灌和考虑海水倒灌两种情况,使用FLUENT软件建立排水暗渠的三维计算模型,模拟了原油中的轻组分(戊烷和己烷)在排水暗渠里的扩散情况,得到模拟结果:在不考虑海水倒灌时大约经过7.1小时暗渠将被油蒸汽充满。这与实际情况较为符合,最终得到了油蒸汽在排水暗渠中浓度分布的相关规律,分析爆炸原因,并对今后如何预防与控制此类事故的发生提出了相应的措施。     

基于FLUENT的海上平台天然气储罐泄漏扩散研究

针对海上石油平台天然气储罐泄漏扩散问题,基于计算流体动力学软件FLUENT,参照某海洋平台,建立海上平台的二维模型。模拟得到不同风速、泄漏孔径和泄漏速度条件下天然气在海上平台的泄漏扩散分布规律,并根据天然气5%~15%的爆炸极限模拟出天然气泄漏后的危险区域。模拟结果表明不同风速、泄漏孔径和泄漏速度与天然气泄漏扩散之间的规律并以此预测天然气泄漏扩散危险区域。为此类事故的预防、控制以及海上平台人员应急逃生方面均提供了参考。     

CO2管线泄漏扩散小尺度实验研究

CO₂气体综合开发和利用过程中涉及很多安全问题,为了研究CO₂作为典型重质气体从输送管线泄漏后的扩散规律,在综述重气扩散实验的基础上设计了CO₂管线泄漏扩散缩比例实验;通过幂函数拟合得到监测点峰值浓度曲线,并据此确定了生产现场的安全距离;根据危险气体非正常排放模型对实验进行了理论预测,结果与实验值进行了对比。结果表明小风条件下,当以950 m³·h^-1初始流量释放20 min左右的CO₂时,现场安全距离可设为46 m,而当初始流量为6300 m³·h^-1时,现场安全距离为160 m;实验值和理论预测值的偏差最小为-3.0%,最大为28.1%。经分析可知CO₂管线泄漏近源区一定距离内主要靠射流动能扩散,其后范围主要受浓度梯度的影响,危险气体非正常排放模型可较准确地预测近源区的扩散情况;安全距离与泄放流量基本呈指数关系。     

大型LNG储罐连续泄漏扩散过程影响因素的分析

考虑接收站内大型液化天然气（LNG）储罐泄漏射流、液池蒸发、气云扩散3个过程的特点,结合相平衡原理和气体连续扩散高斯模型,采用欧拉多相流模型进行数值模拟,并开展风速、泄漏速率和地面粗糙度对其影响的研究。结果表明：大型LNG储罐连续泄漏气云扩散过程按泄漏扩散的形态可分为重气扩散（气云受热）、被动扩散、稀释消散3个阶段;在LNG储罐背风面泄漏口附近形成24m区域内的回流和大尺度漩涡,该区域的风速减小了70%~80%;随着风速增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别减小了20%,增大了50%,减小了23%,且甲烷浓度为0.5LFL的水平扩散最远距离和液池扩展长度均随风速的增加而减小;随着泄漏速率的增加,射流长度、池长和池径均有所增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别增加了42m、33m和45m;随着地面粗糙度的增加,池径和池长均减小,气云前端扩散面高度分别增加了15.5m、25m和16m。另外,通过研究风速、泄漏速率、地面粗糙度3个因素对LNG气云扩散的影响,确定LNG气云扩散水平方向和高度方向上的敏感影响因素。     

LNG泄漏扩散影响因素模拟研究

为了研究液化天然气(LNG)泄漏扩散规律,用PHAST软件对某150 m~3 LNG储罐的泄漏扩散过程进行了模拟,分析了LNG储罐泄漏口径、环境风速及环境温度对LNG泄漏扩散过程产生的影响。模拟结果表明,50 mm泄漏口径、100 mm泄漏口径和灾难性破裂时天然气的扩散距离分别为160、296、365 m,泄漏口径越大,气云扩散范围越广;环境风速在1.5、5和8 m/s情况下,天然气扩散距离达到245、162、146 m,环境风速越大,气云扩散距离越小;环境温度在283和298 K的情况下,天然气云扩散距离为222和245 m,环境温度越高,气云扩散距离越大。     

硫化氢泄漏后果定量分析方法及指标响应规律

为了定量分析不同场景下H2S泄漏影响范围及各参数的响应规律,为H2S的泄漏防护提供定量数据,根据统一扩散模型和重气扩散理论,应用挪威船级社的 PHAST软件研究了H2S在不同泄漏条件下的扩散特征、浓度分布及顺风距离等. 结果表明,泄漏1 min时,中孔、大孔泄漏和破裂时的立即威胁生命和健康(IDLH)浓度顺风距离从661 m增至2404 m,IDLH浓度和最高容许浓度(MAC)的顺风距离、最大云团宽度均增大了3~4倍,持续5和30 min时变化类似;相同泄漏孔径时,中孔、大孔泄漏和破裂时,IDLH顺风距离分别缩短了31.4%, 23.8%和24.7%,最大云团宽度增加了1.4~1.7倍;风速4 m/s时,大气稳定度E的IDLH和MAC顺风距离分别是大气稳定度B的2.8倍和3.8倍;大气稳定度D、风速8.5 m/s时的IDLH和MAC顺风距离分别是风速1.5 m/s时的49.2%和39.3%;顺风距离及最大云团宽度随地面粗糙度增大呈对数降低;H2S泄漏后可能造成的主要危害是中毒,其次是喷射火、闪火及爆炸. 在进行泄漏防护时可参考定量分析结果,从个体防护和安全隔离两方面考虑;泄漏影响范围可作为H2S安全隔离的边界.     

液化天然气水平连续泄漏重气的扩散过程

结合SLAB稳态烟羽模型,针对液化天然气(LNG)连续泄漏、水平喷射源的重气扩散过程进行了模拟研究,分析了液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其它特征参数。利用MATLAB语言编制液化天然气连续泄漏扩散模拟程序,对两种试验环境条件(不同风速、大气温度、大气稳定度、相对湿度和地表粗糙度等环境参数)下扩散云团的特性参数进行模拟计算,得到各云团参数随下风向距离的变化规律。     

Research on the LNG dense gas diffusion: A continuous horizontal jet release

结合SLAB稳态烟羽模型,针对液化天然气（LNG）连续泄漏、水平喷射源的重气扩散过程进行了模拟研究,分析了液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其它特征参数。利用MATLAB语言编制液化天然气连续泄漏扩散模拟程序,对两种试验环境条件（不同风速、大气温度、大气稳定度、相对湿度和地表粗糙度等环境参数）下扩散云团的特性参数进行模拟计算,得到各云团参数随下风向距离的变化规律。     

On axial dispersion in packed beds with fluid flow: Über die axiale dispersion in durchströmten festbetten

In the present work a theoretical analysis of the dependence between the axial dispersion of mass and the flow nonuniformity in packed beds is given. Three types of flow nonuniformity are defined: micro-, meso- and macroscopical. In order to describe the influence of microscopical flow nonuniformity on axial dispersion in packed beds the flow channels are approximated by equal-sized cylindrical capillaries. A step function is used for the velocity profile and the fluid in the outer region of each capillary is assumed to be stagnant. The relationship derived in this manner can describe most results of tracer experiments well; above all, it helps in understanding the differences observed between dispersion of gases and dispersion of liquids. Anomalously high dispersion coefficients, obtained during dispersion of gases through beds of fine-grained particles, are attributed to the mesoscopical flow nonuniformity and are described in a model. Finally, the dependence between macroscopical flow nonuniformity and axial dispersion in packed beds is discussed. It turns out that the influence of channelling on axial dispersion is rather insignificant. In this manner, the results of tracer experiments can be brought into accordance with velocity profiles proposed in the literature. The essential differences between the present analysis and previous works are pointed out.     

ALOHA在炼化企业罐区中的应用研究

危险化学品泄露和扩散,容易发生中毒或引起火灾爆炸事故。模拟仿真软件是研究危险化学品泄露和扩散的工具。通过研究ALOHA软件在炼油化工企业中的应用中需要采集的参数,比较了泄露扩散会因外界因素如风速、泄露位置、泄露孔径等的不同而产生不同的后果。通过不同状况下的应用研究,探讨了泄露扩散与各因素之间的关系,对ALOHA软件在炼化企业储运罐区中的应用具有一定的指导意义。     

室内空间重气泄漏扩散过程的影响因素

以CO2为对象,对室内空间重气扩散过程进行实验研究,考察泄漏源强度、泄漏源高度和开窗对室内CO2扩散过程的影响。结果表明:CO2在室内空间泄漏扩散后有明显的沉降和分层现象。CO2浓度和浓度上升速率随着高度的增加而减小。随着泄漏源强度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均增加,远离地面处CO2浓度值略有上升。随着泄漏源高度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均减小,远离地面处CO2浓度增加。当泄漏源高度较高时,虽然近地面处的CO2浓度相对有所减小,但整个空间都会有较高CO2的气体分布,危险性更大。室外静风条件下,在高位开窗时,空间内CO2浓度没有明显的降低;但在低位开窗时,近地面处CO2浓度明显降低,但远离地面处,CO2浓度降低幅度较小。