液化石油氣(LPG)具有熱值較高、清潔、方便儲存和運輸?shù)奶匦?在人們的生活和社會生產(chǎn)活動中應用越來越廣泛。然而,盡管在儲運和使用中都采取了嚴格的防護措施,LPG泄漏引發(fā)的火災和爆炸事故仍然屢見不鮮,尤其是臨港石化基地,儲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、爆炸事故,將會對社會造成極其惡劣的影響。國內(nèi)外專家學者進行了許多實驗、模擬來研究液化氣體儲罐在火災環(huán)境下的熱響應行為,發(fā)現(xiàn)除了采取隔熱設(shè)施和安全閥外,儲罐熱響應過程中的熱分層現(xiàn)象能有效抑制儲罐的失效以及發(fā)生沸騰液體膨脹蒸汽爆炸(BLEVE)的風險。所以,研究LPG儲罐在火災環(huán)境下的熱響應行為,對于預防和控制火災爆炸事故的發(fā)生,改進消防設(shè)計,保證設(shè)備安全和提高生產(chǎn)效率具有重要的理論價值和指導意義。本文主要進行了以下幾個方面的研究工作:(1)對于火災環(huán)境下LPG儲罐的熱響應行為,提出合理假設(shè),構(gòu)建數(shù)值模型。對火災環(huán)境下臨港石化基地LPG儲罐的熱響應傳熱機制進行理論分析;確定基本守恒方程,根據(jù)模型特點選擇合適的湍流流動模型、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,使用前處理軟件... 

【文章來源】：浙江海洋大學浙江省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

LPG儲罐的事故鏈Fig1.1incidentchainofLPGtank

火災環(huán)境下臨港石化基地LPG儲罐熱響應數(shù)值模擬20第三章儲罐熱響應過程模擬計算3.1基本假設(shè)因為現(xiàn)場實驗具有一定的復雜性且受到各種因素的影響，無法兼顧所有的因素，所以本文在模擬時提出如下假設(shè)：（1）氣相介質(zhì)假設(shè)均是理想氣體。（2）儲罐壁面質(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)實驗設(shè)計的容器建立了立式儲罐的二維模型，由于模型具有對稱性，只需對其橫截面的一半進行計算即可，模型為50L的儲罐，罐體直徑325mm，壁厚8mm，總長度680mm，不設(shè)置泄放管，采用標準橢圓封頭，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儲罐幾何模型Fig3.1Tankgeometricmodel根據(jù)試驗容器的設(shè)置，模型中沿著儲罐頂部下方自上而下設(shè)置了5個監(jiān)測點

21T0、T1、T2、T3、T4，其中T0、T1、T2為氣相區(qū)溫度監(jiān)測點，T3、T4為液相區(qū)溫度監(jiān)測點，介質(zhì)溫度監(jiān)測點間距均為120mm，與儲罐內(nèi)側(cè)壁面的距離為100mm。另外，在儲罐表面上選取4個等距離的監(jiān)測點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)測壁面區(qū)域的溫度響應規(guī)律，圖中W1、W2是氣相壁面溫度監(jiān)測點，W3、W4是液相壁面的溫度監(jiān)測點，在儲罐頂部附近的T0點設(shè)置了壓力監(jiān)測點。3.2.2網(wǎng)格劃分在構(gòu)建完幾何模型后，需要對其進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格是進行模擬計算的基礎(chǔ)，而高質(zhì)量的網(wǎng)格對于結(jié)果的精準度極為重要。使用前置處理軟件ICEM進行網(wǎng)格劃分，總體按照結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格劃分，對儲罐內(nèi)壁附近區(qū)域的網(wǎng)格加密，增加計算的精確度，網(wǎng)格總數(shù)為18532個，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)域的對流與相變。因為沒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，儲罐罐體的內(nèi)壁面即為儲罐內(nèi)部流體計算區(qū)域的邊界，故把內(nèi)部計算區(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，即將儲罐內(nèi)側(cè)壁面設(shè)置為無滑移邊界。儲罐的內(nèi)側(cè)壁面是兩個區(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)部的溫度又會隨著它們的流場改變而不斷改變，故而火災環(huán)境下臨港石化基地LPG儲罐熱響應數(shù)值模擬

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2918722