儲罐屬于較為典型的殼結構容器,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,當儲罐內(nèi)可燃氣云濃度達到燃燒爆炸條件,極易被意外能量點燃（如靜電、小火花等）發(fā)生燃燒爆炸事故。儲罐結構在瞬態(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)可燃氣體在意外能量作用下發(fā)生燃燒爆炸作為工程背景,從中提取科學問題進行研究,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)爆流場計算分析采用計算流體動力學（CFD）方法建立儲罐內(nèi)部可燃氣體爆炸過程的數(shù)值計算模型,模擬了儲罐結構內(nèi)部可燃氣體的爆炸過程,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)各點達到峰值壓力的數(shù)值逐漸增大,且隨著儲罐容積的增加,各點到達峰值壓力的時間增加。（2）儲罐內(nèi)爆多場耦合計算... 

【文章來源】：東北石油大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

儲罐爆炸事故現(xiàn)場

采用組分概率密度運輸燃燒模型對儲罐內(nèi)爆過程不同液位、起爆點和不同容積）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理爆炸應該達到三個條件：（1）為燃燒提供助燃的發(fā)出來的可燃氣體濃度達到了反應要求（即爆炸極燃氣體點燃的能量（小火花等）。儲罐內(nèi)可燃氣體述幾個特點：（1）放熱，可燃氣體發(fā)生燃燒爆炸應放出的熱量將會向四周傳播使尚未反應的可燃氣，由于罐內(nèi)可燃氣體在發(fā)生燃燒爆炸的過程當中其幾乎不同外界能量進行交換。（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 為丁烷的擴分二氧化碳和水在化學反應中的凈生成率。，為簡化計算，將儲罐內(nèi)部可燃氣體視為理想氣體，滿足理想氣體狀內(nèi)可燃蒸氣云燃燒爆炸數(shù)值計算模型內(nèi)流體域尺寸與罐體結構尺寸相同。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量，罐內(nèi)流體域采用歐拉網(wǎng)格進行描述。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、罐壁和罐底設置為傳合傳熱模型進行描述；本文選擇的可燃氣體為丁烷，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（初始絕對點火時刻起爆區(qū)域半徑為 0.5m，點火溫度為 2600K。


本文編號：3145519