火灾环境下液化气储罐热响应动力过程的研究

【摘要】：液化气储罐火灾爆炸事故是液化气生产、储存、运输过程中常见的事故类型,事故一旦发生将对人民生命和国家财产造成重大损失。储罐爆炸的重要原因之一是受到火灾的作用造成储罐压力升高。对液化气储罐在火灾作用下的热响应行为的研究,可以为液化气储罐事故预防和控制提供重要的理论依据。为此本文从以下几个方面进行了研究。 作为研究工作的基础,本文进行了液化石油气和油品基础物性数据的计算研究。针对液化石油气和油品多组份的特点,给出了单组份热力学参数和传递参数的计算关系式,并根据混合规则给出了混合物的计算关系式。对于液化石油气体,分别按液体和气体计算其相关参数。此外,对液化石油气在高压下的过热极限的计算方法进行了研究,利用液体的RK立方型状态方程,通过求极值点的方法,计算其在高压力下的过热极限。 对液化石油气储罐进行了火灾和爆炸实验研究。设计并建立了液化石油气储罐火灾和爆炸研究的实验装置。并用实验装置进行了一系列的火灾和爆炸实验,实验结果表明,在火灾作用下储罐内液化石油气温度有明显的分层现象,分层加快了储罐内的压力升高速度,具有明显的增压效应。储罐的热响应受到火灾类型、储罐型式、充装水平等多因素的综合影响。储罐内的液相在火灾作用下可以处于过冷或过热状态。储罐压力随时间的响应关系可以用三次多项式拟合。 对液化气储罐的火灾环境的数值模拟研究。采用非预混燃烧的数学模型,并采用概率密度函数方法对燃烧的产物组份和温度场进行模拟,采用离散传播辐射(DTRM)模型和k-ε紊流模型对流场和辐射进行模拟。分别对无风和有风条件下的池火灾以及喷射火焰作用于卧式储罐、立式储罐和球罐时的流场和温度场进行了模拟,并对储罐表面的热辐射和总热流密度进行了模拟和计算。 建立了液化气储罐热响应的物理和数学模型。研究中,液化气体储罐热响应的物理模型的建立没有采用近似性假设和简化,因而模型更精确。液化气体液相和气相热响应数学模型的建立,模型考虑了液相中气泡的产生和运动对液相和气相热响应的影响。 对液化石油气储罐在火灾作用下的热响应的进行了数值模拟研究。将模拟结 【关键词】：液化气体 储罐 池火灾 喷射火焰 热响应
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第一章 概述14-30
• 1．1 研究背景14-16
• 1．2 国内外研究进展16-23
• 1．2．1 火灾环境研究16-17
• 1．2．2 储罐热响应试验研究17-19
• 1．2．3 数值模拟研究19-21
• 1．2．4 BLEVE机理和危害研究21-23
• 1．3 主要研究内容23-25
• 参考文献25-30
• 第二章 物性参数计算30-42
• 2．1 引言30
• 2．2 热力学性质计算30-38
• 2．2．1 密度30-32
• 2．2．2 比热容32-33
• 2．2．3 比焓33-34
• 2．2．4 比熵34-35
• 2．2．5 表面张力35-36
• 2．2．6 蒸发潜热36
• 2．2．7 蒸汽压36-37
• 2．2．8 过热极限37-38
• 2．3 传递参数计算38-41
• 2．3．1 导热系数38-39
• 2．3．2 粘度39-41
• 参考文献41-42
• 第三章 液化石油气储罐火灾试验研究42-76
• 3．1 引言42
• 3．2 试验装置设计42-50
• 3．2．1 试验装置的设计思路42-44
• 3．2．2 试验装置的组成44-47
• 3．2．3 测量参数47-49
• 3．2．4 试验装置的现场安装49-50
• 3．3 试验过程与初始条件50-52
• 3．3．1 试验步骤50-51
• 3．3．2 试验初始条件51-52
• 3．4 试验结果与分析52-74
• 3．4．1 储罐内部温度响应52-54
• 3．4．2 储罐内部压力响应54-60
• 3．4．3 储罐壁温响应60-62
• 3．4．4 爆炸压力和爆炸时间62-63
• 3．4．5 主要影响因素对储罐热响应的影响63-74
• 3．5 主要结论74-75
• 参考文献75-76
• 第四章 火灾环境模拟76-107
• 4．1 引言76
• 4．2 非预混燃烧模拟方法76-85
• 4．2．1 连续性方程77
• 4．2．2 动量方程77
• 4．2．3 能量方程77-78
• 4．2．4 组份方程78-79
• 4．2．5 非预混燃料模拟的概率密度函数方法79-85
• 4．3 辐射模型85-88
• 4．3．1 辐射传热方程85
• 4．3．2 离散传播辐射模型85-88
• 4．4 湍流模型88-89
• 4．5 池火灾的模拟89-98
• 4．5．1 无风条件下的池火灾模拟89-95
• 4．5．2 有风条件下的池火灾模拟95-98
• 4．6 喷射火焰的模拟98-105
• 4．6．1 模拟条件98
• 4．6．2 数学模拟98
• 4．6．3 几何网格和边界条件98-99
• 4．6．4 模拟结果99-105
• 4．7 小结105-106
• 参考文献106-107
• 第五章 液化气储罐热响应行为数学模型107-125
• 5．1 引言107-108
• 5．2 液化气储罐热响应物理模型108-110
• 5．3 液相热响应数学模型110-120
• 5．3．1 液相传热过程110-111
• 5．3．2 自然对流阶段传热传质基本方程111-112
• 5．3．3 气泡生长与运动的数学模型112-117
• 5．3．4 气泡沸腾阶段传热传质基本方程117-120
• 5．4 气相热响应数学模型120-123
• 5．4．1 连续性方程120
• 5．4．2 动量方程120
• 5．4．3 能量方程120-121
• 5．4．4 初始条件和边界条件121
• 5．4．5 气相空间的质量变化121-122
• 5．4．6 气相空间的能量变化122-123
• 5．5 小结123-124
• 参考文献124-125
• 第六章 液化石油气储罐热响应数值模拟125-150
• 6．1 引言125
• 6．2 模拟结果示例125-132
• 6．2．1 喷射火焰环境下的热响应125-129
• 6．2．2 池火灾环境下的热响应129-132
• 6．3 模拟结果与试验结果的比较132-141
• 6．3．1 喷射火焰132-138
• 6．3．2 池火灾138-141
• 6．4 热响应影响因素分析141-148
• 6．4．1 火灾类型的影响141-144
• 6．4．2 热流密度的影响144-145
• 6．4．3 充装水平的影响145-146
• 6．4．4 储罐直径的影响146-148
• 6．4．5 储罐类型的影响148
• 6．5 小结148-149
• 参考文献149-150
• 第七章 液化气储罐失效模式和防治技术150-178
• 7．1 引言150
• 7．2 储罐爆炸失效分析150-158
• 7．2．1 塑性变形和屈服压力150-152
• 7．2．2 断口宏观分析152-153
• 7．2．3 断口微观分析153-155
• 7．2．4 金相分析155-156
• 7．2．5 硬度测量156-158
• 7．3 储罐失效模式158-160
• 7．3．1 瞬时BLEVE方式159
• 7．3．2 扩展BLEVE方式159-160
• 7．3．3 喷射释放方式160
• 7．4 失效准则和失效预测160-162
• 7．4．1 失效准则160-161
• 7．4．2 失效预测161-162
• 7．5 液化气储罐事故防治对策162-176
• 7．5．1 液化气储罐安全防护162-167
• 7．5．2 液化气储罐事故控制167-176
• 7．6 小结176-177
• 参考文献177-178
• 第八章 总结与展望178-183
• 8．1 本文工作总结178-180
• 8．2 创新点180-181
• 8．3 进一步研究的展望181-183
• 符号表183-186
• 攻读博士学位期间主要研究成果186-188
• 致谢188

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

液氨储罐泄漏扩散模型的改进研究    孙东亮;蒋军成;张明广;

石棉保护层对热辐射连锁效应的影响    孙东亮;蒋军成;张明广;王志荣;黄光团;乔建江;

化工连续工艺装置连锁效应探析    范志勇;

液化石油气燃烧实验装置设计    李玉;康青春;马宝磊;

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析    杨建江;慈芳;

基于顺序耦合的火灾环境下气瓶热及力学响应数值模拟    周国发;李红英;

基于风险的大型原油储罐防火间距研究    杨国梁

面向起火点认定的罐区火灾数值分析及实验研究    刘晖

化工园区事故多米诺效应下LPG储罐动力学特性研究    周成

油罐车火灾的数值模拟    贾玉莲

液化气体储罐热响应过程的实验研究    杨雪

小尺寸油品沸溢火灾的模拟实验研究    梁志桐

液化气体热分层的实验研究    刘鹏

安全可靠性──现代工业可持续发展的支持技术    涂善东

扬沸火灾监测预报方法研究(Ⅰ)——理论基础    花锦松;廖光煊;范维澄;

扑救液化石油气储罐爆炸火灾安全距离的确定    邢志祥,蒋军成,赵晓芳

液化气压力容器热响应的计算机仿真    郭蕴华,李格升,肖金生,俞昌铭,钱耀南

西安市“3·5”液化石油气泄漏爆炸事故原因分析    梁金忠,马昌华,张建荣,曹宇,马天榜,武玉林

开放空气环境中的池火灾及其危险性分析    宇德明，冯长根，曾庆轩，郭新亚

浅谈火灾爆炸的预防    周鸿

火灾环境下液化石油气储罐响应规律研究进展    邢志祥,蒋军成

盛有液化气的压力容器在高温环境下的热响应    淮秀兰,俞昌铭

液化石油气储罐快速降压过程的初步模型    林文胜,顾安忠,俞永华

拉伸作用对采用超临界CO_2发泡时气泡成核的影响    牟文杰,吴舜英

浅谈压力管道设计中的安全隐患    李歆;陈小川;

液化汽罐车爆炸事故灭火救援安全距离的确定    华明明;章建蓉;

东北管道林源首站电气系统解析    夏长友,李敏,詹敬

石化企业的消防安全评价    赵敏学,吴立志,商靠定,刘义祥,韩冬

油罐区泄漏及火灾危险危害评价    开方明,马夏康,尹谢平,陈西南,郑津洋

大型油罐火灾的热辐射危害特性    庄磊;陈国庆;孙志友;冯磊;陆守香;

不饱和烃同系物凝聚型物理性质递变规律的数学描述    汪玉静,李宝宗,国永敏

碳八分离装置的工艺改进    王晓雪;张吉瑞;

沸石催化剂上苯与乙烯烷基化反应宏观动力学及反应器模拟    杜迎春,张吉瑞

液化天然气储罐池火灾模拟计算与分析    诸德志;陈咏军;吴剑;

丁氧基丙酸丁酯裂解条件研究    俞梅娟;

化学储罐区消防废水收集池容积的核算    罗胜;

船舶机舱防火与灭火探析    陆军;刘颖斌;金汉山;

制冷系统两相流动模化实验研究与进展    陈常念;

连续回热型吸附式制冷循环的分析    孙旭;王如竹;

吸附式制冷循环的回热研究    孙旭;王如竹;

低温容器的蒸汽爆炸现象初探    林文胜;顾安忠;鲁雪生;

可调干度蒸汽热能计量标准实验装置的建立    原遵东;王东伟;张万路;张金涛;王景辉;董伟;王京安;高文清;郑洪;焦艳芳;

丁醇和辛醇装置副产物的综合利用工艺    马海洪;石建明;张绍军;

细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究    陆嘉

固定床传热研究及费托合成固定床反应器的数学模拟    吴建民

甲醇制低碳烯烃流化床反应器的研究    王彪

压力容器蒸汽爆炸临界条件分析及后果仿真    王庆慧

二元复合结构表面形貌的制备及减阻性能研究    豆照良

CO经草酸二乙酯合成乙二醇催化剂研究    贺黎明

Fe-ZSM-5分子筛上N_2O氧化苯制苯酚反应过程研究    米冠杰

临氢碳钢高压管失效分析与风险评估研究    崔好选

溶剂法脱除烟气中SO_2、NO_x的基础研究    李华

流化床内流动、传热及燃烧特性的离散颗粒模拟    刘安源

萃取精馏过程溶剂筛选的分子设计方法研究    王巧焕

规整填料表面润湿改进及液膜流动特性研究    罗德勤

铜陵市农民工安全生产与对策研究    姚贵平

大型环件径轴向轧制成形工艺理论研究    周广

基于非平衡热力学的LPG储罐热响应模拟研究    赵博

ZrC涂层及其复合涂层的制备和性能研究    刘岗

基于Fluent的体育馆建筑火灾烟气流动与控制研究    楼书含

水射流入射面火源关键参数对控制火势作用的小尺度试验研究    刘秀云

微槽道中磁流体的CHF特性研究    唐杨

面向起火点认定的罐区火灾数值分析及实验研究    刘晖

由西安“3·5”液化石油气特大爆炸火灾事故引发的思考    邢志祥

消防知识专题讲座　第3讲　石油化工火灾及预防    陈岩

油罐区泄漏及火灾危险危害评价    开方明,马夏康,尹谢平,陈西南,郑津洋

城市土地使用安全规划的方法与内容探讨    吴宗之

小尺度油品扬沸火灾火行为的实验研究    谭家磊;宗若雯;赵祥迪;

多米诺效应定量风险分析    张永强;刘茂;张董莉;

大型油罐火灾的热辐射危害特性    庄磊;陈国庆;孙志友;冯磊;陆守香;

多米诺效应的风险分析方法    张永强;相艳景;毛星;刘茂;

计算机模拟在火灾科学与工程研究中的应用    丛北华,廖光煊,韦亚星

利用密度涨落确定均质核化中流体的极限温度    彭岚,刘朝,曾丹苓

中国水库大坝风险标准的研究    盛金保;彭雪辉;

燃气轮机燃烧室三维湍流的数值仿真    孟岚

压力容器的结构分析与安全评估研究    赵在理

沸腾液体膨胀蒸气爆炸（BLEVE）动力演化机理的小尺寸模拟试验研究    陈思凝

油品扬沸火灾重构与防治对策研究    谭家磊

航空煤油池火热辐射特性及热传递研究    庄磊

纤维高性能混凝土筒体构件高温性能研究    王岳华

小尺度油池火非稳态燃烧特性及热反馈研究    康泉胜

狭长空间纵向通风条件下细水雾抑制油池火的实验研究    李权威

超大型浮顶储罐多体力学分析与结构强度研究    陈冬芳

储罐区池火灾状态下防火间距的理论基础研究    李丽霞

乙醇—柴油乳化燃料的实验性研究    陈忠祥

火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析    葛秀坤

工业罐区池火灾灾害过程的数值模拟研究    李慧

液化气船液货储运安全风险评估研究    郭静

LNG船舶瞬时泄漏扩散研究    杨成坤

重大事故多米诺效应研究    戴雪松

池火灾沸溢早期特性数值模拟研究    蔡丽辉

池火与喷射火联合作用下液化气储罐的热及力学响应研究分析    弋明涛

火灾环境下LPG储罐的失效机理研究及其数值模拟    李骁骅

油罐车火灾场景下斜拉桥钢索极限承载力有限元分析    宁波;刘永军;于保阳;王光远;

厂房内液体化学品泄漏相变扩散数值模拟    卢涛;袁里;

液体储罐泄漏数学模型影响因素研究    段耀勇;庞坤;李秀林;王露熹;余劲松;

高炉煤气减压阀数值模拟    杨金梅;幸福堂;

基于火灾场景的大型浮顶储罐区全过程风险防范体系研究    任常兴;

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析    李彤;周建佳;袁寿其;

混流泵径向间隙对内部非定常流场影响的分析    刘建瑞;郑俊峰;付登鹏;王鹏;

大型LNG储罐火灾作用下的温度场及最小安全距离分析    刘叶;杨建江;丁永君;王春梅;

液体储罐泄漏数学模型的改进研究    庞坤;段耀勇;

化工装置事故的多米诺效应定量分析关键问题研究    陈明亮

钢—混凝土组合梁桥火灾反应数值模拟    王光远

火灾下斜拉桥热力耦合性能研究    宁波

危险化学品储罐突发性典型事故风险评价研究    孙天舒

氨气泄漏数值模拟及应急响应措施研究    王志鹏

易挥发性液体化学品在厂房扩散的数值模拟    袁里

高斯烟羽模型的改进及在危化品泄漏事故模拟中的应用    李云云

喷淋系统对制冷站氨泄漏事故影响的数值模拟    闫云飞

大型LNG储罐热—结构耦合有限元分析    李建军

一种冷爆炸现象的物理数学分析初探    俞昌铭，熊音

高温环境下容器内液化气的热响应分析    淮秀兰，俞昌铭

燃烧、爆炸过程复杂性行为的非线性动力学—突变燃烧学、突变爆炸学(Ⅱ)(上)    谢之康,陈军,范维澄,王清安

液化石油气储运容器不同受热条件下的温度压力的估算    邢志祥

彩色三基色温度测量原理的研究    程晓舫,周洲

液化气贮运过程中突发事故机理研究进展    李格升,俞昌铭,钱耀南,肖金生

微重力下密闭腔体内火焰传播过程的数值模拟    姜羲，范维澄

建筑业的可持续发展战略    唐明述

用图样匹配法在计算机上自动识别语音    俞铁城

盛有液化气的压力容器在高温环境下的热响应    淮秀兰,俞昌铭

高温环境下容器内液化气的热响应分析    淮秀兰，俞昌铭

浅流化床的热响应    罗保林

炉顶液压系统热响应的计算机仿真    许万凌,肖志权,曹兵

整装反应器无反应条件下的传热    王亚军,冯长根,王丽琼,曾庆轩

液化石油气储罐对火灾热响应的CFD模拟    邢志祥,常建国,蒋军成

盛有液化气的压力容器在高温环境下的热响应    淮秀兰,俞昌铭

烧蚀材料三维瞬态热响应数值模拟    陈兰，余泽楚

基于混合数值法的功能梯度材料板瞬态热响应分析    田建辉;韩旭;孙小卫;

火灾环境下液化气球罐瞬态热响应的有限元分析    巩建鸣 ,涂善东 ,牛蕴

隐蔽式洒水喷头装饰罩的热响应性能探讨    张少禹;李毅;张强;卢政强;

地源热泵系统岩土热响应试验中的一些问题分析    吴晓寒;王陈栋;

岩土热响应试验测试仪的开发与应用    李永;王智超;李效禹;

一种岩土热响应试验测试仪的技术研发    张自强;王智超;高松;李永;金喆;

六安市某项目岩土热响应试验简介    何清;曾玉兰;张文涛;

火灾温度场下H型钢柱的热响应分析    王新堂;郑小尧;丁勇;

激光辐照金属圆柱壳体热力学效应模拟    王玉恒;刘峰;王立君;韩峰;刘钰;丁升;

低密度防热材料热响应数值模拟及防热机理研究    王淑华;张学军;张友华;

关于发布国家标准《地源热泵系统工程技术规范》局部修订的公告    

激光辐照金属壳体热力学效应模拟    王玉恒;刘峰;王立君;韩峰;刘钰;丁升;

土壤耦合热泵系统的热响应实验方法研究    余龙;余延顺;

国内首台商业浅层地温能响应试验台问世    记者 段金平　通讯员 毕文明

国内首台车载浅层地温能响应试验台交付使用    记者 段金平　通讯员 毕文明

国内首次成功采用中间包钢水连续测温技术    唐诗全 陈永

纳米新材料实现超疏水／超亲水可逆转    郑千里

南昌开展浅层地温能潜力调查    应勇华

新型热调节材料能为建筑节能35%    刘霞

火灾环境下液化气储罐热响应动力过程的研究    邢志祥

桥丝式电火工品瞬态脉冲无损检测技术研究    周彬

电涡流脉冲热成像无损检测技术研究    白利兵

浅层岩土体热物理性质原位测试仪的研制及传热数值模拟    王庆华

切向气流作用下激光对纤维增强树脂基复合材料的辐照效应研究    陈敏孙

碳纳米管/聚合物杂化材料的制备与微结构研究    徐国永

皮肤组织对红外激光辐照热响应的细胞机理研究    关魁文

生物组织热物理参数的测量方法及实验研究    杨昆

传导冷却高温超导储能磁体的电磁热综合分析    戴陶珍

结构—热耦合问题及结构疲劳的可靠性分析方法研究    阎彬

地源热泵系统土壤热响应试验的改进方法    贾捷

鼻咽组织光—热响应的研究    沈桂平

岩土热响应测试仪的研制与实验研究    尹振江

基于非平衡热力学的LPG储罐热响应模拟研究    赵博

液化气船液货储运安全风险评估研究    郭静

气动加热环境下的结构热响应分析    雷桂林

火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析    葛秀坤

天津地区土壤源热泵土壤热响应与冷响应特性研究    许媛媛

同步冷热响应岩土热物性测试仪及冷热源的研究    孙彪

LPG船圆柱型压力舱在单侧火焰下的热响应及应力研究    王彬彬