基于3D场景的氯气储罐泄漏扩散过程模拟及事故后果评价

发布时间：2017-04-25 15:55

  本文关键词：基于3D场景的氯气储罐泄漏扩散过程模拟及事故后果评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：氯气是一种剧毒化学品，通常在低温高压的条件下以液体状态储存在钢制储罐中，由于氯气储罐受到腐蚀、外力破坏等诸多原因的破坏，会导致氯气泄漏，引发中毒事故，造成人员的伤亡、财产的损失以及环境的破坏。因此，开展氯气事故性泄漏过程研究，对于科学预防氯气泄漏中毒事故的发生以及指导紧急救灾具有重要理论价值和实践意义。 氯气的扩散过程比较复杂，大型现场试验研究虽然能收集到气体扩散的真实数据，但是经费支出巨大和可重复性差。经验模型的适用性较窄而且精度不能保证工程上的需要。针对以上问题，本文以氯气储罐为研究对象，选用计算流体力学方法结合Fluent软件开展对氯气在不同初始条件和影响因素下的数值模拟研究，为降低氯气扩散中毒风险提出合理建议。本文主要的研究工作和得到的结论如下： （1）综述了氯气泄漏扩散的国内外研究现状和进展，在对比分析了重气泄漏扩散模型的基础上对大型试验研究、实验室研究和CFD模拟研究三种氯气泄漏扩散研究方法进行了比较，分析了各研究方法的优缺点和适用条件。本文采用CFD数值模拟方法研究氯气的泄漏扩散规律。 （2）根据化工企业氯碱车间的实际场景，建立了氯气储罐泄漏扩散的3D模型，基于计算流体力学方法，采用Fluent14.0软件对敞开空间氯气扩散进行数值模拟，讨论了氯气风速、泄漏位置、地形等因素对氯气的泄漏扩散过程的影响规律。 （3）根据模拟计算结果、毒性剂量反应指标，以及中毒事故定量计算的方法，划分出氯气泄漏扩散后的致死区、重伤区、轻伤区、吸入反应区等区域，并以个人风险和社会风险表征风险受体暴露在特定风险场内的风险大小，作为判定风险是否能够被接受的依据，最后根据评价指标给出合理的紧急疏散措施和应急救援的建议。
【关键词】：氯气泄漏 扩散规律 中毒事故 风险分析 后果评价
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ124.41;TQ086.5
【目录】：

• 中文摘要5-6
• 英文摘要6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 气体泄漏扩散试验研究现状13-16
• 1.2.2 气体泄漏扩散计算模型研究现状16-17
• 1.2.3 氯气泄漏事故后果评价研究现状17-18
• 1.3 研究内容18-19
• 1.4 研究思路及技术路线19-20
• 1.4.1 研究思路19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 2 氯气泄漏扩散过程21-25
• 2.1 重气的定义21
• 2.2 毒性气体扩散相关参数计算21-24
• 2.2.1 泄漏类型的判断21-22
• 2.2.2 泄漏速度的计算22-23
• 2.2.3 气体扩散空间分布浓度的计算23-24
• 2.3 氯气的性质与扩散过程24
• 2.3.1 氯气的理化性质24
• 2.3.2 氯气的扩散过程24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 氯气泄漏扩散数值模型25-36
• 3.1 CFD 技术简述25
• 3.2 基本微分方程25-28
• 3.2.1 质量守恒方程27
• 3.2.2 动量守恒方程27
• 3.2.3 能量守恒方程27-28
• 3.2.4 状态方程28
• 3.2.5 组分质量守恒方程28
• 3.3 湍流模型的选择28-30
• 3.4 氯气泄漏扩散 3D 物理模型的建立30-32
• 3.4.1 模型的建立和计算域的选择30-31
• 3.4.2 模型网格划分31-32
• 3.5 氯气泄漏扩散方程定解条件32-35
• 3.5.1 氯气扩散计算域和有限体积法控制方程的离散32-34
• 3.5.2 初始条件34
• 3.5.3 边界条件34
• 3.5.4 进口风速分布34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 4 氯气泄漏扩散数值模拟及其影响因素分析36-56
• 4.1 不同风速对氯气泄漏扩散的影响36-43
• 4.2 不同地形对氯气泄漏扩散的影响43-46
• 4.3 储罐泄漏位置对氯气泄漏扩散的影响46-54
• 4.3.1 储罐顶部泄漏46-49
• 4.3.2 储罐中部泄漏49-51
• 4.3.3 储罐底部泄漏51-54
• 4.4 泄放源形式对氯气泄漏扩散的影响54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 氯气泄漏扩散中毒后果评价56-72
• 5.1 氯气泄漏扩散风险分析56-60
• 5.1.1 氯气中毒剂量-反应模型57-58
• 5.1.2 个人风险58-59
• 5.1.3 社会风险59-60
• 5.2 氯气中毒后果评价60-69
• 5.2.1 氯气泄漏的影响范围60-65
• 5.2.2 个人风险和社会风险评价65-67
• 5.2.3 应急救援与疏散分析67-69
• 5.3 氯气储罐泄漏原因分析及中毒事故预防69-71
• 5.3.1 氯气储罐泄漏原因分析69-70
• 5.3.2 氯气泄漏中毒事故的预防措施70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 主要结论72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 作者在攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果79

【参考文献】

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