液化石油气铁路罐车运输安全研究

发布时间：2017-04-26 18:08

  本文关键词：液化石油气铁路罐车运输安全研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工业的快速发展,液化石油气被广泛的应用于各个领域中,因而针对液化石油气的安全运输成为了一种不可或缺的市场需求。近些年,在液化石油气铁路运量增长的同时,其安全事故也呈现出高发势态,这就给人民群众的生产生活造成了一定损失。通过对液化石油气铁路罐车安全的研究,为找出事故重点安全隐患、灾害紧急预案等提供了理论依据。本文研究内容主要包括以下几个方面:第一,概述了国内外液化石油气铁路运输安全研究的成果和内容,列举了近些年发生的铁路液化石油气典型事故,得到在运输时频发的事故主要是泄漏、火灾和爆炸。通过FTA方法对导致LPG罐车发生事故的安全因素做出分析,计算出各个因素的结构重要度,然后把温度和充装量作为主要影响因素进行研究。第二,在前面的理论基础上,建立了LPG罐车处于高温环境中的物理模型和数学模型,分别用传热、湍流和多相流模型来描述各种传热过程、罐内的介质流动和气液相之间的变化情况,并且把罐体外壁与周围环境之间的对流辐射、罐体内壁与罐内介质以及介质之间的对流作为边界条件计算。第三,采用ANSYS软件对处于高温环境中的LPG罐车温度场和流场进行二维数值模拟,在加载边界条件的过程中不断改变初始高温环境和充装量,并对数值模拟结果进行分析,得到充装量和不同高温对罐体壁温度、罐内介质(气相和液相)温度以及罐内压力的影响规律,进而对LPG运输的安全提出建议。模拟结果表明,当LPG罐车处于高温环境中时,罐内介质液相区和气相区都有明显的热分层,而且气相区温度明显高于液相区温度,罐体壁最高温度是在气相区顶部。罐体壁和罐内介质温度随着初始温度的升高而增大,其温度在越来越短的时间内达到液化石油气的过热极限,罐体越来越危险。罐内介质随着温度的升高大幅度膨胀,罐内压力也随之增大,初始温度为500℃时温度和压力最大,100℃时温度和压力最小。罐体内介质温度变化速率随着充装量的增大而减小,当充装量为90%时温度变化速率最小,50%时温度变化速率最大。罐内压力的上升速度随着充装量的增大而增加,当充装量为90%时压力增加速率最大,50%时压力增加速率最小。
【关键词】：液化石油气 铁路罐车 高温环境 安全 数值模拟
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U298
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状和存在的问题11-13
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 2 液化石油气铁路罐车运输危险分析15-29
• 2.1 LPG物化性质及所存在的危险性15-17
• 2.2 铁路罐车结构及危险性分析17-21
• 2.2.1 液化石油气铁路罐车设计17-18
• 2.2.2 液化石油气铁路罐车附件设置18-20
• 2.2.3 液化石油气铁路罐车的重量充装规定20
• 2.2.4 LPG罐车的危害性20-21
• 2.3 运输过程中的危险性分析21-22
• 2.3.1 人员因素21-22
• 2.3.2 环境因素22
• 2.3.3 管理因素22
• 2.4 安全影响因素分析22-29
• 2.4.1 事故案例及事故类型23
• 2.4.2 液化石油气火灾、爆炸事故分析23-29
• 3 液化石油气铁路罐车的温度影响模型29-46
• 3.1 液化石油气相关数据及参数取值29-34
• 3.1.1 密度29
• 3.1.2 比焓29-30
• 3.1.3 比热容30-31
• 3.1.4 比熵31-32
• 3.1.5 粘度32-33
• 3.1.6 导热系数33-34
• 3.2 温度影响机理34-36
• 3.2.1 体积、温度和压力之间的关系34
• 3.2.2 热量传递的方式34-35
• 3.2.3 非稳态导热过程的三个阶段35-36
• 3.3 物理模型概述36-39
• 3.4 热响应数学模型39-46
• 3.4.1 罐体壁热响应模型39-41
• 3.4.2 罐内液化石油气热响应模型41-46
• 4 数值模拟过程及结果分析46-65
• 4.1 几何模型建立与网格划分46-47
• 4.2 物理性能参数47-48
• 4.3 边界条件48-49
• 4.4 计算结果及分析49-65
• 4.4.1 不同高温环境下温度和压力的变化情况52-60
• 4.4.2 在不同充装条件下变化情况60-65
• 5 液化石油气铁路罐车事故防治对策65-68
• 5.1 管理方面的安全建议65-66
• 5.2 运输过程中的安全防护66-67
• 5.3 故障处理67-68
• 结论68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72
• 攻读学位期间的研究成果72

【参考文献】

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1 张俊峰;;铁路液化石油气罐车爆炸事故后果伤害模型的探讨[J];铁道运输与经济;2015年01期

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本文编号：328963