沸腾液体扩展蒸汽爆炸（BLEVE）微观演化机理的模拟研究
发布时间：2021-07-29 13:51
随着科技发展和人类社会的进步，大型工业呈现出集约化和规模化趋势，火灾爆炸等重大事故造成了严重的人员伤亡和财产损失愈发严重。尤其是在石油化工行业中，生产、储存、运输和使用等各个环节都会涉及到压力容器的使用，尤其对于盛装高压液化气体的容器，如果发生失效，容器内易燃易爆或毒性介质的泄露，就会对周围环境造成严重危害。一旦容器强度降低到一定程度，就可能导致更为严重的安全事故，如沸腾液体扩展蒸汽爆炸（Boiling Liquid Expand VaporExplosion）。BLEVE是一类严重的物理爆炸事故，不仅发生频率高，还通常会带来多种继发性灾害，造成的事故后果尤为严重。因此，迫切需要对BLEVE事故的成因、发生机理、发展规律进行深入的研究，这将有利于开展此类事故的预防工作，对降低BLEVE事故率，抑制其发展和降低事故损失具有重要的指导意义。为了有效地克服实验研究带来的弊端和缺陷，本课题采用数值模拟的方法，针对介质为液态水和饱和水蒸气的压力容器发生BLEVE事故的初期过程进行模拟计算，更利于对BLEVE现象进行表征以及确定合理可靠的数学模型。文中建立了二维物理模型，选取合适的控制方程，对此过...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 BLEVE的发生与发展
1.2.2 液体过热机理
1.2.3 火焰包围环境下容器内热力响应
1.2.4 爆炸中泄压过程的影响
1.2.5 液体温度分层对 BLEVE 的影响
1.2.6 压力泄放和储罐约束耦合过程的研究
1.2.7 微观机理
1.2.8 风险分析和事故评价
1.3 前人研究的不足
1.4 本文的主要内容
第二章 BLEVE事故机理阐述及分析
2.1 BLEVE事故机理
2.1.1 液体过热论
2.1.2 均相核化和异相核化
2.1.3 液体分层
2.1.4 系统内部能量对容器的作用
2.1.5 设备失效引发 BLEVE 的观点
2.2 液化气储罐快速降压过程
2.2.1 第一阶段
2.2.2 第二阶段
2.3 计算流体力学及两相流相关理论
2.3.1 基本控制方程
2.3.2 多相流数值模拟方法
2.4 小结
第三章 BLEVE初期演化过程的探究
3.1 基本假设
3.2 物理和数学模型
3.2.1 物理模型
3.2.2 数学模型
3.3 初始条件及边界条件
3.4 计算结果及分析
3.4.1 流场变化过程
3.4.2 特征流场成因分析
3.4.3 容器内压力变化及分析
3.4.4 容器内温度变化过程及成因分析
3.5 小结
第四章 初始条件对压力响应的影响
4.1 引言
4.2 初始温度对BLEVE压力响应的影响
4.3 液体充装量对BLEVE压力响应的影响
4.4 开口大小对BLEVE压力响应的影响
4.5 小结
第五章 结论及展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师及作者简介
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]竖直矩形细通道内水沸腾换热的数值模拟[J]. 郭雷,张树生,程林. 热能动力工程. 2011(01)
[2]热分层对蒸汽爆炸过程影响的实验研究[J]. 弓燕舞,林文胜,张荣荣,顾安忠,鲁雪生. 工程热物理学报. 2004(06)
[3]液化石油气蒸气爆炸过程研究进展[J]. 林文胜,顾安忠. 油气储运. 2000(12)
[4]液化石油气储罐快速降压过程的初步模型[J]. 林文胜,顾安忠,俞永华. 油气储运. 2000(04)
[5]水的表面张力与温度的关系[J]. 汤传义. 安庆师范学院学报(自然科学版). 2000(01)
[6]一种冷爆炸现象的物理数学分析初探[J]. 俞昌铭,熊音. 工程热物理学报. 1995(03)
[7]压力陡降及容积加热条件下气—液两相系统瞬态分析[J]. 俞昌铭. 工程热物理学报. 1994(02)
博士论文
[1]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[D]. 陈思凝.中国科学技术大学 2007
本文编号：3309447
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 BLEVE的发生与发展
1.2.2 液体过热机理
1.2.3 火焰包围环境下容器内热力响应
1.2.4 爆炸中泄压过程的影响
1.2.5 液体温度分层对 BLEVE 的影响
1.2.6 压力泄放和储罐约束耦合过程的研究
1.2.7 微观机理
1.2.8 风险分析和事故评价
1.3 前人研究的不足
1.4 本文的主要内容
第二章 BLEVE事故机理阐述及分析
2.1 BLEVE事故机理
2.1.1 液体过热论
2.1.2 均相核化和异相核化
2.1.3 液体分层
2.1.4 系统内部能量对容器的作用
2.1.5 设备失效引发 BLEVE 的观点
2.2 液化气储罐快速降压过程
2.2.1 第一阶段
2.2.2 第二阶段
2.3 计算流体力学及两相流相关理论
2.3.1 基本控制方程
2.3.2 多相流数值模拟方法
2.4 小结
第三章 BLEVE初期演化过程的探究
3.1 基本假设
3.2 物理和数学模型
3.2.1 物理模型
3.2.2 数学模型
3.3 初始条件及边界条件
3.4 计算结果及分析
3.4.1 流场变化过程
3.4.2 特征流场成因分析
3.4.3 容器内压力变化及分析
3.4.4 容器内温度变化过程及成因分析
3.5 小结
第四章 初始条件对压力响应的影响
4.1 引言
4.2 初始温度对BLEVE压力响应的影响
4.3 液体充装量对BLEVE压力响应的影响
4.4 开口大小对BLEVE压力响应的影响
4.5 小结
第五章 结论及展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师及作者简介
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]竖直矩形细通道内水沸腾换热的数值模拟[J]. 郭雷,张树生,程林. 热能动力工程. 2011(01)
[2]热分层对蒸汽爆炸过程影响的实验研究[J]. 弓燕舞,林文胜,张荣荣,顾安忠,鲁雪生. 工程热物理学报. 2004(06)
[3]液化石油气蒸气爆炸过程研究进展[J]. 林文胜,顾安忠. 油气储运. 2000(12)
[4]液化石油气储罐快速降压过程的初步模型[J]. 林文胜,顾安忠,俞永华. 油气储运. 2000(04)
[5]水的表面张力与温度的关系[J]. 汤传义. 安庆师范学院学报(自然科学版). 2000(01)
[6]一种冷爆炸现象的物理数学分析初探[J]. 俞昌铭,熊音. 工程热物理学报. 1995(03)
[7]压力陡降及容积加热条件下气—液两相系统瞬态分析[J]. 俞昌铭. 工程热物理学报. 1994(02)
博士论文
[1]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[D]. 陈思凝.中国科学技术大学 2007
本文编号：3309447
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