压力水射流装置通风驱散稀释重气泄漏技术研究

发布时间：2017-05-01 14:03

  本文关键词：压力水射流装置通风驱散稀释重气泄漏技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工业的不断发展,近年来重气泄漏事故时有发生,给生态环境、居民的健康和安全以及社会稳定带来了严重影响。本文在着眼于目前重气泄漏应急技术和措施的不足之处,将压力水射流技术应用到泄漏重气的应急处置上,对压力水射流装置驱散稀释泄漏重气进行实验和数值模拟研究,该技术的特点是本质安全、次生污染小。本文采用理论、实验和数值模拟三者相结合的研究方法。首先是对射流基本理论、两相流流体力学理论、重气扩散基本理论和压力水射流装置驱散稀释重气机理进行了研究,分析装置结构参数和使用条件对其驱散稀释重气性能的影响,再在前人研究的基础上确定了本文研究参数的范围。本文设计和进行了实验室二氧化碳气体释放和自由扩散实验,对应地用数值模拟方法模拟了气体释放和自由扩散的过程,通过定性和定量对比实验数据资料和计算机模拟预测的结果,验证数值模拟模型的可行性。然后运用CFD计算机数值模拟软件研究了不同喷嘴类型、喉管长度、扩散角的结构参数以及不同水压和摆放方位的使用条件下,压力水射流装置驱散稀释二氧化碳的整个过程,分析不同装置内部结构参数、使用条件对其驱散稀释重气性能的影响。研究发现,装置装有锥形实心喷嘴相比装有空心喷嘴和直射喷嘴时,其驱散稀释重气的效果要好,在装置开启20s后CO_2的驱散率从高到低依次为:95.16%,93.59%,91.15%;短喉管装置相比长喉管和直管装置有着更好的重气驱散稀释性能,在装置开启20s后CO_2的驱散率从高到低依次为:95.16%,94.05%,86.31%;三种扩散管角度中,45°和30°扩散管的装置效果基本一致,在装置开启20s后的CO_2驱散率分别为94.97%,94.78%,60°和15°扩散管装置驱散稀释重气的效果较差;装置使用水压从1MPa增大到4MPa时,装置性能有明显提升,但是提升的幅度不断减小,在装置开启20s后的CO_2驱散率从高到低依次为:89.96%,95.16%,97.21%,97.60%;装置在使用过程中,为了最大化其效果,应该根据现场实际情况调整出口方位。接着,本文设计和进行了压力水射流装置驱散稀释二氧化碳的验证试验,定性比较实验结果和数值模拟结果后发现,两种方法的研究结果一致。实验结果还表明,压力水射流装置雾滴粒径越小,吸风量越大,其稀释驱散重气的效果也越好。最后,用计算机数值模拟有毒重气-氯气的泄漏,预测压力水射流装置驱散稀释重气的效果,为今后压力水射流装置的实际应用提供参考。
【关键词】：压力水射流 重气 驱散稀释 数值模拟 实验研究
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X928
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 重气扩散的研究现状12-15
• 1.2.2 重气泄漏应急处理方法国内外研究现状15-18
• 1.2.3 压力水射流通风的研究现状18-19
• 1.3 研究的目的和意义19-20
• 1.4 研究的主要内容、方法和技术路线20-22
• 1.4.1 研究的主要内容20-21
• 1.4.2 研究方法及技术路线21-22
• 第二章 压力水射流驱散稀释重气理论分析22-31
• 2.1 重气扩散基本理论22-23
• 2.2 射流基本理论23-26
• 2.2.1 射流的定义与分类23-24
• 2.2.2 射流的结构24
• 2.2.3 射流的基本方程24-26
• 2.3 两相流基本理论26-28
• 2.4 压力水射流装置驱散稀释重气基本原理28-31
• 2.4.1 工作原理28-29
• 2.4.2 压力水射流装置驱散稀释泄漏重气的影响因素29-31
• 第三章 压力水射流驱散稀释CO_2和Cl_2的数值模拟31-59
• 3.1 数值模拟研究方法31-37
• 3.1.1 物理模型及网格划分31-33
• 3.1.2 数学模型与控制方法33-35
• 3.1.3 数值模拟方法35-37
• 3.2 压力水射流装置驱散稀释CO_2气体的数值模拟37-54
• 3.2.1 不同喷嘴类型的数值模拟37-41
• 3.2.2 不同喉管长度的数值模拟41-44
• 3.2.3 不同水压大小的数值模拟44-48
• 3.2.4 不同扩散角大小的数值模拟48-51
• 3.2.5 不同装置摆放方位的数值模拟51-54
• 3.3 压力水射流驱散稀释泄漏氯气的数值模拟研究54-59
• 3.3.1 数值模拟假设与条件54-55
• 3.3.2 模拟结果与分析55-59
• 第四章 压力水射流装置驱散稀释CO_2的验证实验59-81
• 4.1 压力水射流装置驱散稀释CO_2实验59-66
• 4.1.1 实验系统和装置59-65
• 4.1.2 实验的主要内容和方法65-66
• 4.1.3 实验程序66
• 4.2 雾滴粒径和吸风量的测量66-68
• 4.3 CO_2气体释放及自由扩散的实验结果和分析68-72
• 4.4 压力水射流装置驱散稀释CO_2气体的实验结果和分析72-80
• 4.4.1 喷嘴类型73-74
• 4.4.2 喉管长度74-76
• 4.4.3 水压大小76-80
• 4.5 小结80-81
• 第五章 结论与展望81-83
• 5.1 结论81-82
• 5.2 展望82-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 攻读硕士期间已发表论文89

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本文编号：339046