某石化企业LPG球罐区泄漏扩散及燃烧事故的数值模拟

发布时间：2017-06-23 06:47

  本文关键词：某石化企业LPG球罐区泄漏扩散及燃烧事故的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液化石油气(LPG)是非常重要的燃料以及化工原料,如今在工业以及民用的各个领域得到了广泛的应用。LPG属于易燃易爆危险物质,在储存的过程中易引发重大事故,尤其在LPG储罐区。由于储罐集中且储存量大,一旦储罐发生泄漏,带有压力的LPG从储罐内泄漏流出,立即剧烈汽化,发生闪蒸并随大气扩散。若未及时采取有效措施,易引发燃烧爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失。因此,对LPG储罐泄漏扩散及燃烧的危险性进行研究分析,找出泄漏扩散及燃烧事故发生的原因,预测事故后果的严重程度,对预测、预防、控制LPG储罐泄漏扩散及燃烧事故的发生、保障生产的安全运行具有重要的理论价值和现实意义。以广西钦州某石油化工企业的LPG球罐罐区为研究对象,在对现场实际情况进行简化和抽象的基础上,通过对LPG的理化性质、危险特性、储存方式,LPG储罐泄漏扩散的形式、影响因素、泄漏扩散及燃烧模型的介绍,对比理论模型和数值分析方法的优缺点,确定采用CFD方法,对LPG的泄漏扩散及燃烧进行数值模拟分析。首先,运用FLUENT软件对该LPG球罐区的泄漏扩散进行三维数值模拟计算,研究了LPG气云扩散的规律,分析了扩散时间、风速以及泄漏量对LPG气云扩散的影响,得出扩散时间、风速以及泄漏量对LPG气云的扩散方向、扩散距离、浓度分布以及可燃浓度范围都会产生影响。其次,建立了LPG气云燃烧过程的数值模型,运用FLUENT软件对泄漏扩散形成的LPG气云的燃烧进行了二维数值模拟,研究了LPG气云的燃烧规律,分析了风速、初始浓度对LPG气云燃烧的影响。得出LPG气云燃烧经历了开始、发展、结束三个过程；风速、初始浓度对LPG气云的燃烧温度、燃烧范围、燃烧持续的时间及各组分的浓度都会产生影响。研究结果对该石化企业在日常安全生产管理工作中,进行球罐区的事故预防和预测具有指导意义。
【关键词】：液化石油气 球罐 数值模拟 泄漏扩散 燃烧
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE687
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 研究意义14-15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.3.1 可燃气体泄漏扩散的研究现状15-16
• 1.3.2 罐区可燃气体燃烧的研究现状16-17
• 1.4 研究内容和研究方法17-19
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 研究方法17-19
• 第二章 LPG储罐泄漏扩散及燃烧的基础理论19-35
• 2.1. LPG的性质及储存19-22
• 2.1.1 LPG的理化特性19-20
• 2.1.2 LPG的危险特性20-21
• 2.1.3 LPG的储存方式21-22
• 2.2 LPG储罐泄漏扩散及燃烧的影响因素22-24
• 2.2.1 LPG储罐的泄漏方式22
• 2.2.2 LPG气云的扩散方式22
• 2.2.3 LPG气云扩散的影响因素22-23
• 2.2.4 LPG气云燃烧的影响因素23-24
• 2.3 LPG储罐泄漏扩散及燃烧的理论分析方法24-30
• 2.3.1 LPG泄漏的理论分析方法24-27
• 2.3.2 LPG扩散的理论分析方法27-29
• 2.3.3 LPG燃烧的理论分析方法29-30
• 2.4 LPG储罐泄漏扩散及燃烧的数值模拟方法30-34
• 2.4.1 CFD简介31-32
• 2.4.2 ANSYS Workbench简介32
• 2.4.3 FLUENT简介32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 LPG球罐区泄漏扩散数值模型的建立35-48
• 3.1 球罐区基本情况概述35-38
• 3.1.1 地理位置及平面布置35-37
• 3.1.2 自然条件37-38
• 3.2 物理模型38-39
• 3.2.1 几何模型38
• 3.2.2 数值模拟方案38-39
• 3.2.3 网格划分39
• 3.3 数学模型39-42
• 3.3.1 基本假设39-40
• 3.3.2 基本控制方程40-42
• 3.4 湍流模型42-44
• 3.5 组分输运模型44
• 3.6 边界条件和初始条件44-45
• 3.6.1 边界条件44-45
• 3.6.2 初始条件45
• 3.7 数值求解方法45-47
• 3.7.1 控制方程的离散45-46
• 3.7.2 离散格式46
• 3.7.3 数值计算方法46-47
• 3.8 本章小结47-48
• 第四章 LPG球罐区泄漏扩散的数值模拟结果及分析48-70
• 4.1 LPG泄漏扩散的规律48-56
• 4.1.1 LPG气云的扩散过程48-51
• 4.1.2 地面上LPG气云的浓度分布51-52
• 4.1.3 地面上LPG可燃浓度范围的变化52-54
• 4.1.4 方向上LPG气云浓度的变化54-56
• 4.2 风速对LPG气云扩散的影响56-63
• 4.2.1 地面上LPG气云的浓度分布56-59
• 4.2.2 不同方向上LPG气云浓度的变化59-62
• 4.2.3 对周边设施产生的危害62-63
• 4.3 泄漏量对LPG气云扩散的影响63-68
• 4.3.1 泄漏孔径对LPG气云扩散的影响63-66
• 4.3.2 泄漏孔数对LPG气云扩散的影响66-67
• 4.3.3 对周边设施产生的危害67-68
• 4.4 安全防范措施68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 LPG气云燃烧的数值模拟及结果分析70-95
• 5.1 物理模型70-72
• 5.1.1 几何模型70-71
• 5.1.2 数值模拟方案71
• 5.1.3 网格划分71-72
• 5.2 数学模型72-74
• 5.2.1 基本假设72
• 5.2.2 基本控制方程72-74
• 5.3 湍流模型74-75
• 5.4 燃烧模型75-76
• 5.5 边界条件和初始条件76-77
• 5.5.1 边界条件76
• 5.5.2 初始条件76
• 5.5.3 点火初始条件76-77
• 5.6 数值求解方法77
• 5.7 数值模拟结果及分析77-94
• 5.7.1 LPG气云燃烧的规律77-83
• 5.7.2 风速对燃烧的影响83-89
• 5.7.3 初始浓度对燃烧的影响89-93
• 5.7.4 对周边设施产生的危害93-94
• 5.8 安全防范措施94
• 5.9 本章小结94-95
• 第六章 结论与展望95-98
• 6.1 结论95-96
• 6.2 展望96-98
• 参考文献98-103
• 致谢103-104
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文104

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