罐区重特大事故情景构建
发布时间：2021-04-15 04:03
近年来,化工安全事故频发,尤其是罐区突发性泄漏事故所引发的火灾、爆炸等二次事故。罐区是化工生产企业的重要组成部分,由于存储着大量的化学危险品,易发生突发性泄漏事故。突发性泄漏事故影响范围较广、危害性极大,若事故不能及时控制,将造成严重的人员伤亡、环境污染以及财产损失。因此开发罐区泄漏事故后果仿真软件对操作人员和工艺人员进行安全培训刻不容缓。本文主要是针对罐区泄漏的灾害仿真模拟,以罐区为研究对象,对罐区所在的区域进行网格划分,建立灾害多模型系统。灾害模型包括泄漏源模型、气体扩散模型、液体扩散模型、池火灾模型、传热模型以及气液平衡模型。本文总结了常用的三种模型求解方法,并给出灾害模型的求解方法。在北京化工大学自主研制的DSO平台下,利用Microsoft Visual Studio完成相关模块的编制,结合最先进的虚拟现实基础,进行结果的可视化呈现。论文最后一部分,利用开发的灾害模型系统,以某石化公司的项目为背景,对汽油罐区泄漏的事故后果进行模拟,分别模拟了未发生火灾前液池半径随泄漏时长的变化、泄漏速率和风速对气相扩散的影响以及发生火灾后燃烧时长和风速对气相温度以及气相浓度分布的影响。还模拟...
【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】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１灾害模型层次图??Ｆｉｇ．２－１?Ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｍｏｄｅｌ?ｈｉｅｒａｒｃｈｙ?ｃｈａｒｔ??
?一个最小厚度，不能无限向外扩展。??危险物品泄漏后在地面上形成液池，液体在无障碍物下在地面上扩展如图３－１所??示。液池会以圆的形式在地面上扩展，且液体在扩展中，液层厚度会有一个最小值，??且与地面类型有关［４８］（如表３－２所示），不会一直向外蔓延。??图３－１液体在上地面的扩展（无障碍物）??Ｆｉｇ．３－１?Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｇｒｏｕｎｄ?（ｎｏ?ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）??表３－３不同地面类型下的最小液层厚度??Ｔａｂｌｅ３－３?Ｔｈｅ?ｍｉｎｉｍｕｍ?ｌａｙｅｒ?ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｆｌｏｏｒｓ???地面类型?最小液层厚度／ｍｍ???沙地?２５??耕地，草地?２０??砂石地?１０??水泥地?５??水面?１．８??因此，在建立液体扩散模型时，要有格间液位梯度这个参数，也作为格间流动的??推动力。??对单个网格进行分析，网格内物质的量的变化记为ｄｌ，这个网格内物质的量的变??化受到上面、下面、左面、右面、前面、后面网格的影响。??根据质量守恒定律：??ｄｎ?＝?ｄｎｌ?＋?ｄｎｒ?＋?ｄｎｆ?＋?ｄｎｂａ?＋?ｄｎｔ?＋?ｄｎｂｏ?式（３－３）??式中：ｄｎＬ?ｄｎｒ?ｘ方向上左、右网格流入的物质的量，负号为流出；??ｄｎｆ、ｄｎｂａ?ｙ方向上前、后网格流入的物质的量，负号为流出；??ｄｎｔ、ｄｎｂｏ?ｚ方向上上、下网格流入的物质的量
图３－２液池与周围环境之间的热量交换??Ｆｉｇ．３－２?Ｔｈｅ?ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｌｉｑｕｉｄ?ｐｏｏｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ??在可燃物燃烧过程中，热量的传递可表示如下：??Ｑ?＝?Ｑｆ?＋?Ｑｒ＋Ｑｌ?式（３＿１９）??其中：Ｑ?燃烧释放出来的热量；??Ｑｆ－?热传导；??Ｑｒ?热辐射；??Ｑｃ?热对流。??整个燃烧过程中，释放出的热量的传递主要是通过对流传热和气体热辐射，其中??前者占总热量的６０％？７０％以上，后者占总热量的３０％？４０％。影响传热的主要因素是??大气风速，风速的存在会影响空气的湍流程度。在无风的条件下，在竖直方向上主要??是空气对流，相应的释放的热量在竖直方向上主要通过与空气对流混合而进行对流传??
【参考文献】：
期刊论文
[1]安全评价中液体泄漏事故后果模型的应用[J]. 郑杰. 山东化工. 2014(09)
[2]汽油储罐化学爆炸事故后果模拟分析[J]. 张啸. 价值工程. 2014(22)
[3]LNG泄漏扩散过程及研究方法分析[J]. 张琼雅,臧子璇,邱鸣,武维胜. 煤气与热力. 2013(04)
[4]液体泄漏形成液池扩展面积的计算方法综述[J]. 王超. 安全与环境工程. 2012(06)
[5]安全生产应急管理“十二五”规划[J]. 安全. 2012(03)
[6]一种新型精细化工过程仿真操作培训系统的开发[J]. 邹志云,尚桂如,桂新军,刘燕军,郭宁,吴春华. 计算机与应用化学. 2011(08)
[7]氯乙烯的泄漏扩散模拟[J]. 何佳,宣爱国,吴元欣,闫志国,潘杨. 武汉工程大学学报. 2009(12)
[8]重气泄漏扩散事故后果评估系统研究[J]. 朱红萍,罗艾民,李润求. 中国安全科学学报. 2009(05)
[9]突发事件下何时启动应急预案[J]. 于辉,陈剑. 系统工程理论与实践. 2007(08)
[10]油罐区泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析[J]. 郭琳. 科技咨询导报. 2007(07)
博士论文
[1]多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究[D]. 朱红亚.中国科学技术大学 2013
[2]航空煤油池火热辐射特性及热传递研究[D]. 庄磊.中国科学技术大学 2008
[3]事故性泄漏动力学过程的理论与实验研究[D]. 潘旭海.南京工业大学 2004
硕士论文
[1]基于MATLAB的氨泄漏扩散动态模拟研究[D]. 陈彦平.安徽理工大学 2016
[2]气体分馏装置的动态模拟[D]. 盛贵阳.北京化工大学 2014
[3]高斯烟羽模型的改进及在危化品泄漏事故模拟中的应用[D]. 李云云.广州大学 2013
[4]光气合成装置的动态模拟与应用[D]. 刘永康.北京化工大学 2004
本文编号：3138631
【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】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１灾害模型层次图??Ｆｉｇ．２－１?Ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｍｏｄｅｌ?ｈｉｅｒａｒｃｈｙ?ｃｈａｒｔ??
?一个最小厚度，不能无限向外扩展。??危险物品泄漏后在地面上形成液池，液体在无障碍物下在地面上扩展如图３－１所??示。液池会以圆的形式在地面上扩展，且液体在扩展中，液层厚度会有一个最小值，??且与地面类型有关［４８］（如表３－２所示），不会一直向外蔓延。??图３－１液体在上地面的扩展（无障碍物）??Ｆｉｇ．３－１?Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｇｒｏｕｎｄ?（ｎｏ?ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）??表３－３不同地面类型下的最小液层厚度??Ｔａｂｌｅ３－３?Ｔｈｅ?ｍｉｎｉｍｕｍ?ｌａｙｅｒ?ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｆｌｏｏｒｓ???地面类型?最小液层厚度／ｍｍ???沙地?２５??耕地，草地?２０??砂石地?１０??水泥地?５??水面?１．８??因此，在建立液体扩散模型时，要有格间液位梯度这个参数，也作为格间流动的??推动力。??对单个网格进行分析，网格内物质的量的变化记为ｄｌ，这个网格内物质的量的变??化受到上面、下面、左面、右面、前面、后面网格的影响。??根据质量守恒定律：??ｄｎ?＝?ｄｎｌ?＋?ｄｎｒ?＋?ｄｎｆ?＋?ｄｎｂａ?＋?ｄｎｔ?＋?ｄｎｂｏ?式（３－３）??式中：ｄｎＬ?ｄｎｒ?ｘ方向上左、右网格流入的物质的量，负号为流出；??ｄｎｆ、ｄｎｂａ?ｙ方向上前、后网格流入的物质的量，负号为流出；??ｄｎｔ、ｄｎｂｏ?ｚ方向上上、下网格流入的物质的量
图３－２液池与周围环境之间的热量交换??Ｆｉｇ．３－２?Ｔｈｅ?ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｌｉｑｕｉｄ?ｐｏｏｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ??在可燃物燃烧过程中，热量的传递可表示如下：??Ｑ?＝?Ｑｆ?＋?Ｑｒ＋Ｑｌ?式（３＿１９）??其中：Ｑ?燃烧释放出来的热量；??Ｑｆ－?热传导；??Ｑｒ?热辐射；??Ｑｃ?热对流。??整个燃烧过程中，释放出的热量的传递主要是通过对流传热和气体热辐射，其中??前者占总热量的６０％？７０％以上，后者占总热量的３０％？４０％。影响传热的主要因素是??大气风速，风速的存在会影响空气的湍流程度。在无风的条件下，在竖直方向上主要??是空气对流，相应的释放的热量在竖直方向上主要通过与空气对流混合而进行对流传??
【参考文献】：
期刊论文
[1]安全评价中液体泄漏事故后果模型的应用[J]. 郑杰. 山东化工. 2014(09)
[2]汽油储罐化学爆炸事故后果模拟分析[J]. 张啸. 价值工程. 2014(22)
[3]LNG泄漏扩散过程及研究方法分析[J]. 张琼雅,臧子璇,邱鸣,武维胜. 煤气与热力. 2013(04)
[4]液体泄漏形成液池扩展面积的计算方法综述[J]. 王超. 安全与环境工程. 2012(06)
[5]安全生产应急管理“十二五”规划[J]. 安全. 2012(03)
[6]一种新型精细化工过程仿真操作培训系统的开发[J]. 邹志云,尚桂如,桂新军,刘燕军,郭宁,吴春华. 计算机与应用化学. 2011(08)
[7]氯乙烯的泄漏扩散模拟[J]. 何佳,宣爱国,吴元欣,闫志国,潘杨. 武汉工程大学学报. 2009(12)
[8]重气泄漏扩散事故后果评估系统研究[J]. 朱红萍,罗艾民,李润求. 中国安全科学学报. 2009(05)
[9]突发事件下何时启动应急预案[J]. 于辉,陈剑. 系统工程理论与实践. 2007(08)
[10]油罐区泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析[J]. 郭琳. 科技咨询导报. 2007(07)
博士论文
[1]多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究[D]. 朱红亚.中国科学技术大学 2013
[2]航空煤油池火热辐射特性及热传递研究[D]. 庄磊.中国科学技术大学 2008
[3]事故性泄漏动力学过程的理论与实验研究[D]. 潘旭海.南京工业大学 2004
硕士论文
[1]基于MATLAB的氨泄漏扩散动态模拟研究[D]. 陈彦平.安徽理工大学 2016
[2]气体分馏装置的动态模拟[D]. 盛贵阳.北京化工大学 2014
[3]高斯烟羽模型的改进及在危化品泄漏事故模拟中的应用[D]. 李云云.广州大学 2013
[4]光气合成装置的动态模拟与应用[D]. 刘永康.北京化工大学 2004
本文编号：3138631
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