内部蒸汽云爆炸作用下储罐失效与辐射影响区域研究

发布时间：2021-04-18 13:01

　　储罐属于较为典型的壳结构容器,其通常用来储存不同类型的易燃易爆物质。储罐所储存的介质大多具有挥发性会在罐内液位上方空间与空气形成可燃蒸汽云,当储罐内可燃气云浓度达到燃烧爆炸条件,极易被意外能量点燃（如静电、小火花等）发生燃烧爆炸事故。储罐结构在瞬态超压作用下会发生破坏,爆炸冲击波将会向外辐射,导致罐区内相邻储罐发生二次事故。本文以储罐内可燃气体在意外能量作用下发生燃烧爆炸作为工程背景,从中提取科学问题进行研究,使用数值模拟的研究方法,分析储罐在内爆载荷作用下的失效以及爆炸冲击波的辐射距离。具体研究内容如下:（1）储罐内爆流场计算分析采用计算流体动力学（CFD）方法建立储罐内部可燃气体爆炸过程的数值计算模型,模拟了储罐结构内部可燃气体的爆炸过程,获得了储罐内壁面升温和超压的内爆载荷分布,根据分析结果可知,半液位和满液位不同起爆位置时,中心起爆的温度和压力大于一侧,而空液位不同起爆位置时,一侧起爆的温度和压力大于中心起爆随着储罐容积的增加,温压载荷最先传至罐体的位置并未改变,但储罐内各点达到峰值压力的数值逐渐增大,且随着储罐容积的增加,各点到达峰值压力的时间增加。（2）储罐内爆多场耦合计算... 

【文章来源】：东北石油大学黑龙江省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

储罐爆炸事故现场

采用组分概率密度运输燃烧模型对储罐内爆过程不同液位、起爆点和不同容积）下储罐在内爆载荷可燃蒸汽云燃烧爆炸的基本理论汽云燃烧爆炸机理爆炸应该达到三个条件：（1）为燃烧提供助燃的发出来的可燃气体浓度达到了反应要求（即爆炸极燃气体点燃的能量（小火花等）。储罐内可燃气体述几个特点：（1）放热，可燃气体发生燃烧爆炸应放出的热量将会向四周传播使尚未反应的可燃气，由于罐内可燃气体在发生燃烧爆炸的过程当中其几乎不同外界能量进行交换。（3）生成气体生成体产物，气体在罐内有限空间内压缩膨胀将其自身生爆炸。爆炸过程如图 2.1 所示。

：mc 为丁烷的体积浓度；m c为组分丁烷的质量浓度，mD 为丁烷的扩分二氧化碳和水在化学反应中的净生成率。，为简化计算，将储罐内部可燃气体视为理想气体，满足理想气体状内可燃蒸气云燃烧爆炸数值计算模型内流体域尺寸与罐体结构尺寸相同。3000m3储罐内径 15m、罐壁高 119.46m；5000m3储罐内径 20m、罐壁高 17.8m、罐体总高 20m。根据立三维储罐内流体域有限元模型如图 2.2 所示，模型采用二分之一实量，罐内流体域采用欧拉网格进行描述。在对称面施加对称边界条件储罐的罐顶、罐壁和罐底的传热作用，将罐顶、罐壁和罐底设置为传合传热模型进行描述；本文选择的可燃气体为丁烷，罐内盛装的液体水的描述详见表 2-3，罐内丁烷浓度取爆炸浓度 51%。使用 EDC 燃烧；采用组分密度概率运输燃烧模型描述丁烷与空气爆炸时的湍流与化。初始时刻储罐内部温度 T=300K，初始压力 P=0.1MPa（初始绝对点火时刻起爆区域半径为 0.5m，点火温度为 2600K。


本文编号：3145519