石化储罐压缩空气泡沫系统输送技术研究
发布时间：2021-10-12 15:05
压缩空气A类泡沫具有极佳的灭火效率和隔热防护性能。本文针对压缩空气A类泡沫的流变特性及管道流动压降等内容展开研究,为固定压缩空气泡沫灭火技术的工程应用及其标准规范的制定提供技术支撑。泡沫覆盖在物体表面会发生自由析液并进行相应的结构变化。常温条件下,实验初始阶段压缩空气A类泡沫为质地均匀的球状结构,随着液相的析出逐渐生长变大。约900 s时泡沫向椭球状结构演化,并在3000 s时泡沫开始向多边形结构演变。在开始正向析液过程中,析液速率先增加后减少,最终在自由析液3000 s时趋于稳定。说明泡沫的演变与析液过程相互作用,泡沫的结构决定了泡沫质量析液速率的大小,而自由析液逐渐改变了泡沫的结构。热影响下泡沫的析液过程明显加快,过程中伴随着气相的膨胀,致使多边形泡沫出现的时间提前。压缩空气A类泡沫是一种粘弹性流体,其液体体积分数在0.03-0.14之间时,泡沫屈服应力与液体体积分数基本呈线性关系。常温条件下,压缩空气A类泡沫的流变行为符合Herschel-Bulkley模型。引入结构损伤因子描述其结构随时间的变化,并对Herschel-Bulkley模型进行修正,使其可以对泡沫析液进程中每一时刻...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 消防泡沫灭火剂及泡沫灭火系统
1.1.1 常见消防泡沫灭火剂分类及发展现状
1.1.2 消防泡沫产生原理及压缩空气泡沫系统研究进展
1.2 泡沫演变与析液特性
1.2.1 泡沫结构与稳定性
1.2.2 泡沫粒度分布及演变规律研究
1.2.3 泡沫析液特性研究
1.3 泡沫流变学研究
1.3.1 泡沫屈服特性
1.3.2 流变学模型
1.3.3 泡沫流变特性研究现状
1.4 流体流动阻力损失及Fluent数值模拟研究进展
1.4.1 流动阻力损失理论研究
1.4.2 泡沫流动数值模拟研究
1.5 本文研究意义及主要工作
1.5.1 本文研究意义
1.5.2 主要研究工作
第2章 压缩空气A类泡沫演变规律与析液特性研究
2.1 实验条件
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验设备
2.2 实验方法
2.3 泡沫的常温演变规律
2.4 泡沫的常温析液特性研究
2.4.1 泡沫析液特性
2.4.2 泡沫表观析液速率的模型预测
2.5 热影响下泡沫的演变规律与析液特性
2.5.1 热影响下的泡沫演变
2.5.2 热影响下的泡沫析液特性
2.6 本章小结
第3章 压缩空气A类泡沫流变特性研究
3.1 实验条件
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验设备
3.2 实验方案
3.3 泡沫的流变特性
3.3.1 泡沫的屈服应力
3.3.2 初始状态下泡沫剪切速率与剪切应力的关系
3.3.3 时间对泡沫流变行为的影响
3.3.4 泡沫表观粘度变化规律
3.4 热影响下泡沫粘度特性
3.5 本章小结
第4章 压缩空气A类泡沫水平管路压降试验及数值模拟
4.1 数值模拟理论
4.1.1 CFD理论及数值模拟软件Fluent简介
4.1.2 流体流动及换热的基本控制方程
4.2 压缩空气A类泡沫基本材料参数的确定
4.2.1 泡沫压缩性能
4.2.1.1 试验设备及方法
4.2.1.2 压缩空气A类泡沫压缩性能分析
4.2.2 声速的确定
4.2.3 不同发泡倍数泡沫粘度测定
4.3 压缩空气A类泡沫水平管路层流流动的数值模拟计算
4.3.1 泡沫流动数值计算模型假设及简化
4.3.2 网格划分
4.3.3 材料参数及边界条件设定
4.4 模拟结果的实验验证
4.4.1 试验条件
4.4.2 实际管道内泡沫流动压力检验
4.5 泡沫水平管内层流流动模拟结果分析
4.6 沿程阻力系数分析
4.7 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 本文主要内容及结论
5.2 研究内容展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]压缩空气A类泡沫在水平管道内流动研究[J]. 林全生,张猛,宋波,王勇凯,高红. 消防科学与技术. 2017(09)
[2]模拟研究气液两相在带缩径管的90°弯管内的流动（英文）[J]. Dong-fang HU,Zheng-liang HUANG,Jing-yuan SUN,Jing-dai WANG,Zu-wei LIAO,Bin-bo JIANG,Jian YANG,Yong-rong YANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(03)
[3]压缩空气泡沫管内流动特性分析[J]. 葛晓霞,高健,赵昊. 消防科学与技术. 2016(10)
[4]泡沫薄膜液在变径管内的流变学特性[J]. 杜东兴,张娜,孙芮,王程程,张健,李莺歌. 化工学报. 2016(S1)
[5]多级孔板扰流泡沫发生器流场模拟分析[J]. 周日峰,郎需庆,张健中,刘全桢. 安全、健康和环境. 2016(04)
[6]气液两相流中的声速研究[J]. 陶蓓,陈德华,车承轩,王秀明. 应用声学. 2015(04)
[7]泡沫薄膜液在直管内的流变学特性[J]. 杜东兴,马新军,张发虎,李莺歌. 化工学报. 2014(S1)
[8]压缩空气泡沫抑制水溶性液体火的有效性研究[J]. 包志明,陈涛,傅学成,张宪忠,王荣基. 中国安全生产科学技术. 2013(03)
[9]A类泡沫灭火剂灭火性能试验研究[J]. 陆强,包志明,陈涛,张宪忠,傅学成. 消防科学与技术. 2013(02)
[10]水基泡沫流变特性研究进展[J]. 敬加强,代科敏,杨露,安云朋,赵川东. 西南石油大学学报(自然科学版). 2013(01)
硕士论文
[1]向上倾斜管中气液两相流流型实验研究与数值模拟[D]. 张雪.东北石油大学 2015
[2]高高原环境下水成膜泡沫灭火性能研究[D]. 贾乐强.中国民用航空飞行学院 2016
[3]管内气液两相流场和声场研究[D]. 杨显锋.哈尔滨工程大学 2013
[4]压缩空气泡沫系统的设计实现与仿真研究[D]. 张中东.山东大学 2012
[5]泡沫表观性能研究及在稠油开采中的应用[D]. 赵国庆.山东大学 2007
[6]二氧化碳泡沫压裂液流变性及压裂设计模型研究[D]. 曾忠杰.西南石油大学 2006
[7]CAFS中流动参数与泡沫形态关系的试验研究[D]. 初迎霞.北京林业大学 2005
本文编号：3432807
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 消防泡沫灭火剂及泡沫灭火系统
1.1.1 常见消防泡沫灭火剂分类及发展现状
1.1.2 消防泡沫产生原理及压缩空气泡沫系统研究进展
1.2 泡沫演变与析液特性
1.2.1 泡沫结构与稳定性
1.2.2 泡沫粒度分布及演变规律研究
1.2.3 泡沫析液特性研究
1.3 泡沫流变学研究
1.3.1 泡沫屈服特性
1.3.2 流变学模型
1.3.3 泡沫流变特性研究现状
1.4 流体流动阻力损失及Fluent数值模拟研究进展
1.4.1 流动阻力损失理论研究
1.4.2 泡沫流动数值模拟研究
1.5 本文研究意义及主要工作
1.5.1 本文研究意义
1.5.2 主要研究工作
第2章 压缩空气A类泡沫演变规律与析液特性研究
2.1 实验条件
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验设备
2.2 实验方法
2.3 泡沫的常温演变规律
2.4 泡沫的常温析液特性研究
2.4.1 泡沫析液特性
2.4.2 泡沫表观析液速率的模型预测
2.5 热影响下泡沫的演变规律与析液特性
2.5.1 热影响下的泡沫演变
2.5.2 热影响下的泡沫析液特性
2.6 本章小结
第3章 压缩空气A类泡沫流变特性研究
3.1 实验条件
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验设备
3.2 实验方案
3.3 泡沫的流变特性
3.3.1 泡沫的屈服应力
3.3.2 初始状态下泡沫剪切速率与剪切应力的关系
3.3.3 时间对泡沫流变行为的影响
3.3.4 泡沫表观粘度变化规律
3.4 热影响下泡沫粘度特性
3.5 本章小结
第4章 压缩空气A类泡沫水平管路压降试验及数值模拟
4.1 数值模拟理论
4.1.1 CFD理论及数值模拟软件Fluent简介
4.1.2 流体流动及换热的基本控制方程
4.2 压缩空气A类泡沫基本材料参数的确定
4.2.1 泡沫压缩性能
4.2.1.1 试验设备及方法
4.2.1.2 压缩空气A类泡沫压缩性能分析
4.2.2 声速的确定
4.2.3 不同发泡倍数泡沫粘度测定
4.3 压缩空气A类泡沫水平管路层流流动的数值模拟计算
4.3.1 泡沫流动数值计算模型假设及简化
4.3.2 网格划分
4.3.3 材料参数及边界条件设定
4.4 模拟结果的实验验证
4.4.1 试验条件
4.4.2 实际管道内泡沫流动压力检验
4.5 泡沫水平管内层流流动模拟结果分析
4.6 沿程阻力系数分析
4.7 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 本文主要内容及结论
5.2 研究内容展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]压缩空气A类泡沫在水平管道内流动研究[J]. 林全生,张猛,宋波,王勇凯,高红. 消防科学与技术. 2017(09)
[2]模拟研究气液两相在带缩径管的90°弯管内的流动（英文）[J]. Dong-fang HU,Zheng-liang HUANG,Jing-yuan SUN,Jing-dai WANG,Zu-wei LIAO,Bin-bo JIANG,Jian YANG,Yong-rong YANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(03)
[3]压缩空气泡沫管内流动特性分析[J]. 葛晓霞,高健,赵昊. 消防科学与技术. 2016(10)
[4]泡沫薄膜液在变径管内的流变学特性[J]. 杜东兴,张娜,孙芮,王程程,张健,李莺歌. 化工学报. 2016(S1)
[5]多级孔板扰流泡沫发生器流场模拟分析[J]. 周日峰,郎需庆,张健中,刘全桢. 安全、健康和环境. 2016(04)
[6]气液两相流中的声速研究[J]. 陶蓓,陈德华,车承轩,王秀明. 应用声学. 2015(04)
[7]泡沫薄膜液在直管内的流变学特性[J]. 杜东兴,马新军,张发虎,李莺歌. 化工学报. 2014(S1)
[8]压缩空气泡沫抑制水溶性液体火的有效性研究[J]. 包志明,陈涛,傅学成,张宪忠,王荣基. 中国安全生产科学技术. 2013(03)
[9]A类泡沫灭火剂灭火性能试验研究[J]. 陆强,包志明,陈涛,张宪忠,傅学成. 消防科学与技术. 2013(02)
[10]水基泡沫流变特性研究进展[J]. 敬加强,代科敏,杨露,安云朋,赵川东. 西南石油大学学报(自然科学版). 2013(01)
硕士论文
[1]向上倾斜管中气液两相流流型实验研究与数值模拟[D]. 张雪.东北石油大学 2015
[2]高高原环境下水成膜泡沫灭火性能研究[D]. 贾乐强.中国民用航空飞行学院 2016
[3]管内气液两相流场和声场研究[D]. 杨显锋.哈尔滨工程大学 2013
[4]压缩空气泡沫系统的设计实现与仿真研究[D]. 张中东.山东大学 2012
[5]泡沫表观性能研究及在稠油开采中的应用[D]. 赵国庆.山东大学 2007
[6]二氧化碳泡沫压裂液流变性及压裂设计模型研究[D]. 曾忠杰.西南石油大学 2006
[7]CAFS中流动参数与泡沫形态关系的试验研究[D]. 初迎霞.北京林业大学 2005
本文编号：3432807
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