LPG罐区火灾温度场数值模拟及防火间距研究

发布时间：2017-06-12 10:06

  本文关键词：LPG罐区火灾温度场数值模拟及防火间距研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液化石油气储罐具有易燃、易爆的特性,一旦物料出现泄漏或者因为超压而发生破损,将导致火灾、爆炸事故,不仅会造成巨大经济损失,还会严重威胁人身安全,甚至是灾难性后果。但是,由于外在环境、设备本身和人为因素等不可绝对排除的原因,可能会发生局部范围的火灾或超温。因此,必须从安全生产和经济效益两方面考虑,对受到火灾损伤的设备进行合于使用评定,以确定设备是否可继续使用。而决定设备在外部火灾条件下,是否会发生结构损伤、材料劣化的关键因素就是火灾时设备暴露的火灾温度。目前火灾事故调查中,判断火灾时设备的温度主要是通过对发生火灾后现场设备的燃烧特征来判断。然而由于火灾现场情况复杂,燃烧痕迹容易被破坏,往往不能准确反映火灾温度。这就需要基于计算机数值模拟的方法对液化石油气罐区的火灾温度场进行模拟研究。本文以液化石油气罐区为研究对象,采用文献调研,理论分析以及模拟仿真相结合的研究手段,分析液化石油气罐区池火灾的主要特点,运用PyroSim软件建立常见的液化石油气的罐区的火灾模型,通过数值模拟判断液化石油气罐区的火灾温度场分布,进一步划分火灾热暴露区,为防火间距提出建议。主要研究内容如下；(1)模拟软件数值分析。分析了各种火灾计算机数值模拟软件的适用性,阐述了FDS软件的核心流体动力学模型,并针对大涡模拟(LES)的方法进行了阐述。此外,重点阐述了混合分数燃烧模型在FDS软件中的使用。(2)液化石油气罐区设计。储罐采用常温压力式球型储罐,根据我国现行规范标准,设计了布置有8个容积为400m3的液化石油气球型储罐的罐区。(3)火灾模式下的温度数值模拟。运用PyroSim 软件建立了液化石油气罐区模型,分析了风级分别为O级、2级、4级、5级和8级对应风速为0m/s、3m/s、6m/s、 10m/s和20m/s时罐区火灾温度场的分布情况。此外分析了用于隔热要求和消防要求淋水量分别为2L/min和9L/min情况时储罐的火灾热暴露温度,并在此基础上提出了防火间距设计建议。
【关键词】：LPG罐区 数值模拟 温度场 防火间距
【学位授予单位】：首都经济贸易大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 防火间距现状9-11
• 1.2.2 计算机火灾模拟研究现状11-12
• 1.3 研究的主要内容12-15
• 1.3.1 主要研究内容12-14
• 1.3.2 技术路线图14-15
• 2 液化石油气火灾15-23
• 2.1 液化石油气火灾特点15-18
• 2.1.1 液化石油气特性15-16
• 2.1.2 液化石油气罐区火灾特点16-17
• 2.1.3 池火灾燃烧特性17-18
• 2.2 储罐火灾热暴露区18-22
• 2.2.1 API火灾损伤评价19
• 2.2.2 火灾热暴露区划分19-20
• 2.2.3 判定热暴露温度的方法20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 PyroSim数值模拟概述23-38
• 3.1 模拟软件选用23-24
• 3.2 PyroSim软件的基本理论24-26
• 3.3 PyroSim的数值模型和计算26-37
• 3.3.1 流体动力学模型27-33
• 3.3.2 燃烧模型33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 LPG罐区设计38-41
• 4.1 液化石油气储存方式38-39
• 4.2 罐体材料39
• 4.3 合理划分LPG罐区39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 火灾模式下的温度数值模拟41-56
• 5.1 模型建立41-42
• 5.1.1 燃料参数的确定41
• 5.1.2 火灾模拟条件41-42
• 5.1.3 网格尺寸及其他设置42
• 5.2 风速对温度场的影响42-52
• 5.2.1 风速对纵断面温度场影响43-48
• 5.2.2 风速对横断面温度场影响48-52
• 5.3 喷淋设施对温度场的影响52-54
• 5.3.1 水喷淋装置52-53
• 5.3.2 模拟结果53-54
• 5.4 防火间距设计建议54-55
• 5.5 本章小结55-56
• 6 结论与展望56-58
• 6.1 结论56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 在学期间发表的学术论文和研究成果63

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