丙烷气体爆炸参数测定与泄漏扩散数值模拟

发布时间：2023-10-02 05:52

　　丙烷是一种价格低廉的清洁型能源,可用作燃料、制冷剂和化工原料。在其储存和使用过程中容易发生泄漏爆炸事故,带来严重危害,具有非常大的危险性。通过对丙烷泄漏扩散过程研究和爆炸参数测定,可以掌握丙烷泄漏扩散爆炸特性,为采取防护措施提供依据。本文采用实验分析和数值模拟分别对丙烷的爆炸参数和泄漏扩散进行了研究,实验测试了常温常压下丙烷的爆炸极限、最大爆炸压力和达到最大爆炸压力的时间,计算了爆炸危险度和爆燃指数,分析了丙烷爆炸压力随气体浓度和时间的变化;研究了点火能对不同浓度丙烷爆炸最大爆炸压力的影响。根据实验结果验证了 FLACS模拟软件的准确性,利用该模拟软件计算了不同泄漏条件和环境条件下丙烷泄漏扩散的参数,分析了大空间内丙烷气云浓度和气云体积对爆炸参数的影响,提出了防止丙烷泄漏扩散爆炸的措施。运用20 L近球形爆炸测试实验系统测得常温常压下丙烷爆炸范围为3.25%-10.25%,分析得到丙烷的气体爆炸危险度F为0.4369,爆炸危险性小于甲烷和乙烷。测定了浓度为4%-10%的丙烷爆炸特性,分析了丙烷爆炸压力随浓度和时间的变化曲线,结果表明浓度为5%时,丙烷的爆炸压力达到最大值0.649 MP...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 气云爆炸实验研究
        1.2.2 气体泄漏扩散实验研究
        1.2.3 气体扩散与爆炸仿真研究
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 小尺度丙烷爆炸特性研究
    2.1 丙烷爆炸测试实验系统
        2.1.1 实验系统的组成
        2.1.2 实验步骤
        2.1.3 实验工况
        2.1.4 丙烷爆炸特性实验测试方法
        2.1.5 点火头升压测试及爆炸判据
    2.2 丙烷爆炸特性实验研究
        2.2.1 典型爆炸过程的临界参数分析
        2.2.2 丙烷爆炸压力–时间曲线分析
        2.2.3 丙烷浓度对爆炸特性的影响
        2.2.4 点火能量对丙烷最大爆炸压力的影响
    2.3 丙烷气体爆炸特性模拟分析
        2.3.1 数值模型
        2.3.2 模拟结果对比分析
    2.4 本章小结
3 大空间丙烷气体泄漏扩散模拟分析
    3.1 气体泄漏扩散的基本理论
        3.1.1 气体泄漏概述
        3.1.2 气体扩散概述
        3.1.3 气体泄漏扩散数值模拟概述
    3.2 计算流体力学软件FLACS
        3.2.1 FLACS概述
        3.2.2 CFD模型建立
    3.3 大空间气体扩散数值模型
        3.3.1 几何模型建立
        3.3.2 网格模型划分
        3.3.3 场景参数设置
    3.4 不同泄漏条件对气体扩散的影响
        3.4.1 不同泄漏源方向对气体扩散的影响
        3.4.2 不同泄漏源位置对气体扩散的影响
        3.4.3 不同泄漏源高度对气体扩散的影响
    3.5 不同环境条件对气体扩散的影响
        3.5.1 环境风速对气体泄漏扩散的影响
        3.5.2 环境风向对气体泄漏扩散的影响
    3.6 本章小结
4 大空间丙烷气云爆炸模拟分析
    4.1 丙烷气云爆炸发生条件及传播机理
    4.2 气云定义与爆炸场景设计
        4.2.1 检测与输出控制
        4.2.2 边界条件
        4.2.3 点火源位置
    4.3 不同气体体积对丙烷爆炸的影响
    4.4 不同气体浓度对丙烷爆炸的影响
    4.5 丙烷爆炸强度评估
    4.6 防爆措施建议
        4.6.1 惰性介质保护
        4.6.2 通风置换
        4.6.3 建筑物泄压
    4.7 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3850224