液化四氟乙烷小孔泄漏试验研究

采用高速摄影技术,考察了液化四氟乙烷发生小孔泄漏时,其水平泄漏和垂直泄漏的初始云团演化行为、泄漏的质量流率、喷射速度和喷射角,并与理论计算公式进行了对比。结果表明:水平喷射两相云团尾部出现涡流,涡流大幅加快了云团向空气中扩散的速率;垂直喷射的两相云团在地面形成液池,液池大幅增加了液化气体向空气中蒸发的速率。水平泄漏试验的喷射角与容器内超压变化规律相似,泄放初期喷射角逐渐增大,经历一段平坦期,到泄放末期喷射角减小。水平泄漏和垂直泄漏的初始喷射速度分别为25 m/s和20 m/s,与理论值26.6 m/s基本吻合。水平泄漏的质量流率的试验值和理论值分别为0.0598 kg/s和0.0684 kg/s,垂直泄漏的分别为0.0472 kg/s和0.059 6 kg/s,结果对比基本吻合,推荐的泄漏质量流率和小孔喷射速度公式可以用于液化四氟乙烷小孔泄漏。     

液化天然气(LNG)瞬时泄漏扩散的模拟研究

对液化天然气泄漏扩散过程进行了分析,考虑其泄漏后发生闪蒸时的液滴夹带以及混合空气量,将闪蒸完的状态作为箱模型的初始状态,考虑空气的湿度影响建立了重气扩散过程的箱模型,并应用实例进行了验证,得出了泄漏后有火灾爆炸危险性的区域以及距离泄漏源的位置,为应急救援预案的制定提供参考,模拟结果显示了重气扩散过程中的重力沉降,空气夹带等一般特征,同时云团初始闪蒸时的液滴夹带对云团的扩散行为具有一定的影响,不能忽略.最后提出了今后的研究方向.     

加注趸船液化天然气储罐泄漏动态仿真分析

为分析加注趸船液化天然气(LNG)储罐连续泄漏各参量的变化规律并获取泄漏强度的准确数据,建立了LNG储罐初始泄漏强度计算模型,提出了一种基于微分迭代思想的加压LNG储罐液相空间连续泄漏的动态计算方法,并对长江干线上某型加注趸船储罐的泄漏过程进行仿真计算,探究了各参量和泄漏强度的变化规律。结果表明,在泄漏口面积和高度相同的情况下,随液体体积的减少,两相混合物中的蒸汽质量分数逐渐下降;在储存压力和泄漏高度相同的情况下,泄漏口面积越大,泄漏质量流率的初始值越大,泄漏时间越短,压力和液面高度下的降速率越快;在储存压力和泄漏口面积相同的情况下,储罐内部液面距泄漏口的高度越大,质量流率的变化越快,泄漏时间越长。     

热喷涂的安全与工业卫生 第三讲 火焰喷涂产生的粉尘及其危害

一、粉尘的产生涂层材料粉末从喷嘴喷射出来时,粒径较小的粉粒在气流的作用下飘移,处于气流射流边缘的粉末未被火焰加热。射流加热涂层粉末过程中扩某些粉末在其自身重力作用下发生沉降,偏离了喷射轨迹,.成为弥散在空间内的尘粒。喷涂距离过大、过小等等,均有粉尘     

两相射流促进细水雾灭火技术发展

压缩气体射流与水射流混合后所产生的气-水两相射流,可获得连续、高速喷射的细水雾,水滴粒径小,穿入火焰的能力强,可沿水平方向射入火焰中,比喷淋方式水雾灭火可节省90%的用水量,缩短了灭火时间,发挥了细水雾的灭火优势,是细水雾灭火技术的最新发展。所制成的便携式、车载式、固定式的两相射流细水雾灭火装置,可扑灭多种类型的火灾,尤其适合用于扑灭有人存在的空间的火灾。以涡喷发动机为喷射动力的气-水两相射流喷射系统,制成了超大功率的喷射雾状水的消防装备,大幅度提高了控制油、气大火火势的能力和灭火效率。气-水两相射流还有稀释、吹散泄漏出的可燃性气体,防止其点燃的功能,适合于在天然气和有毒有害气体泄漏事故抢险救援中使用。将压缩气体和泡沫液按比例混和后喷射的压缩空气泡沫喷射系统,产生了喷射“干泡沫”的消防车,使灭火用水的利用率提高了8倍,被称为是世界最先进的泡沫灭火技术。气-水两相射流促进了灭火技术革命性的发展,新型的气-水两相射流消防装备不断涌现,展示出了广阔的应用前景。     

不同储存条件下LPG储罐泄漏事故危害范围的对比分析

为了研究LPG储罐泄漏危害范围的变化规律,本文在分析LPG储罐结构类型的基础上,针对LPG泄漏事故后果类型,结合危害范围的模拟方法,借助ALOHA软件,对常温压力储存和低温常压储存条件下LPG储罐泄漏事故及泄漏可能导致的火灾爆炸事故的危害范围进行模拟。结果表明:LPG储罐发生泄漏或泄漏导致火灾爆炸事故,常温压力储存条件下的危害范围大于低温常压储存条件下的危害范围;在同种储存条件下,蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸、泄漏扩散、喷射火所造成的危害范围依次变小。研究结果为现场指挥员制定决策提供量化依据,为国家综合性消防救援队现场处置提供数据支持,同时也为应急管理部制定预案提供参考。     

矿井机电硐室排热风流与喷淋液滴热湿传递研究

为了解决矿井机电硐室热害问题，基于局部排热降温方案，研究风流与喷淋液滴热湿传递规律，通过引入体积换热系数，建立两相流热湿传递模型，并推导单个液滴粒径演变方程。利用上述理论关系，结合试验数据，开展数值仿真，量化液滴粒径及速度、水气比、风速和相对湿度对热湿传递的影响。研究结果显示，体积换热系数是空气流速、液滴粒径及速度和水气比的函数；减小液滴粒径不仅可以有效增大气液接触面积，还可以增大体积对流换热系数，但也加快了气液相对速度的衰减，减弱了两相掺混强度，进而引起体积换热系数迅速衰减，影响热湿传递进程和速率；存在临界粒径，使得液滴-空气在减湿冷却过程中气液终态温湿度趋于一致。基于工程背景，得到在排热风温为50℃,喷水初温为25℃条件下，临界液滴粒径为243μm,喷水室临界尺寸为0.6 m时，可使风温降低10℃。研究结果可为矿井机电硐室降温提供重要理论依据。     

瓦斯压力对煤与瓦斯射流突出能量的影响

瓦斯压力是煤与瓦斯突出的主要动力源,其与突出能量的关系尚不明确。将煤与瓦斯突出视为煤-瓦斯气固两相射流突出,在分析煤与瓦斯射流突出过程的基础上,建立了煤与瓦斯射流突出数值模型,给出了突出能量表达式。通过理论分析、数值模拟相结合,得到了瓦斯压力对煤与瓦斯突出能量、突出强度、瓦斯涌出量等参数的影响规律。结果表明,突出发生时,突出能量具有波动性,即以突出口为界存在能量集聚骤升区和能量释放衰减区。能量集聚骤升发生在突出孔洞至突出口段,瓦斯-煤两相流突出速度成倍增大;能量释放主要发生在突出口附近和巷道中,瓦斯-煤两相流突出速度逐渐减小。煤与瓦斯射流突出产生强烈涡旋,在顶板、底板处尤为显著,与现场观察到的突出后顶板有摩擦和划痕、底板突出煤粉有分选现象一致。瓦斯压力与突出能量间呈线性增加关系,与突出强度和瓦斯涌出量均呈幂指数增加关系。计算得到的煤与瓦斯射流突出能量量级与前人结论基本吻合,结果可为煤与瓦斯突出能量预测提供参考。     

受限空间射流火形成和发展影响因素研究

为防控换流变火灾的发生,确保电网的正常运行,研究换流变内变压器油的量、铁芯及绕组等所占体积对射流火形成和发展的影响。首先,搭建小型变压器油燃烧试验平台,分析受限空间射流火产生、发展、熄灭等阶段火焰形式;然后,改变变压器油的量,分析各阶段射流火形态的变化;最后,改变钢珠填充量,分析射流火形态。研究结果表明:沸腾液体蒸发蒸气爆炸(BLEVE)现象是喷射高度达到最高的关键点;减少罐内变压器油的充装量后罐内整体能量降低,这导致各阶段火焰高度降低,且各阶段火焰显现时刻出现延后;加入2.4 dm3钢珠后,罐底热阻增大,而钢珠表面的突起或凹陷为沸腾过程的气泡提供气化核心,降低液相过热度,强化传热效果,使火焰高度大幅降低的同时,将射流火出现时刻延迟52.91%。     

埋地燃气管道泄漏扩散过程数值模拟

为减少天然气输送过程因泄漏引发的安全问题,构建埋地燃气管道泄漏扩散过程的三维计算流体动力学(CFD)模型,研究管道入口压力、泄漏孔尺寸、泄漏孔形状和土壤孔隙率等各参数对泄漏量与扩散范围的影响,拟合埋地管道燃气泄漏量与各参数的经验关联式,并通过公开文献中的试验数据进行验证。结果表明:泄漏量与扩散距离都随着管道入口压力、土壤孔隙率和泄漏孔尺寸的增大而增大,管道直径和泄漏孔形状对泄漏量的影响较小;在设定管道入口压力为2.1和156 k Pa的条件下,拟合的经验关联式计算值与试验值的误差分别为7.18%和19.79%,证明关联式具有其有效性,可为计算埋地管道燃气泄漏量提供理论指导。     

基于撞击法的喷雾射流粒径研究*

为解决我国光学法仪器价格昂贵,操作复杂,在消防领域未能大范围应用的问题。基于撞击法的采样原理,提出新测试方法,并将其应用于消防领域喷雾射流现场测试。在不同的喷孔数量条件下,通过改变喷雾射流出口压力,观察并统计水雾携带的雾滴在载玻片上留下的印记,根据其直径和数量得出雾滴粒径的分布。研究结果表明:喷雾射流雾滴粒径值与平均直径预测模型的预测值和马尔文粒度仪测得的粒径值相近,水雾粒径随着出口压力的增大而减小,研究结果可为喷雾水枪性能测试和优化改造提供技术支持。     

非金属管道微小泄漏动力学数值模拟和试验对比

为了探索非金属输送管道泄漏规律,从数值模拟和试验两个角度,对液体PE管道发生泄漏前后管道内流体与泄漏口的流动状态进行了对比分析,为判定管道泄漏提供了依据。运用FLUENT软件针对PE液体管道泄漏,在不同孔径、不同压力下,构建管道泄漏模型分别进行仿真,分析不同泄漏情景下压力梯度的分布规律。同时在近似相同条件下进行PE管道两点泄漏模拟试验。结果显示:数值模拟与试验结果基本一致,泄漏孔处压力、流速均与管内初始压力成正相关;初始压力和孔径的增大,会导致管内压力下降速度上升,但最终会趋于稳定值。     

水平管分层流下微孔泄漏特性数值模拟和实验分析

在油气田开发过程中，通常采用气液相混输模式，管道受腐蚀等因素影响容易出现穿孔而发生两相流泄漏。为分析两相流泄漏特性，对管内常见流型分层流下的微孔泄漏特性进行数值和实验分析；采用VOF耦合Level set算法分析了不同影响因素下的气液两相泄漏特性，设计了1种管道泄漏收集装置，进行室内两相流泄漏实验，并验证了数值预测模型的准确性。研究结果表明:气液两相流经过管壁泄漏口时会发生相分离，泄漏特性受小孔方位、管路内外压差、气液相流速影响较大；泄漏口位于管路侧壁时的泄漏特性与其他角度下的泄漏特性有所不同，可用泄漏影响区内的气液分布进行解释；当泄漏口位于管路底部时，存在临界液相分流系数，当液相分流比小于此临界值时，泄漏流体为单相液体。VOF耦合Level set算法的数值方法可为管路泄漏量预测和相分离特性分析提供参考。     

沸腾液体膨胀蒸气爆炸滞止时间模型

为研究液化气体泄漏时发生沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)现象,基于杨-拉普拉斯公式及汽泡形成和成长的条件特性,应建立液化气气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间模型。根据泄漏气体的喉部泄漏特性,建立气体泄漏速度公式;依据泄漏压力容器内部气体比体积变化情况,建立压力容器内部比体积数学模型;基于气体泄漏速度公式及压力容器内部比体积数学模型得到液化气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间数学模型。结果表明,过热度足够高时,将使汽泡内部的饱和蒸气压强打破汽泡表面张力形成的势垒,汽泡破裂,发生蒸气爆炸现象,在汽泡形成和上升过程中,汽泡平均上升时间较长,实验结果验证了模型的有效性。     

高压天然气非恒定速率泄漏扩散数值模拟研究*

为保障天然气工业安全生产与运营,以某天然气储配厂为例,采用等效喷嘴和过程模型,利用FLACS软件对罐区高压天然气非恒定速率泄漏扩散进行数值模拟,考察环境风速及泄漏时间对气体泄漏扩散的影响。结果表明:储存压力为1.05 MPa的天然气储罐发生泄漏会产生欠膨胀射流,泄漏初期具有447.44 kJ的高动能,并在近场扩散起主导作用;在气体持续泄漏的200 s内,泄漏质量流量仅发生0.71 kg/s的变化,对泄漏扩散影响不明显,各风速条件下的泄漏会在动能稳定风场和浮力的共同作用下,使可燃气云体积及分布在一定时间内达到动态稳定状态,等效化学计量气云体积不再发生明显变化;质量流量会随着时间的增加变化会越来越明显,进行非恒定速率气体泄漏扩散的模拟,会更有利于现场情况的判断和处置;风速的增大与风向对扩散的影响成正比,与气云趋于动态稳定的时间、可燃气云分布及体积成反比。     

基于数值模拟的扇形水幕阻挡稀释氯气扩散的影响因素研究

在重气储罐区内设置喷射水幕是安全隔离、控制重气泄漏后扩散和减缓事故后果严重程度的重要措施之一。为此,利用计算流体力学(CFD)模型建立了氯气泄漏扩散模型,对扇形水幕阻挡稀释氯气扩散过程进行了动态模拟及影响因素分析,分别模拟了外界风速、水幕的喷射角度、水幕距泄漏源距离、水幕流量和水幕液滴直径等参数对氯气泄漏后扩散的影响情况。结果表明,合理地设置水幕能够有效阻挡氯气的扩散、缩短危险距离和减少危害面积。在大气稳定的情况下,外界风速、水幕的喷射角度、水幕距泄漏源距离、水幕流量等参数、水幕液滴直径是影响扇形水幕阻挡氯气扩散的重要因素。其中水幕距泄漏源距离和水幕流量2个因素对阻挡稀释效果的影响比较明显,水幕距泄漏源的距离越小,水幕的动量越大,阻挡稀释效果越好,水幕流量适中时效果最好,流量过大或过小阻挡稀释效果都要差一些。因此,合理设置相关参数有利于提高水幕性能,更加有效地降低氯气泄漏事故的后果。     

可喷射水幕的水马装置设计及参数分析

设计一种可以恒压喷射水幕的水马装置,用于危险化学品道路运输泄漏事故应急处置。建立了甲醇道路运输泄漏物理模型,利用计算流体力学(CFD)模型研究了扇形水幕和锥形水幕条件下的气云扩散特性,分析了不同供水压力、喷嘴安装角度等参数对水幕稀释性能的影响。研究表明:水幕可以有效阻隔气云扩散;在相同供水压力下,扇形水幕的阻隔稀释效果优于锥形水幕;稀释效率随供水压力的增大而增大,供水压力设定在0.3 MPa时比较合理;随着喷嘴安装角度的增大,水幕阻隔稀释效果下降。     

架空天然气管道泄漏事故后果数值模拟研究

针对架空天然气管道泄漏引起的火灾爆炸问题,采用事件树分析泄漏扩散引起的事故后果,并在数值模拟中着重分析了模拟数学模型的选择。在三种不同泄漏孔径、两种不同风速、两种不同运行压力条件下分别应用ALHOA软件对事故后果进行数值模拟,结果表明:泄漏孔径、运行压力与危害影响范围成正比关系;在闪火和蒸气云爆炸中,风速与危害影响范围成反比关系,而风速对射流火灾的热辐射范围基本没有影响。     

含硫输气管道泄漏扩散多气团叠加计算模型

为研究含硫气输送管道全管径断裂后的失效影响,提出管道泄漏后硫化氢扩散浓度的计算方法。将管道泄漏过程等效为多个瞬时泄漏气团等时间间隔的连续释放,考虑管道压力变化、风速对泄漏气团的质量、喷射高度的影响,基于高斯烟团模型,对泄漏气团扩散过程中变化的气体浓度进行叠加计算,建立任意时刻沿下风向硫化氢体积分数分布的计算方法。根据输气管道泄漏扩散规律,确定大气扩散参数、各气团质量和喷射高度等基本参数,并以含硫体积分数为10%的输气管进行实例计算。结果表明:地面空气中的硫化氢体积分数在管道泄漏后沿下风向先增大后减小,影响范围不断向下风向延伸;且管径、压力越大,硫化氢在地面的影响范围越广。     

喷射火的人工扰流脱火规律试验研究

通过专门设计的人工扰流脱火同步数据采集试验平台,对喷射火的脱火规律进行了研究,重点分析了扰流介质、扰流流量、入射距离及喷射火尺寸对脱火规律的影响.结果表明:扰流介质为空气时,人工扰流能够使微尺寸(0.1mm级别)喷射火产生脱火;对于小尺寸(mm级别)喷射火,将空气扰流中加入一定比例的CO2才能使其脱火,但较易熄灭;喷射火尺寸的增大使得脱火所需的扰流流量大幅增加,同时脱火距离也有所增大,但不同尺寸喷射火的脱火规律相似,脱火距离随扰流流量增加逐渐增加,之后趋于平缓,随入射距离增大而减小,直至无法脱开.