SK型静态混合器中气液两相流流场的模拟研究

采用计算流体力学方法研究了SK型静态混合器中气液两相流的三维流场.结果表明,气液两相流体通过混合单元时湍动的增强而达到强化混合的效果,其中第1个混合单元的强化作用最强,之后沿轴向呈递减趋势,流体经第7个混合单元后混合湍动基本达到稳定;在混合单元中部区域混合效应较强烈.采用准数方程表征气液两相流压力降的关联式为:Eumix=0.737Re0.431lFr0.185g.     

受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m× 3 m × 2.5 m（长×宽×高）小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。     

受限空间水幕隔热阻烟性能的试验研究

为了研究消防水幕衰减火灾热辐射和阻隔火灾烟气蔓延的隔热阻烟特性,基于搭建的3 m×3 m×2.5 m(长×宽×高)小尺寸试验平台,开展大量实体火灾试验,研究水幕作用下空间温度分布特性以及烟气运动规律,并重点分析了喷头压力和喷头类型2种参数对水幕隔热阻烟性能的影响。结果表明:实施水幕分隔对火灾上层高温烟气具有明显的降温作用;实施水幕能够有效阻止火灾烟气的前期扩散;喷头压力越大,水幕的隔热效率越高,当喷头压力增大至0.6 MPa时,水幕的隔热效率可达70%以上;使用ZSTWC撞击式水雾喷头比ZSTM-AT式扇形水幕喷头更有利于形成均匀分布的水幕断面。     

消防水幕对有害气体阻隔效果的试验研究

为研究消防水幕对有害气体的阻隔效果,通过大型和小型2种尺度的试验,测定大型真实水幕对液化石油气的阻隔效果,并建立实验室小尺寸水幕模型,测定水幕对液化石油气、氯气、氨气、二氧化碳等气体的阻隔效果。此外,在小尺寸模型中,添加特定化学药剂测定水幕对氨气和氯气的阻隔效果。结果表明:消防水幕可以有效地阻隔和稀释有害气体;在水源中添加特定的化学药剂,可以有效地提高水幕阻隔和稀释的效果,阻隔效率达到90%以上。为消防部队今后处置化学事故提供切实可靠的数据支撑。     

水幕稀释阻挡泄漏LNG效果的数值模拟

水幕为LNG泄漏事故提供了高效、廉价的减灾方案,如何设计布置水幕喷头却缺乏科学的指导。利用计算流体力学对水幕和LNG之间的作用过程进行数学建模,再借助CFD软件模拟泄漏事故并求解。通过监测NG体积分数和展示流场图对水幕的作用机制进行分析,且探究了水幕距离等变量对水幕作用效果的影响。结果表明:扇形水幕与锥形水幕都可以有效阻隔和驱散LNG重气云,扇形水幕隔离危险区域的效果更好;在此事故情形中扇形水幕距离泄漏源9m时驱散效果最好,当距离过近时LNG重气云团易穿透扇形水幕,距离过远使得危险区域过大,不易控制;水幕压力对扇形水幕的驱散和阻挡云团的影响不明显;扇形水幕串联叠加可有效提高驱散及阻挡效率,扇形水幕并联会导致两个水幕作用重叠的区域的水幕阻挡作用被严重减弱。     

水幕对受限空间氨气扩散稀释阻挡效果的试验研究

对受限空间水幕稀释阻挡氨气泄漏扩散进行试验研究,考察了水幕压力、水幕喷头类型和水幕设置方向对水幕稀释阻挡效果的影响。结果表明,水幕可以有效稀释受限空间扩散的氨气,阻挡效率达到0.90左右。水幕压力越大,水幕对氨气的阻挡和稀释作用越大,水幕的稀释效率越高,水幕后氨气的体积分数越小,水幕的阻挡效果越好。受限空间内水幕设置为向下喷洒时对泄漏氨气的阻挡效果比水幕设置为向上时的阻挡效果好。扇形水幕比锥形水幕的阻挡效果稍好。     

消防水幕衰减火灾辐射热的理论研究

从消防水幕系统中水滴粒子与火焰辐射热的散射和吸收作用出发,建立水滴与火焰辐射的数学模型;通过计算机求解获得了不同条件下水幕的隔热效率;并定量计算了水滴的粒径、荷载强度和水幕厚度对水幕透射率的影响;同时,计算并分析了目标体瞬态温度和平衡温度的变化规律。为了验证理论模型的可靠性,进行了全尺寸的火灾实体实验,理论预测和实验的结果比较接近。笔者的研究结果对于优化消防水幕设计和改进系统的性能在理论和实践上都具有一定的指导意义。     

锥形水幕稀释丙烷泄漏扩散的数值模拟研究

采用CFD软件Fluent对有无水幕作用情况下丙烷泄漏扩散过程进行了数值模拟,探讨了上喷锥形水幕对丙烷扩散的影响,得到了不同情况下丙烷体积分数场、速度场分布,并在此基础上讨论了锥形水幕稀释丙烷泄漏扩散的机理.结果表明:无水幕情况下气体扩散稳定无湍流;水幕开启初期会形成较强的上升气流,随后在水幕周围较大范围造成逆时针流场,当水幕成型后,逆时针流场开始偏转,最终形成复杂的湍流流场;一部分丙烷被上升气流带到水幕上方与空气混合,另一部分丙烷穿过水幕或在湍流扰动下绕到水幕后方与后方空气混合稀释后向出口处扩散;开启水幕后,地面处丙烷体积分数下降非常明显,高处丙烷体积分数略有增加.分析得出锥形水幕稀释丙烷气云扩散机理:上喷锥形水幕在水幕附近形成较强湍流,加快空气流通速率,吸卷更多的空气到水幕处,与水幕处泄漏气体混合,同时湍流加强了周围流场流通速率,防止气体积聚,从而达到稀释气体的目的.     

降膜对喷淋塔吸收特性的影响

吸收液在喷淋塔内以液滴和降膜两种形式存在,为了深入考察降膜对喷淋塔吸收特性的影响,以多孔分布板代替传统的压力式喷嘴,实现了降膜和液滴流量的可控调节,结合喷淋塔流体力学特性和双膜理论,建立了液滴及降膜的传质模型,并进行了试验验证,通过定量计算,分别考察了喷淋量及空塔气速对降膜吸收速率分率的影响.结果表明:所建模型可以较好地模拟喷淋塔脱氨过程,相对误差小于4％;降膜吸收速率分率几乎不随空塔气速而变化,但随喷淋量增大而减小;当大量吸收液在塔内壁形成降膜时,要达到相同吸收率所需喷淋液量将更大.     

敞开空间水幕抑制阻挡非水溶性有害重气扩散的试验研究

通过室外水幕抑制阻挡CO2扩散试验分析了CO2泄漏时的体积分数分布,探讨了水幕压力、水幕到泄漏源距离、泄漏源高度对水幕抑制阻挡重气云扩散能力的影响,得到了不同初始条件下的水幕稀释效率.结果表明:水幕压力越大,抑制效果越好;泄漏源到水幕的距离较近时,CO2容易穿透水幕;泄漏高度低于水幕高度时,泄漏高度越高,水幕抑制效果越差.在此基础上得出了扇形水幕抑制阻挡重气云扩散机理,即向上喷射的扇形水幕是通过垂直向上的机械趋散作用、空气卷吸等将重气向上驱散,从而达到抑制阻挡非水溶性重气的目的.     

消防水幕衰减火灾热辐射的实验研究

通过全尺寸消防水幕衰减火灾热辐射实验,分析了火灾空间烟气温度的分布,探讨了喷头流量和压力、设置高度、喷头类型和布置方式对水幕衰减辐射热能力的影响,获得了不同工况下消防水幕的隔热效率.在此基础上,结合消防水幕的工程设计参数,揭示了消防水幕在不同的设置条件下隔热效率的变化规律.研究结果对于优化消防水幕设计提高隔热效率具有理论和实践上的指导意义.     

贮油罐区防火水幕模拟实验研究

本文通过对贮油罐区防火水幕冷态和模拟实验数据的分析比较,讨论了设计防火隔热水幕的形式方式,水幕喷头的结构选型等重要参数。     

水幕抑制重气云扩散的研究进展

在分析重气云危险性的基础上,指出了水幕抑制重气扩散的方法.对水幕的结构、影响因素和作用机理进行了阐述,对目前国外进行的实验进行了简单的描述,并对各类模型的优缺点以及基本原理进行了概括,最后指出了未来水幕抑制重气扩散的实验和理论研究方向.     

水幕稀释非水溶性重气影响因素的无量纲试验

以CO_2为对象,通过敞开空间水幕稀释阻挡CO_2扩散试验,分析了CO_2泄漏时的体积分数分布,对水幕稀释阻挡非水溶性重气扩散的影响因素进行了无量纲分析,主要针对泄漏源高度、泄漏源距水幕距离、水幕流量及泄漏流量进行研究,通过研究各影响因素推出了无量纲准数及水幕的稀释效率。定义了两个无量纲量:无量纲流量K=Q/q和无量纲距离Ω=H/L。结果表明:K不变时,随泄漏流量增大,水幕后CO_2的体积分数变大。泄漏流量相同时,测试点处CO_2体积分数随K增大而减小。泄漏流量每增加1 m3/h,为保持水幕后CO_2的体积分数不变,K需要增加0.25。当越接近0.6时,水幕后CO_2的体积分数越小,稀释效果越好。最后,基于无量纲分析结果,针对非水溶性重气泄漏扩散现场,提出了水幕设置建议。     

多层套管式换热器的传热过程分析计算

在传统套管式换热器的基础上,为了增加换热面积、扩大流量和强化传热,提出一种新型结构的多层套管式换热器,且对其结构、原理和特点进行概述;其次对这种换热器的传热过程进行分析简化,建立物理模型,确定传热过程的关系式;结合工程实际应用,选择冷热流体、结构参数和运行工况进行液-液和气-液换热计算,确定换热器的基本结构和应用场合。最后通过正交试验的方法,对套管表面加装直肋和螺旋翅片进一步结构优化,得到最佳的翅片的厚度、高度和间距,同时比较了在最优结构参数下换热器与传统管壳式换热器的传热特性,可供工程应用提供参考。     

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。     

胶带运输巷水幕抑制火灾烟气效率影响因素实验研究

针对胶带运输巷火灾时期有毒烟气蔓延严重威胁工作人员的生命安全问题,提出利用水幕阻烟法抑制火灾烟气传播,搭建小尺寸实验台研究水幕对矿井巷道火灾烟气的阻挡效果。通过分析火灾烟气的运移规律,测量温度分布、非水溶性火灾烟气体积分数的变化,检验矿井运输巷内设置水幕阻烟的有效性。实验结果表明:水幕开启后,其下游空间烟气体积分数降低,能够有效阻止火灾烟气的扩散;水幕远离烟气源、增加水幕层数、水幕向上喷射、喷头压力增大均能够提高水幕的阻烟效果。实验为矿井巷道等地下建筑的防排烟设计提供了思路,对火灾的救援与人员的疏散具有重要意义。     

水幕与排烟系统协作下隧道火灾烟气防控研究

为优化选择水幕和机械排烟系统作用下最佳防排烟方式，运用FDS数值模拟方法探究排烟速率和水幕与排烟口间距对烟流分布的影响，并对11组模拟工况下排烟效率和烟气特征参数变化规律进行研究。结果表明:20 MW的火源功率下，排烟速率为60 m3/s、水幕与排烟口间距为12.5 m时，排烟效率较高且烟气特征参数满足安全要求，考虑防排烟的有效性和经济性，可选其为最优防排烟组合方式。研究结果对防排烟系统的设计具有指导意义。     

导流式带压堵漏技术及应用

简要介绍了导流式带压堵漏技术的原理,对泄漏量大、泄漏压力高、泄漏介质具有危害性的泄漏实施带压堵漏,可采用导流式带压堵漏技术。应用该技术时,首先将泄漏介质导流至安全的地方,然后再进行紧固导流式带压堵漏器作业。因此在紧固导流式带压堵漏器作业时,作业人员可以少接触甚至不接触泄漏介质,在导流式带压堵漏器紧固作业完成后将其导流球阀关闭,即完成带压堵漏作业。     

脱硫生物膜滴滤塔固定化启动工艺特性研究

通过塔外接种挂膜和塔内启动实验 ,进行脱硫生物膜滴滤塔固定化启动工艺特性研究。在塔外接种挂膜过程中 ,将粉煤灰、拉西环、陶土颗粒作为挂膜载体进行了比较。试验结果表明 ,陶土填料具有较强的生物膜附着性 ,膜活性明显好于其他两种挂膜载体。采用陶土颗粒进行塔内启动实验结果表明 ,生物膜的生长在塔中经历适应期、动力学增长期和稳定期 ,循环液的Fe2 +的氧化速率与吸光度具有明显的相关性 ,同时 ,压力损失和pH也是作为挂膜启动完成的重要指标。挂膜 3天后 ,氧化亚铁硫杆菌的Fe2 +氧化速率趋于稳定 ,挂膜完成。连续运行一周后 ,Fe~(2 +)氧化速率保持在 0 .2g·L~-( 1)·h ~(-1),连续通入低浓度二氧化硫气体驯化后 ,脱硫率可达到 90 %以上。