铸造工艺中蒸汽爆炸事故形成机制分析北大核心CSCD

为了揭示金属铸造工艺中蒸汽爆炸事故形成原因,建立了大质量熔融铝液遇水自触发爆炸反应模拟装置,研究了铝液-水爆炸体系的温度变化特征和冲击波传播规律,并对产物进行回收分析。结果表明:爆炸反应的触发与铝-水的相对质量比、水温等因素相关;爆炸越剧烈,产物粒径越小;爆炸场的最高温度为520 K,且冲击波超压衰减较快;现有条件下铝液碎化放热形成过热亚稳态水,短时间内快速汽化是爆炸事故发生的主要原因。     

大质量熔融铝液遇水爆炸效应评估

为揭示蒸汽爆炸灾害形成机制,建立了大质量熔融铝液遇水自触发爆炸反应模拟装置。根据反应特征和破坏程度,熔融铝液遇水爆炸反应可分为柔和爆炸、剧烈爆炸与猛烈爆炸等3种类型;基于爆炸相似准则,定量化描述了爆炸反应的冲击波破坏效应;热效应则来自冲击波绝热压缩和产物热交换耦合作用;从热力学角度来看,铝液与容器底面夹裹形成过热亚稳态水,可认为是爆炸反应的触发源。     

半封闭空间蒸汽爆炸的影响因素分析

为揭示工业中蒸汽爆炸的形成机制,设计半封闭条件下大质量熔融铝液遇水自触发爆炸模拟装置,应用高速摄像仪记录爆炸形成过程,分析铝液与水的相对质量、温度、容器材质及金属氧化物等因素对爆炸的影响。试验结果表明:半封闭条件下熔融铝液遇水爆炸反应存在较明显的爆炸临界条件和温度极限;润湿性较高的碳钢材质更容易触发爆炸反应;与非金属氧化物相比,水溶性高的金属氧化物对爆炸反应起明显的促进作用。     

深井铸造熔融铝泄漏遇水爆炸破坏影响研究

为深入理解熔融铝液遇水爆炸的机制,量化爆炸引发的破坏影响,从物理蒸汽爆炸和化学氧化反应爆炸引起的超压破坏,以及爆炸碎片飞行距离3个方面分别建立数据模型和计算分析,详细阐述不同计算量的熔融铝液遇水反应爆炸引发的超压破坏所造成的人员和建筑物损害,讨论不同抛射角度下爆炸碎片飞出距离所产生的影响范围,从而更加直观的认识爆炸带来的破坏影响。研究结果表明：熔融铝液遇水发生爆炸事故中,破坏性最大的是化学爆炸,其次是物理爆炸,最后是由爆炸引起的碎片抛射;且在相同的抛射初速度下,碎片以30°的抛射角飞出的水平距离最远。     

尿素合成塔爆炸事故机理的研究

尿素合成塔工艺条件复杂,体积庞大,内部物料状态复杂,需要在高温、高压下操作,国内外曾发生过几起著名的尿素合成塔爆炸事故,事故后果非常严重。工艺条件的复杂性加大了事故分析的难度,目前对事故原因众说纷纭。利用数值模拟软件,对尿素合成塔爆炸过程进行研究,对爆炸机理进行分析,对事故发生的原因进行探讨,为预防同类事故提供一定的依据。分析了顶部气相空间爆炸性混合体系的形成和爆炸过程,结合数值模拟得出关键点的压力变化和气相冲击波最终的压力,依据能量守恒推导出液相中冲击波的压力。利用数值模拟得出冲击波在液相中的传播速度和叠加的情况,综合反射、直接透射两部分冲击波进入液相的时间差,找到位于筒体底部的叠加点,冲击波在该处叠加造成筒体破裂,过热液体瞬间气化喷出,引发破坏更大的二次蒸汽大爆炸。     

硝基苯精馏再沸器爆炸事故机理研究

笔者借助实验方法,对硝基苯精馏再沸器爆炸事故机理进行探讨。研究了再沸器中焦化物和焦油这两种主要介质的热爆炸敏感性,认为焦化物的热爆炸敏感性远远超过焦油;通过研究工艺过程,得出爆炸性焦化物是由液面的频繁波动、加热控制错误及可爆物含量升高等原因引起的,过程中可能存在的爆炸触发能量种类主要为氧化热、分解热或者摩擦、撞击能;进一步分析得出了再沸器爆炸事故的机理及爆炸事故的发展过程,认为在触发能作用下,首先是干燥的裸露焦化物被引爆,其产生的爆炸冲击能量可能进一步触发部分焦油,导致二次爆炸;最后根据分析得出的爆炸物形成原因及引爆能出现的条件提出了相应的安全对策措施。     

气体密度和初压对炸药爆炸压力衰减的影响

为研究气体密度和初压对爆炸压力的影响,以球形装药为例,在LS-DYNA中模拟不同气体密度、环境初压和真空度条件的TNT炸药爆炸,分析空气冲击波的形成过程和衰减规律。研究结果表明：在爆炸初期冲击波的波阵面位于爆炸产物边界,产物压力与冲击波压力存在强耦合作用;随着爆炸产物自身压力下降,其膨胀速度减慢,冲击波开始与爆炸产物分离,当产物中心压力下降为环境初压时,冲击波与爆炸产物彻底分离,其后以空气冲击波的形式独立传播。降低气体密度可以通过抑制冲击波形成,大幅降低爆炸压力;减小环境初压则通过加快冲击波的衰减速度,也可以在一定程度上降低爆炸压力。相较于单独改变密度和压力,提高真空度对冲击波压力的减小效果更好;近真空环境下无法形成空气冲击波,爆炸压力衰减速度快。     

低压环境下固液混合燃料爆炸特性研究

为研究高原低压环境下固液混合燃料的燃爆特性及反应机制,利用20 L爆炸球测试系统,以铝粉-乙醚和铝粉-乙醚-硝基甲烷2种固液混合燃料为研究对象,开展环境初始压力对爆炸峰值压力、爆炸质量浓度下限及爆炸产物的影响趋势研究。研究表明：2种固液混合燃料的最佳爆炸质量浓度、爆炸压力和爆炸危险性随环境压力的降低而降低;与零海拔相比,在模拟海拔4 500 m处(57.4 kPa),450 g/m³固液混合燃料的爆炸压力降低了26.84%～30.80%,爆炸质量浓度下限提高了5～10 g/m³;随着环境压力降低,爆炸气体产物一氧化碳(CO)体积分数增加,二氧化碳(CO₂)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)体积分数降低;爆炸固体残余物主要为α-氧化铝(α-Al₂O₃)和铝(Al)。     

冷焦热水罐闪爆原因分析及安全对策

对两起事故原因类似的冷焦热水罐闪爆事故进行了分析。根据物理爆炸和化学爆炸发生的条件,确定了闪爆事故的爆炸性质为化学爆炸。根据化学爆炸发生的条件分析了2起闪爆事故的原因,分析结果表明,事故原因为冷焦热水罐液位下降造成空气进入罐内,与罐内的可燃气体混合形成爆炸性混合气,并被硫腐蚀的产物硫化铁自燃放出的热量引爆。最后提出设置氮封、水喷淋等安全对策以避免类似事故的再次发生。     

空中水下爆炸条件下泡沫铝夹芯板的消波吸能效应

为研究泡沫铝夹芯板在空中与水下爆炸条件下的消波吸能效应,建立空中与水下爆炸冲击有限宽泡沫铝夹芯板的全耦合模型,从爆炸冲击波的反射、透射、绕射及汇聚过程入手,对比分析爆炸冲击波在空气和水中的传播与衰减规律,探讨泡沫铝厚度对夹芯板消波效应的影响。结果表明,泡沫铝夹芯板对空中及水下爆炸均有较好的消波吸能效果;受冲击波绕射及板后汇聚影响,空气和水2种介质中的抗爆设防应以近距离为主;为增强消波效果及芯层的吸能效果,应优先选择芯层较厚的泡沫铝夹芯板。     

釜式反应器反应失控的温度与压力预测

釜式反应器因反应失控导致爆炸、火灾和有毒物料泄漏事故时有发生.对其反应失控内在规律的研究有助于采取针对性防范措施.本文从事故案例中分析和总结了化工生产中反应失控火灾爆炸事故的原因和事故特征.利用反应系统热量平衡原理和物料气-液相平衡原理,分别对间歇、半连续和连续式釜式反应器建立了反应失控所达到的最大温度和压力预测方法.结合釜式反应器的操作,应用此预测方法计算表明,半连续釜式反应器失控时继续加料,反应失控的绝热温升最大,连续和间歇釜式反应器次之,而半连续釜式反应器失控时停止加料绝热温升值较小;反应器内液体物料的蒸气压以比温升速度更大的速度上升.     

瓦斯体积分数梯度分布及柔性置障耦合作用下爆炸灾变范围研究

为探究柔性置障与瓦斯体积分数分布状态对瓦斯爆炸传播特性的影响,以瓦斯爆炸事故灾变范围变化为主要研究内容,从冲击波、高温火焰等主要因素展开分析.在试验的基础上采取数值模拟方法,研究了不同体积分数分布和置障耦合作用下瓦斯爆炸传播过程中压力、火焰、温度的变化特征.物理模型是截面为0.20 m x 0.20 m的水平矩形管道并加入薄膜隔段,设计9.5％-0 CH4、9.5％-3.5％CH4、9.5％-6.5％CH4、9.5％-9.5％CH4 4种工况.结果表明,隔膜障碍物使甲烷气体从高浓度到低浓度的条件下爆炸压力骤升,最大爆炸超压在隔膜后达到1.074 MPa,部分区域温度高达3 000 K.体积分数梯度差诱导瓦斯充分燃烧,反应速率升高,强化了柔性障碍物形成的激励作用,且有助于爆炸压力与火焰速度的提高,使瓦斯爆炸的受灾范围进一步扩大.甲烷体积分数在6.5％以下工况时在距爆源65 m附近的压力可达0.175 MPa,9.5％的工况时在距爆源100 m处的压力仍保持在0.3 MPa,超高压力和温度需要长距离才能下降至常压常温,促使灾变范围增大.研究揭示了在体积分数梯度分布条件下,瓦斯爆炸事故中柔性障碍物的激励效应导致灾变范围扩大的物理机制,对事故调查中确定爆炸冲击波的波及范围和事故应急救援重点区域、提高救灾方案可靠性具有理论和实际意义.     

漳州PX事故原因分析与影响计算

为了研究漳州PX事故原因及影响,预防同类事故的发生,收集了相关事故资料,通过照片简单介绍了事故现场爆炸情况;结合事故参数及实际情况对点火源、管道断裂原因进行了分析;同时,根据事故前检测到的管道运行记录计算氢气泄漏量,进一步研究爆炸产生冲击波对储罐区影响。结果表明,爆炸是由于存在残余应力的管道在测试中开裂,管内氢气快速泄漏,与断口摩擦产生静电火花引爆蒸气云;泄漏的229.7 t氢气爆炸对原料储罐的影响范围为427.03 m。鉴于爆炸位置与储罐区的距离远大于此,此次事故不会引发大规模泄漏爆炸事故。     

蒸气云爆炸模型在原油储罐火灾事故中的应用研究

本文分析了原油储罐的火灾爆炸事故特点,介绍了蒸气云爆炸模型中热辐射伤害模型以及TNT模型和TNO模型。选取蒸气云爆炸TNT模型以及热辐射伤害模型对10×104m3原油储罐泄漏事故形成的蒸气云爆炸进行后果定量分析,对事故产生的热辐射和冲击波对人员造成的伤害程度进行了对比分析,得出目标到爆炸源距离较近时热辐射对人员造成的伤害较大,目标到爆炸源距离较远时冲击波对人员造成的伤害较大。     

2009～2013年我国粉尘爆炸事故统计分析研究

基于2009~2013年我国粉尘爆炸事故统计数据,从事故发生时间、事故发生区域、企业经济类型、事故发生原因等方面对粉尘爆炸事故进行统计分析。结果表明,干燥季节是粉尘爆炸事故的多发期;金属粉尘,尤其是镁铝粉尘是粉尘爆炸事故的主要类别;生产场所环境不良是导致事故发生的重要原因。从落实企业安全生产主体责任、加强安全监管、加强法规建设和安全培训、严格追究责任等方面提出了预防和控制粉尘爆炸事故的对策建议。     

高速公路丙烷罐车爆炸事故的后果分析

本文针对公路丙烷罐车爆炸事故的实例,对事故发生的原因进行了分析.分析结果认为,事故属于沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE),事故对人员和财产危害包括3个方面:火球热辐射、爆炸冲击波超压和抛射碎片.本文介绍了这3种危害的数学模型和方法,并针对事故实例进行了分析和计算.结果表明,在事故发生现场100m范围内的热辐射可致人死亡或造成三度烧伤;冲击波超压在80m范围外会使玻璃破碎,但无人员伤亡;抛射碎片在334 m的范围内都可能对人体造成伤害.由此,可以得出火球热辐射是事故中最主要危害的结论.     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明：氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

工业粉尘爆炸事故危害因素的特点

工业粉尘爆炸事故自身所特有的危害特征是造成此类事故严重后果的重要原因之一。从粉尘爆炸基本原理出发,对粉尘爆炸产生的主要危害因素及其特点进行了深入分析,并给出了有针对性的防治建议,特别是指出了阻断冲击波与高温反馈环对预防粉尘二次爆炸的重要性,为我国工业粉尘爆炸事故防治提供参考依据。     

储罐硫腐蚀产物标志性气体的监测

含硫油品储罐内的腐蚀产物与油品中的活性硫反应生成硫化物,而此类硫腐蚀产物氧化自燃是导致储油罐发生火灾、爆炸事故的重要原因.通过试验考察了氧气体积比对硫腐蚀产物氧化自燃过程的影响,探索了铁锈模拟物在氧化过程中SO2气体的释放规律.结果表明:氧气浓度越高,硫腐蚀产物的自燃危险性越大;随着O2浓度增加,氧化反应中SO2的浓度越大,SO2气体析出速度越快,当氧化反应的温度为40℃时,SO2气体浓度达到最大.     

H型通风巷道瓦斯爆炸及泄爆过程模拟研究

为探究在H型巷道中瓦斯爆炸及泄爆过程中压力及风流流态的变化,运用Fluent对瓦斯爆炸冲击波破坏巷道正常通风的过程进行仿真模拟;对比分析爆炸前后巷道内CO2摩尔分数、温度及流体的运动方式,得到爆炸冲击波在巷道内的传播特征.研究结果表明:爆炸冲击波经巷道壁面反射后与正向冲击波叠加,增大了叠加区域的压力值;爆炸冲击波改变了...