基于微积分的LPG和CNG喷射火模型建立和三维数值模拟

由液体和气体泄漏引发的喷射火灾事故屡见不鲜,而现有的喷射火模型却有诸多缺陷。将喷射火形状近似为圆锥,鉴于液体和气体的泄漏速度随压强和温度均有变化、点源离地面会有一定高度、风速对火焰倾角也有影响、圆锥喷射中心线上每个点源对目标的热辐射均不同等实际情况,新建液体和气体扩展半径的计算方法,引入风速对火焰高度和火焰偏角的作用,比较AGA法和Thornton模型,发现AGA法更加符合实际,再利用微积分原理建立三维点源喷射火模型,展示火焰形状对目标的影响,从而得出热辐射的最终危险性。最后以LPG和CNG储罐喷射火事故为例进行对比验证,首次模拟出喷射火的形状,更清晰准确地展示了目标入射热辐射通量随目标点位置的变化和危险范围,可为火焰阵面处的消防安全决策提供参考。     

螺旋型垂直筛板布气的喷射鼓泡脱硫除尘塔的研制和性能

研制了一种中试规模的螺旋型垂直筛板布气的喷射鼓泡脱硫除尘装置,具有螺旋型布气、环流布气、气动搅拌等特点.装置中特有的螺旋型气室是由两块按阿基米德螺线设计的垂直筛板围成,有结构简单紧凑、开孔面积大、不容易堵塞、气速稳定等优点.对中试规模装置进行了压降和湿法脱硫除尘实验.结果表明:空塔与喷射鼓泡运行时装置各部分压降随气量增加而增加,喷射鼓泡运行中控制"临界液位差"约170mm,当气量为1856m.3h-1时,塔总压降为3.37kPa;脱硫效率随鼓泡层高度和气动搅拌器旋转速度的增加而升高;当石灰石浆液浓度上升时,pH升高,有效脱硫时间延长;pH是控制装置脱硫效率的关键,pH=5.35时脱硫效率可达70%,pH为6～7时脱硫效率保持在80%以上;当烟气中含尘浓度大于304mg.m-3时(粉尘粒径小于50μm),除尘效率可达91%以上;该装置脱硫、除尘效率高,塔体高度较低,结构紧凑,具有很好的应用前景.     

基于FDS的天然气集气站分离器喷射火特性仿真研究

天然气集气站火灾事故对集气站安全生产构成严重威胁,研究集气站内关键设备泄漏引发的火灾特性具有重要意义.基于大涡模拟(Large Eddy Simulation)数值方法,针对分离器内介质成分、相态等参数特殊性,采用火灾动力学模拟软件FDS建立集气站卧式气液分离器喷射火模型,对分离器典型泄漏孔径下的喷射火进行数值仿真,研究其火焰几何特性、火场温度及热辐射特性.结果表明,随分离器泄漏孔径的增大,喷射火火焰长度及火焰最大宽度也相应增大.大、小两泄漏孔径的喷射火在充分燃烧区域火焰最高温度分别为1 525 ℃和1 065 ℃.大孔径泄漏的喷射火热辐射值明显高于小孔径,并由于湍流浓度脉动的作用导致热辐射值波动较大,喷射火火焰轴向对称面与相距1.5 m的侧平面上测点热辐射峰值之比与泄漏孔径成正比.根据模拟结果,定量分析了两泄漏孔径下喷射火的危险距离,并提出相应的事故控制措施.     

耐火保温的新型复合材料

正近年来,我国成为世界上建筑业发展最快的国家之一,预计2014年我国的保温材料将占到全球保温材料市场的29%,是世界上保温材料需求最多的国家。上世纪80年代,国外科学家通过对酚醛树脂及其制品进行研究,发现它们具有突出的难燃、无烟、无毒特性(简称FST特性),制成的酚醛泡沫的难燃程度比聚苯乙稀泡沫和聚氨酯泡沫要好。厚度仅30mm的PF平板经受1700℃火焰喷射10min后,仅表面略有炭化却烧不穿,既不着火也不散发浓烟和毒气。     

聚能射流引爆柴油的试验研究

为了掌握聚能射流引爆车辆油料的物理过程及其火球特征参数,以获取影响爆炸后果的因素,最终实现抑制爆炸后果的目的,进行Φ40 mm聚能装药引爆柴油的试验。采用高速照相机、红外热成像仪分别记录引爆柴油过程和柴油火球的温度参数。试验结果表明:引爆柴油瞬间会使油箱内发生蒸气爆炸,若油箱内未形成空气对流,则燃烧火焰在20 ms内自动熄灭;若引爆过程中油箱发生破裂,油蒸气与液滴将喷射出来,与空气混合形成喷射火,并产生液雾燃烧,其火球表面最高温度超过1 000℃。在液相区引爆形成的火球的温度只有482.6℃,远低于在蒸气区引爆产生的火球的温度。对油箱进行加固防止产生除弹孔外的其他裂口,以及避免聚能射流引爆油料蒸气区,均能有效抑制爆炸后果。     

磷矿与石灰双循环脱硫的工艺性能

采用磷矿、石灰2种脱硫剂在同一吸收塔中完成2次循环4次吸收的过程.吸收塔的下部为第1级循环,采用环栅式喷射鼓泡塔,以磷矿为脱硫剂,磷矿吸收SO2后加适量浓硫酸制成磷肥,以减少烟气脱硫除尘的运行成本.吸收塔上部为第2级循环,在传统的喷淋和浮阀板技术上进行了改进,以石灰为脱硫剂,以解决第1级循环中因磷矿所含脱硫成分少于石灰而导致的脱硫效率较低的问题,保证了较高脱硫效率.结果表明,塔的压降、脱硫剂的pH值是影响脱硫效率的关键因素,在第1级循环中磷矿浆液pH值在4.5～3.5时,脱硫效率趋于稳定;通过调整石灰水的pH值可使整个工艺脱硫效率达到80%.     

喷射负压水淋浴除尘在电熔镁砂冶炼中的应用

电熔镁砂在烁制过程中,产生大量直径小于50μm的高温MgO粉尘随CO2气体逸出,严重污染环境.国内生产的各类除尘设备对这种特殊情况除尘效果较差,利用喷射管及水淋浴等设备组成的新型除尘系统,使用效果很好.     

油罐喷射火燃烧模拟

针对由一定压力的单相或两相介质泄漏或压力泄放系统排放引起的喷射火,利用gambit生成计算区域网格,得到相应的计算模型.再利用Fluent软件中的离散相模型计算气体流动,采用Realizable k-epsilon湍流模型和部分预混燃烧模型来预测燃料的燃烧,模拟了戊烷燃料燃烧和湍动多相流场,给出了燃烧速度矢量、温度和组...     

氢气泄漏后燃爆风险研究现状综述

综述了高压氢气泄漏后相关燃爆事故及行为研究现状,总结了泄漏自燃、喷射火、气云爆炸等典型燃爆行为的研究现状、方法及结论,探明了典型氢泄漏后燃爆事故的关键控制参数,提出了现有高压氢气泄漏后燃爆风险实验及数值模拟研究存在的不足,并结合实际氢能场景,从实验尺度、初始条件、边界条件等方面对未来的研究方向进行了展望。     

LNG全容罐安全阀尾管设置研究

针对LNG全容罐罐顶安全阀尾管排放气被点燃后产生的喷射火热辐射,可能导致全容罐开裂、坍塌等事故情况,分析确定安全阀尾管高度及排放方向是火灾热辐射影响范围的重要因素,通过采用DNV PHAST软件进行16×10~4 m~3全容罐罐顶安全阀释放可燃气云扩散影响及喷射火热辐射影响模拟计算,确定安全阀尾管高度15 m,垂直排放时能够满足相关安全要求,为LNG全容罐安全阀尾管高度优化设计提供了一种模拟计算方法。