危险化学品泄漏扩散数值模拟研究综述(211)
[4]JohnM.Simile.Detailedchemicalkineticmodelsforthecombustionofhydrocarbonfuels[J].ProgressinEnergyandCombustionScience29:599634(2003).[5]G.Loeffler,H.Herbier.,DoesCOBurninaFluidizedBed?ADetailedChemicalKineticModelingStudy[J].CombustionandFlame129:439452(2002).[6]蒋勇、邱榕.耦合详细反应动力学机理的碳氢燃料预混火焰结构数值预测[J].江苏大学学报,10071741(2002)02002204.[7]范维澄,王清安,张人杰,等.火灾科学导论[M].武汉:湖北科学技术出版社,1993,390391.[8]UMass,S.B.Pope,SimplifyingChemicalKinetics:IntrinsicLowDimensionalManifoldsinCompositionSpace.[J],CombustionandFlam,88:239264(1992).[9]RBender,TBlasenbrey,MassU.CouplingofdetailedandILDMreducedchemistrywithturbulentmixing[C].ProceedingsofTheCombustionInstitute28:101106Part1(2000).[10]ATNorris,SBPope.ModelingofextinctioninturbulentdiffusionflamesbythevelocitydissipationcompositionPDFmethod[J].CombustionandFlame100(12):211220JAN1995.[11]JNafe,UMass.ModelingofNOformationbasedonILDMreducedchemistry[C].ProceedingsofTheCombustionInstitute29:13791385Part12003收稿日期:20080925;修回日期:20081120第一作者地址:湖南省湘潭县金桂路消防大队电话:(0732)7801119危险化学品泄漏扩散数值模拟研究综述
朱毅1,刘小雨2(1.中国人民武装警察部队学院,河北廊坊065000;2.合肥市消防支队,安徽合肥230031)
摘要:对危险化学品泄漏扩散数值模拟的研究进行了综合。在总结、比较常见的几种经验模型和CFD模型的特点基础上,得出CFD模型的可靠性要优于经验模型,其中CFD数值模拟中湍流模型的选择和优化尤为重要。在此基础上,提出了危险化学品泄漏扩散数值模拟进一步研究的方向。关键词:危险化学品泄漏;扩散;数值模拟;优化
1引言近年来,随着我国经济的快速发展,对石油化工原料的需求也在逐年增加,由此导致危险化学品在生产、储存、运输和使用过程中事故频发,其中由危险化学品泄漏扩散而引发的火灾、爆炸和中毒事故占有很大比例。如2004年4月16日,重庆天原化工厂发生的氯气泄漏事故;2005年3月19日,京沪高速公路液氯泄漏事故;2006年12月5日,抚顺市100多t液态液化石油气泄漏事故;2007年2月25日,陕西临潼丙烯槽车泄漏事故等,这些事故都不同程度的造成了一定的财产损失和人员伤亡。深入研究危险化学品泄漏扩散规律可为风险评价、应急预案的制定和实施抢险救援提供技术支撑[1]。20世纪70年代美英等发达国家就开始对危险化学品泄漏扩散规律进行研究,我国自20世纪90年代也开始了这方面的研究,在国家八五 、九五 、十五 及十一五 项目的支撑下,取得了很大进展,并在事故预防及事故处理过程中得到了广泛应用。近三十多年来,关于危险化学品泄漏扩散规律的研究主要有以下三种方法:大规模现场试验、实验室研究和计算机数值模拟研究[2],而计算机数值模拟根据所采用的计算模型又分为经验模拟和计算机仿真模拟,计算机仿真模拟是当前危险品泄漏扩散规律研究的热点。在计算机数值模拟中,数值模型的选择在很大程度上决定模拟结果的可靠性和适应性。近二十年来,关于危险化学品泄漏扩散数值模型的研究主要有经验模型和CFD(ComputationalFluidDynamics)模型。2经验模型采用经验模型进行数值模拟是20世纪90年代研究危险化学品泄漏扩散规律的主要方法,所采用的数值模型主要有高斯模型、BM(BritterandMcQuaid)模型、SUTTON模型及FEM3(3DFiniteElementModel)模型等。由于影响泄漏扩散的因素很多,因此所有的这些经验模型都是建立在一定理想假设条件之上,也就限制了其适用范围。经验模型按其发展过程主要经历两个阶段:中性、浮性云扩散数值模型和重气云扩散数值352008年第12期消防技术与产品信息模型。2.1中性、浮性云扩散数值模型适用于中性、浮性云扩散的经验模型主要有高斯模型、SUTTON模型及FEM3(3-DFiniteElementModel)模型,其中高斯模型又分为高斯烟羽模型和高斯烟团模型。由于高斯模型没有考虑重力对气体扩散的影响,因此只适用于浮性云或与空气密度相差不多的中性云的扩散,但高斯模型提出的时间比较早,而且模型简单,易于理解,运算量少,因此应用比较广泛,如目前美国环境保护协会(EPA)所采用的许多标准仍以高斯模型为基础而制定[3]。SUTTON模型是用湍流扩散理论来处理湍流扩散问题的,适用于大规模长时间泄漏扩散,计算量少,但在模拟可燃气体泄漏扩散时误差较大。FEM3(3DFiniteElementModel)模型是三维有限元计算模型,于1979年提出,最初用于液化天然气(LNG)的突发性泄漏,也可用于模拟复杂地形条件下的气体扩散,获得了较好的结果,但其计算较为复杂。近年来,随着该模型的不断完善,已可处理毒性气体及可燃气体等许多重气云的扩散。2.2重气云扩散数值模型据劳动部统计,危险化学品泄漏事故造成的人员伤亡约90%与重气泄漏有关[4]。而根据以往事故统计,危险介质泄漏后多形成重气云团,其扩散行为与非重气云团有很大不同,主要包括重气云沉降、空气卷吸、云团加热和向非重气云团转变四个阶段。基于重气云与中性、浮性云扩散机理的不同,研究人员对于重气扩散采用了与中性、浮性云扩散不同的计算方式。最简单的是根据经验判断的唯象模型,而后是箱与相似模型,如DEGADIS(DenseGasDispersion)模型;较复杂的有根据浅层理论得到的浅层模型,如SLAB模型;BM(BritterandMcQuaid)模型是由一系列重气体连续泄放和瞬时泄放的试验数据绘制成的计算图标组成,适用于大规模长时间泄漏扩散,优点是计算量少,但精度一般;最复杂的则是三维流体力学模型[5,6]。由于重气泄漏事故的多发性和危害性,因此基于经验模型对各类重气泄漏扩散规律进行数值模拟是20世纪90年代前后研究的热点。但由于所有经验模型的建立都要作出一些理想化的假设,忽略了一些对危险介质泄漏扩散影响较为明显的因素,也就限制了模拟结果的适用性。相对而言,国外一些发展较为成熟的CFD软件近两年在研究危险化学品泄漏扩散规律方面却引起了研究人员的重视。3CFD模型利用CFD软件进行仿真模拟是近几年研究危险介质泄漏扩散的又一热点,FLUENT、CFX和PHOENICS作为三大计算流体力学软件[7],在研究危险化学品泄漏扩散方面均有应用[8~15]。基于CFD软件可视化能力较强,计算方法比较成熟,研究人员更多的是借助CFD软件从事危险化学品泄漏扩散计算机离线仿真模拟研究,并在实际应用中取得了较为理想的效果。对于绝大多数以加压或冷冻方式储存的危险化学品,介质泄漏后将以湍流形式进行扩散,因此利用CFD软件进行数值模拟时,湍流模型的选择在很大程度上决定模拟结果的可靠性。湍流模型作为CFD软件的重要组成部分之一,到目前为止,研究人员在模拟危险化学品泄漏扩散方面主要采用的湍流模型主要有标准k模型、RNG(RenormalizationGroup)k模型、Realizablek模型及SSG(SpezialeSarkarGatski)雷诺应力模型等,也有研究人员在现有两方程湍流模型的基础上作一些修改以满足特殊环境条件下危险介质扩散研究的需要,但缺乏这几种湍流模型之间定量化的比较。目前对于复杂地形和环境条件下气体扩散的研究方向主要有两个:一是用湍流统计理论进行研究,并改进现有的湍流模型。这是由于湍流流动本身的复杂性决定的,往往对一种流动十分有效的修正改进形式,而用于研究另外一种湍流流动时则存在局限性[16]。二是研究特殊环境条件,如大气湿度、稳定度等因素对危险化学品泄漏扩散的影响,应用比较广泛的是由美国环保署(EPA)和美国海洋与大气管理署(NOAA)共同开发的ALOHA(ArealLocationsofHazardousAtmosphere)软件[17]。事实上,无论对于CFD模拟还是改进现有的ALOHA软件进行数值计算,都存在一些无法解决的问题。应用CFD软件研究危险化学品泄漏扩散虽然能很好的解决复杂地形的问题,但无法解决大气稳定度、大气湿度对其扩散的影响。特别是对于以加压或冷冻方式储存的危险介质泄漏以后,要充分考虑其扩散过程中与地表之间热量的交换,包括空气的热传导、热对流甚至太阳的热辐射对介质扩散的影响。而应用ALOHA软件进行数值计算时,同样无法解决复杂地形所带来的问题。此外,对于诸如液氯、液氨等事故多发性介质的泄漏,由于该类气体的化学性质非常活泼,具有较强的腐蚀性和毒性,当发生泄漏时,与空气中的水分结合或自身聚合,放出大量的热,并形成气溶胶,其扩散特性同样受环境温度、压力、风速、大气湿度和释放源状态的影响很大。因此,目前危险化学品泄漏扩散数值模拟在很多方面还是比较理想化的研究。36朱毅等:危险化学品泄漏扩散数值模拟研究综述2008年第12期4结束语本文从经验模拟和CFD模拟两个方面总结了近三十年来危险化学品泄漏扩散数值模拟研究的现状,指出了当前经验模拟、CFD数值模拟所存在的不足。危险化学品泄漏扩散实时动态仿真模拟作为未来重要的研究方向之一,如何解决诸如复杂地形、大气稳定度、大气湿度等环境因素影响的一致性问题将在很大程度上决定数值模拟结果的可靠性和适应性。由于影响危险化学品泄漏扩散的因素较多,在考虑上述影响因素外,还应充分考虑泄漏介质的状态,而这一问题会随着湍流基本理论的完善而得到解决。参考文献:[1]任建国,鲁顺清.气体扩散数学模型在安全评价方面的应用[J].中国安全科学学报,2006,16(3):1216.[2]冯志华,聂百胜.危险气体泄漏扩散的实验方法研究[J].中国安全科学学,2006,16(7):1823.[3]丁信伟,等.可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述[J].化学工业与工程.1999,16(2):118122.[4]姜传胜,等.重气连续泄漏扩散的风洞模拟实验与数值模拟结果对比分析[J].中国安全科学学报,2003,13(2):813.[5]李萍等.公路隧道内危险物质泄漏扩散的研究[J].中国安全科学学报,2004,14(10):6468.[6]张江华,赵来军,吴勤.危险化学泄漏扩散研究探讨[J].中国安全生产科学技术,2007,3(1):811.[7]姚征,陈康民.CFD通用软件综述[J].上海理工大学学报,2002,24(2):137143.[8]SklavounosS,RigasF.Validationofturbulencemodelsinheavygasdispersionoverobstacles[J].JournalofHazardousMaterials,2004,A108:920[9]黄琴,蒋军成.液化天然气泄漏扩散模型比较[J].中国安全生产技术,2007,3(5):36.[10]陈建国,等.复杂地形下有害气体泄漏的模拟预测与输运规律[J].清华大学学报,2007,47(3):381384.[11]杨毅峰,等.基于FLUENT的气罐泄漏仿真计算[J].石油化工安全环保技术,2007,23(1):1820.[12]赵会军,等.罐区气体泄漏PHOENICS数值模拟研究[J].中国安全科学学报,2007,17(2):3943.[13]汪新.计算模拟建筑物对近源大气污染物扩散的影响[J].广东工业大学学报,2006,24(2):5155.[14]王东东,刘茂,李剑峰.FLUENT在公路隧道有毒气体事故泄漏扩散研究中的应用[J].安全与环境学报,2008,8(2):140143.[15]李振林,姚孝庭,张永学,等.基于FLUENT的高含硫天然气管道泄漏扩散模拟[J].油气储运,2008,27(5):濮阳市20万元装备灭火救援无线通信系统近日,河南省濮阳市消防支队(以下简称支队 )投入20万余元,购入1套无线接收设备、1部车载台和30部手持对讲机等无线通信及扩音设备,使灭火救援无线通信装备再上新台阶。战斗在火场一线的消防官兵要想了解火场情况和战斗状态,仅靠跑来跑去远远不能满足现代化灭火工作的需要。为保证一线官兵通信联络,提高灭火战斗的质量,近日,在经费紧张的情况下,支队新购进一批火场无线通信设备。为确保新购进的器材充分发挥作用,支队组织有关人员就电台的使用、保养方法进行了专业培训。支队要求:官兵要充分认识到无线通信对保障消防部队灭火救援工作任务的重要性,采取切实措施,强化无线通信装备管理,建立健全通信装备维护管理制度,制定无线通信器材设备管理制度,通信器材要实行定人使用和保管,手持台平时必须统一集中管理、放置、充电,保持待机状态,确保一旦出现紧急情况能立即启用。同时要求持机人员要熟悉器材性能和使用方法,正确使用和爱护通信器材,严格遵守操作规程,规范执机,妥善保管。结合无线通信设备的管理,支队要求司令部和基层各单位要制定现场指挥通信方案,指定专用通信频道,协调通信联络,及时接受火场指挥员指令,准确地传达指挥员的命令,有序地传递和沟通各种来自火场的信息,保障灭火救援现场通信联络的畅通。为确保火场通信设备的完好使用,支队决定结合执勤备战工作,开展定期或不定期的通信工作检查,并作为执勤备战检查的一项重要内容,及时发现和整改存在的问题。灭火救援通信设备的完善,为进一步提高部队作战指挥和快速反应能力,有效保证火场通信畅通,保证一线官兵安全将起到积极的作用。(小方)
外浮顶罐不同孔隙油气泄漏扩散数值模拟
化工进展CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2019年第38卷第3期
外浮顶罐不同孔隙油气泄漏扩散数值模拟
郝庆芳1，黄维秋1，景海波1，李飞1，方洁1，纪虹1，凌祥2，吕爱华1，2
（1江苏省油气储运技术重点实验室（常州大学），江苏常州213016；2江苏省过程强化与新能源装备技术重点实验室（南京工业大学），江苏南京211816）
摘要：开展外浮顶罐油气泄漏扩散机理及规律的研究对于保障罐区安全、降低环境污染具有重要的意义。针对
大、小外浮顶罐不同浮盘孔隙的油气泄漏扩散及其受风场的影响进行了数值模拟及实验验证。研究结果如下。①当风吹向外浮顶罐时，会在浮盘上方形成大尺度涡流，并在紧贴浮盘处形成从下风侧到上风侧的对称分布的
气流运移。②泄漏位置在浮盘上时，油气均紧贴浮盘从下风侧向上风侧运移；泄漏位置位于浮盘中间及下风侧
时，油气较容易扩散出去，而位于浮盘上风侧及两侧时，油气容易发生积聚，存在很大的安全隐患；风速增大
有利于油气扩散，但会使污染范围扩大。③泄漏位置在浮盘与罐壁之间的边圈缝隙时，油气沿着罐壁向浮盘上
方空间扩散，且扩散的程度为：浮盘两侧>上风侧>下风侧。④泄漏位置在浮盘中心、泄漏孔径为20mm时，正庚
烷体积分数为0.1%~1.7%，处在对应的爆炸极限范围之内；而孔径为6mm时，正庚烷体积分数在0.02%~0.26%，
汽油蒸气的体积分数在0.05%~0.65%，均未达到爆炸极限范围。因此，当泄漏孔隙较大时，出现爆炸危险的可能
性增大。研究成果进一步揭示浮盘上方气流运移规律及油气扩散传质机理，可为生产实践和油罐管理提供理论
指导，并进一步完善外浮顶罐蒸发损耗评价理论体系。
关键词：外浮顶罐；油气泄漏；油气扩散；传质机理；数值模拟
中图分类号：TE85文献标志码：A文章编号：1000-6613（2019）03-1226-10
Numericalsimulationofoilvaporleakageanddiffusionfromdifferent
有害气体运输过程中泄漏扩散的模拟与分析的开题报告
有害气体运输过程中泄漏扩散的模拟与分析的开题报告
一、课题背景及研究意义
随着化工产业的发展，有害气体的使用和储存也越来越普遍。在有害气体的生产过程中，由于操作不当、设备失效等原因可能会引发泄漏事故，如果这些有害气体泄漏到环境中，就会对周围居民的生命安全和健康造成威胁。
因此，对有害气体的泄漏扩散模拟及分析具有重要的研究意义和实际应用价值，可以为工程实践提供重要的理论指导和决策支持。
二、研究内容及方法
研究内容：本课题将在有害气体泄漏扩散过程中，建立数学模型，并采用计算机仿真方法，以分析气体泄漏的速度、范围等特征，探究气体泄漏扩散的规律。
研究方法：
1.收集相关文献，了解有关气体泄漏扩散的研究现状和研究成果，以及常用的数学模型和计算方法；
2.根据泄漏源特点和周围环境条件，建立数学模型，包括泄漏速度、泄漏源形状、环境温度、风速等因素，并使用计算机软件进行仿真计算；
3.对计算结果进行对比和分析，以掌握气体扩散的规律和影响因素，为有害气体防范和控制提供科学依据。
三、预期成果及应用价值
预期成果：通过模拟分析，深入了解有害气体泄漏扩散过程的特征和规律，为改进气体泄漏预测模型和防范措施提供参考。
应用价值：本研究结果可以在化工、制药等行业中应用，可以辅助开展相关安全评估，提高生产过程中有害气体的防控能力，保证生产场所的安全。同时，本研究成果也可以用于紧急情况应急预案和危险源防范方案的制定。
基于一种改进的高斯模型研究危险气体短时泄漏后扩散规律
第２９卷第１２期 ２０１３年６月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 以２９Ⅳ０．１２ Ｊｕｎ．２０１３ 基于一种改进的高斯模型研究 危险气体短时泄漏后扩散规律 江鸿宾 ，邓顺熙 ，郭庆妮 ，王 龙 （１．长安大学环境科学与工程学院，陕西西安７１００６４；２．兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州７３００５０） 摘要：有害气体短时间泄漏在生产生活中比较常见。安全阀、限压阀，或储气罐、输气管道的突然泄漏都可能导致 有害物质短时间释放。然而，目前主流的分别适用于瞬时排放和连续排放的高斯烟团模型和高斯烟羽扩散模型，由 于没有考虑实际的泄漏时间、开始泄漏时刻以及暴露时问这些必要参数，而并不适用以上这些情况。基于一种改进 的高斯扩散模型，以甲烷为例，动态模拟了大气稳定度和泄漏时间对地面甲烷浓度的影响。旨在为天然气管线风险 评估提供参考资料，预测危险气体可能造成的后果（影响的范围和程度），并给决策部门针对突发事件提供技术支持 和理论依据。 关键词：改进；高斯扩散模型；短时间排放 中图分类号：ｘ５１１ 在天然气、液化石油气等石油化工行业中，由于 操作失误或其他原因可能导致上述物质发生短时间 泄漏，并对周围居民和环境造成极大的危害¨ 。日 常生活中，由此类易燃易爆物质泄漏造成惨重损失 的案例在国内外屡见不鲜 Ｊ。因此，为了避免此类 事故的发生，有必要进行相应的风险评估工作。 目前用于风险评估的模型有很多，其中，高斯烟 团模型和烟羽模型由于简单高效和方法成熟而被广 泛运用，但高斯烟团模型和烟羽模型一般只适用于 瞬时泄漏和连续泄漏的情形 ．４ Ｊ，而多数情况下，泄 漏源的泄漏时间一般介于瞬时和连续之间，并非单 纯的瞬时泄漏或连续泄漏 Ｊ，因此研究泄漏源发生 短时间泄漏后污染气体的扩散规律来模拟实际泄漏 源泄漏情况，模拟结果将更真实可信。 基于高斯扩散模型的理论推导，研究在不同泄 漏时间和大气稳定度下，发生短时泄漏后的污染气 体扩散规律，并进行实例分析，模拟结果可为有关部 门提供技术支持和理论依据。 １ 模型理论依据及推导过程 高斯烟团的扩散公式为 引： ｄＣ：— 蚁ｐ｛＿［ ＋ …。ｘｐ （２７ｒ） ， ２ ： ２ｔｒｙ ［一 ］＋ｅ ｐ［一 ］｝ （１） 式中： 、 为ｘ，ｙ、：方向扩散标准差，ｍ；瓦为平 均风速，ｍ／ｓ；ｄＭ为在ｄｔ内释放气体的总质量，ｇ；Ｈ 为有效源高（排放高度与抬升高度之和），ｍ； 、Ｙ、＝为 空间点各方向的坐标，ｍ；其中， 为气体在时间ｔ内 的向下游传输的距离，标准差 是关于 的函数。 假定短时排放源释放的烟片是由无数个首尾相 接的小烟团叠加后的结果，则一段时间内泄漏源释 放气体的质量为： ｄＭ＝ｑ（ｔ‘） ‘（０≤￡‘≤ｔ，） （２） 式中：ｔ 为任一烟团释放的时间，ｓ；ｔｒ为烟团释放的 总时间，ｓ；ｇ（￡ ）为其释放率，ｇ／ｓ。 将（２）式代人（１）式并积分可得某一时刻，污染 物在扩散空间一点的浓度为： ｃ— ｅ 卜 岳］ｊ ｌ ｅｘｐ［一 ］＋ｅｘｐ［－ ］ｌ ‘ｕ ‘ｕ｜ ‘ｕ ｔ ｄｔ （３） 假定ｑ（ｔ ）为常数ｑ， 只与 相关，则（３）式 可以转换为： ｃ－ ［麦］．ｅｒｆｉｘ仇－ｕｔ］｝（ （４） ｃ＿ ［ ］－ｅｒｆ［ ） ＝ ｅｘｐ－．ｊ （一 ）｛［－ ｛卜 ［一 ２］｝Ｌ ＾ Ｊ Ｊ 其中：ｅｆｔ（ｘ）＝— ￣ｅｘｐ（一 ）ｄ，７ √仃 （５） ］＋２ ０， 。 （６）
苯罐泄漏的CFD数值模拟
苯罐泄漏的CFD数值模拟
李洁
【摘 要】苯是一种石油化工基本原料，可燃，有毒，致癌。一旦发生泄漏，后果十分严重。本文分别采用Fluent和DEGADIS模型模拟苯的泄漏扩散。研究结果可为泄漏事故的后果和风险评估的提供一定的参考。
【期刊名称】《安全》
【年(卷),期】2016(037)004
【总页数】4页(P25-28)
【关键词】Fluent;DEGADIS;泄漏;数值模拟
【作 者】李洁
【作者单位】北京市劳动保护科学研究所
【正文语种】中 文
石化企业生产、储存和输送着各种类型的危险物质如易燃、易爆、有毒、有害及有腐蚀性气体或液体等。通过高压容器、储罐、输送工艺管线的破裂等事故致使这些危险物质意外泄漏或释放，泄漏出来的物质可能会发生燃烧、爆炸事故或者对周围环境造成严重的污染，引起居民群体中毒甚至死亡。当前污染物扩散及其模拟研究大多针对重大事故。
事实上除了事故性的污染物泄漏扩散外，更常见的是污染物的中低度泄漏扩散，如泵、储罐和管线等工艺设备的破裂而引起污染物短时间泄漏。尽管在发生泄漏后能通过连锁等控制系统迅速控制泄漏事故而终止污染物泄漏过程，仍然会有一部分物料泄漏后向周围扩散并污染环境。
本文运用Fluent和DEGADIS模型模拟苯罐泄漏扩散，并作对比分析，研究结果可为泄漏事故的后果和风险评估的提供一定的参考。
1.1 模型简介
1.1.1 DEGADIS模型
DEGADIS模型由Arkansas 大学的Tom Spicer和Jerry Havens 最初开发，并被美国EPA以及气体研究所等单位资助和认可。
适用范围简介：
（1）瞬时（即发生在几秒钟）。
（2）连续地面（即持续几分钟与很少或没有变化在发射率）。
（3）连续喷射释放。
局限性简介：
使用该模型仅限于致密气体释放或液体泄漏，蒸发到密集的气体。模型的适用性取决于计算理查森数释放。DEGADIS 包括计算工具菜单下计算了理查森数。对于一个连续致密气体释放，理查森数大于32。对于一个密集的气体释放持久不超过几秒钟，大于700。
18万吨丙烷资源化利用项目8-储罐泄露扩散分析报告
炼化18万吨丙烷资源化利用项目
18万吨丙烷资源化利用项目
储罐泄露扩散分析报告
炼化18万吨丙烷资源化利用项目
1 / 30 储罐泄露模拟报告
1 引言
随着我国化学工业的迅猛发展，化工企业的数量和规模逐渐增大，生产、经营、储存、运输、使用以及销毁的危险化学品的数量快速增多，其中相当一部分是易燃、易爆、有毒、有害的化学品。这些危险化学品一旦泄漏，将会产生火灾、爆炸或中毒事故。这些事故不仅造成严重的人员伤亡和财产损失，而且往往还会引发社会恐慌，甚至会对人类的生存环境也造成了严重的危害。例如，2003年12月23日，重庆市开县高桥镇的特大井喷事故，造成243人死亡，65632人紧急疏散，经济损失9262.7万元。2004年4月16日，重庆天原化工厂的氯气泄漏爆炸事故，造成9人死亡，3人受伤，15万人紧急疏散。2005年3月29日，京沪高速公路淮安段的液氯泄漏事故，造成28人中毒死亡，350多人住院治疗，10000余人被疏散，经济损失2901万元。2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂爆炸事故，造成5人死亡、1人失踪、60多人受伤，更为严重的是引起水源污染。
因此在发生危险化学品火灾、爆炸或中毒事故时，为了避免引起较大的人员伤亡和财产损失，应对受影响区域的人员进行疏散。根据危险化学品影响区域的危害程度不同，分别采用不同的疏散方法，把受影响区域的人员有组织、有计划地迅速撤离到安全地区。若疏散范围太小，则位于危害地区的没有疏散的人员将会受到伤害；若疏散范围太大，则付出的代价又太高。因而如何根据危险化学品的泄漏情况和事故情景，确定合理可信的影响区域，是危险化学品事故疏散决策中需要解决的一个重要问题。
2 危险化学品事故的理论基础
2.1 危险化学品分类
危险化学品是指物质本身具有某种危险特性，当受到摩擦、撞击、振动、接炼化18万吨丙烷资源化利用项目
天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究
天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究
天然气是一种常用的清洁能源，被广泛应用于家庭、工业和交通等领域。然而，天然气管道泄漏和爆炸事故的发生仍然是一个非常严重的安全隐患，可能造成人员伤亡、财产损失以及环境污染。因此，对于天然气管道泄漏扩散及爆炸过程进行数值模拟研究是极为重要的。
首先，我们需要了解天然气泄漏扩散的基本原理。当管道发生泄漏时，高压气体会迅速从裂口中射出，形成一个高速喷射。气体在喷射过程中会与周围环境的气体混合，形成一个气体云。这个云的形状和扩散速度受到气体的物理性质、环境条件和泄漏口特征等因素的影响。
为了模拟天然气泄漏扩散过程，我们可以采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法。CFD是一种数值模拟方法，可以通过计算流体的运动和相互作用来研究液体或气体流动的物理现象。在天然气泄漏扩散数值模拟中，我们需要建立一个包含管道和周围环境的计算域，通过对流体流动方程的求解来模拟气体的流动和扩散过程。
在模拟过程中，我们需要输入一些基本的参数，如天然气的初始压力和温度、泄漏口的直径和位置、周围环境的温度和风速等。这些参数将直接影响到气体泄漏扩散的现象。通过调整这些参数，我们可以研究泄漏过程中不同因素的影响，并找出最有利于安全的操作方法。
此外，我们还需要考虑到天然气泄漏可能引发的爆炸事故。当天然气与空气形成可燃混合物，并且达到一定的浓度范围时，一旦有火源引燃，就会发生爆炸。因此，对于可燃气体的浓度分布和爆炸扩散速度进行数值模拟也是必要的。 在爆炸数值模拟中，我们需要考虑爆炸的燃烧模型和爆炸产生的冲击波传播。燃烧模型可以描述可燃气体的燃烧过程，包括燃烧速率、热释放和气体生成等。冲击波传播可以用于预测爆炸产生的冲击力对周围结构物的影响。
通过对天然气管道泄漏扩散和爆炸过程的数值模拟研究，我们可以得到以下几方面的结论和建议：
液化石油气球罐泄漏扩散的数值模拟
液化石油气球罐泄漏扩散的数值模拟
曲文晶;张来斌;马庆春
【摘 要】利用流体力学Fluent软件,对液化石油气球罐区泄漏扩散进行了数值模拟,主要研究不同风速和不同形状障碍物存在条件下扩散流场的变化规律.结果表明:风速影响扩散方向、距离、浓度以及扩散平衡时间；障碍物的存在改变了常规扩散轨迹、空腔区浓度积聚,且不同曲率的障碍物在介质扩散过程中所承受的外压不同.该研究结果对球罐区安全事故救援具有指导意义.
【期刊名称】《安全与环境工程》
【年(卷),期】2012(019)004
【总页数】6页(P119-124)
【关键词】液化石油气;球罐;泄漏扩散;数值模拟;Fluent软件
【作 者】曲文晶;张来斌;马庆春
【作者单位】中国石油大学机械与储运工程学院,北京102200;中国石油大学机械与储运工程学院,北京102200;中国石油大学机械与储运工程学院,北京102200
【正文语种】中 文
【中图分类】X937;TE82
球罐具有储藏量大、耗材少、占地面积小、基础工程简单等特点［1］，我国自1958年开始建造第一台球罐以来，球罐建设得到了飞速发展。目前，球罐广泛应用于石油、化工、冶金等部门。液化石油气（LPG）主要成分具有易燃易爆、相态易变等特点，一旦泄漏，体积急剧膨胀至约为液态的250倍［2］；同时在长周期的使用过程中，罐内液化气中的水、酸性物与球罐内壁发生反应，可对球罐内壁造成腐蚀，导致罐内介质泄漏，形成移动的危险源，遇火源可发生严重的火灾爆炸二次事故，对周围环境、人员、设备等造成巨大的伤害。例如：1998年3月5日18时50分，西安市煤气公司石油气储罐区发生液化石油气泄漏爆燃事故，造成直接经济损失400多万元，死亡12人，受伤20多人［3］。因此，为了控制液化石油气罐区事故，保证安全生产，需要从泄漏源头加以控制，通过掌握液化石油气泄漏的扩散规律，进而提出相应的事故控制措施。
目前，国内外对液化石油气泄漏扩散课题进行了大量试验研究和理论模型研究，如Thorney Island试验和Gaussian模型、Sutton模型等［4］。我国在重气扩散研究方面也取得了一定成果，例如：孟志鹏等［5］对危险重气在障碍物附近泄漏扩散的数值模拟计算模式进行了研究；陈庚等［6］通过模拟计算得到了不同倾斜角度对有毒气体扩散时间、扩散范围与质量浓度的关系。但目前所用的模型大多是在各种假设条件下提出的，与实际情况有较大的出入，很难真实准确地预测现实情况［7］。计算流体力学（CFD）方法通过建立各种条件下的基本守恒方程（质量、动量、能量及组分等），并结合相应的初始条件和边界条件，以及数值计算理论和方法，可模拟气体扩散的三维非定常态湍流流动过程，从而可获得复杂流场内各个位置上的基本物理量（如速度、温度、压力、浓度）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况［8］。为此，本文以CFD为基本工具，重点模拟在不同风速以及不同障碍物情况下，液化石油气球罐区泄漏扩散的时空演化规律，以为快速准确地确定液化石油气扩散的浓度范围、安全地进行人员疏散、减少事故损失提供依据。
《不同形式泄漏孔的高压氢气扩散规律研究》范文
《不同形式泄漏孔的高压氢气扩散规律研究》篇一
摘要：
随着高压氢气技术在各个领域的广泛应用，对其安全性能的探究变得尤为重要。本篇论文着重探讨了不同形式泄漏孔在高压氢气扩散过程中所表现出的规律。通过对多种形式的泄漏孔进行实验研究和数值模拟分析，为高压氢气的安全应用提供了理论基础和实践指导。
一、引言
随着清洁能源的快速发展，高压氢气因其高效、环保的特性受到了广泛关注。然而，高压氢气的安全泄漏问题也成为了关注的焦点。了解不同形式泄漏孔的高压氢气扩散规律，对于预防和控制氢气泄漏事故具有重要意义。本文旨在通过实验和数值模拟的方法，深入研究这一领域，为高压氢气的安全使用提供理论支持。
二、文献综述
在过去的研究中，关于氢气泄漏的研究主要集中在泄漏机理、泄漏速率以及泄漏对环境的影响等方面。对于不同形式泄漏孔的研究相对较少，尤其是对于高压氢气在各种形状和大小泄漏孔中的扩散规律，尚需进一步深入研究。
三、实验与数值模拟方法
（一）实验方法 实验采用了不同形状和大小的泄漏孔，包括圆形、矩形和不规则形状的孔洞。通过控制氢气的压力和流量，观察并记录了氢气在不同形式泄漏孔中的扩散情况。
（二）数值模拟方法
利用计算流体动力学（CFD）软件，建立了高压氢气在不同形式泄漏孔中的扩散模型。通过设定不同的边界条件和参数，模拟了氢气在各种情况下的扩散过程。
四、实验结果与数值模拟分析
（一）圆形孔洞
对于圆形孔洞，随着孔径的增大，氢气的扩散速度和范围也随之增大。同时，扩散速度与氢气压力的平方根成正比。
（二）矩形孔洞
在矩形孔洞中，氢气的扩散受到孔洞长宽比的影响。长宽比较大的孔洞，其扩散速度较快，但扩散范围相对较小。
（三）不规则形状孔洞
对于不规则形状的孔洞，由于形状的复杂性，其扩散规律表现出较大的差异。但总体上，其扩散速度和范围受孔洞表面积和连通性的影响。
五、结论与展望
本研究通过实验和数值模拟的方法，深入探讨了不同形式泄漏孔的高压氢气扩散规律。研究结果表明，不同形状和大小的孔洞对氢气的扩散速度和范围有着显著影响。此外，氢气的压力、温度以及周围环境等因素也会对扩散过程产生影响。这些研究结果为高压氢气的安全应用提供了重要的理论依据和实践指导。
液氢泄漏事故中氢气可燃云团的扩散规律研究
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液氢泄漏事故中氢气可燃云团的扩散规律研究
摘要：针对液氢生产、储存、运输过程中发生瞬时大流量泄漏的问题，对美国国家航空航天局进行的液氢泄放实验进行了数值模拟。采用非均相的混合模型，考虑气液相间速度滑移，对氢气、空气云团内部浓度、温度、密度等物理量的动态变化规律，以及可燃云团在竖直方向的扩散范围进行研究，揭示了可燃云团在开放空间的动态扩散行为，其扩散行为分为重气扩散、浮升扩散和被动扩散3个阶段。浮升扩散阶段为可燃云团扩散的最主要阶段，发生在停止泄放后大约8s的很短时间内，氢气浓度急剧下降，云团快速脱离地表并升高至约30m，在被动扩散阶段可燃云团扩散最慢，却占据大部分时间，即大约60s的时间，此阶段可燃云团维持在约40m的高空并且随风飘移。在风速较低的工况下，温差导致的低温氢气与空气的局部湍流相混合，是可燃云团扩散的主要动力。
液氢将逐步作为主流推进剂，广泛应用于发射空间站、载人登月、登陆火星和深空探测领域[1]。虽然液氢与其他推进剂相比具有显著优势，但其易扩散、可燃范围宽（4%~75%）、点火能量小（0.019mJ）的特点，使得其在贮存、运输、加注过程中存在严重的安全隐患，历史上曾发生过多次由液氢泄漏引起的安全事故[2-3]。因此，开展液氢泄漏扩散规律的研究，对于预防和避免火灾、爆炸事故发生，指导事故应急处置，降低人身和财产损失，有着重要的现实意义。
国内外研究机构开展了6组液氢泄漏扩散的实验研究[4-9]，其中美国国家航空航天局（NASA）进行的大流量瞬时泄放实验，英国健康与安全实验室（HSL）进行的小流量连续泄放实验，具有较强的代表性。NASA于1980年在白沙试验基地（WSTF）进行的液氢泄放实验，获得了液氢池的大小和测点的氢气浓度等数据，以及可见云团的动态扩散过程[5，10]，但是该实验并未获得远场（监测塔之外）的氢气浓度场。2011年，HSL在山谷中进行了14次液氢泄放实验，来模拟液氢储罐在转注过程中连接软管的泄漏事故[8]。与其他实验不同的是，部分实验中发现了液氢池附近空气组分（氧气和氮气）的凝华现象，在4次点燃实验中也得到了火焰速度、热辐射通量等数据，但该实验同样仅获得了2
6重气扩散的数值模拟
重气扩散的数值模拟Ξ
魏利军ΞΞ张 政 胡世明(国家经贸委安全科学技术研究中心)(北京化工大学)吴宗之(国家经贸委安全科学技术研究中心)【摘 要】 易燃易爆有毒物质泄漏事故常形成比空气重的气云,国外已开发了大量不同复杂程度的重气扩散模型,其中数值模拟已成为快速发展的领域。本文综述了重气扩散的湍流模型;还描述了数值模拟的计算方法及其准确性;最后分析了目前存在的问题,提出了今后的发展方向。【关键词】 重气扩散 湍流 CFD 数值模拟1 引 言在化工、石油、石化、天然气及其它行业中,生产、储存和使用着各种类型的有害物质,包括易燃易爆及毒性气体和液体。当这些有害物质释放到大气中,常常形成比空气重的气云。当前,对于重气扩散的数学模拟方法在危险评价领域已成为一种重要的工具。迄今为止,国外已开发了大量的各种类型的重气扩散模型,包括箱及相似模型、浅层模型和三维流体力学模型。20世纪70年代以来,随着计算机的普及和计算能力的不断提高,加上近似计算方法,例如,有限差分法、有限元法、有限体积法等的发展,基于数值计算的计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)方法形成并得到了迅速的发展。正是England等(1978年)触发了采用CFD方法模拟重气扩散的三维非定常态湍流流动过程[1]。这种数值方法是通过建立各种条件下的基本守恒方程(包括质量、动量、能量及组分等),结合一些初始和边界条件,加上数值计算理论和方法,从而实现预报真实过程各种场的分布,例如,流场、温度场、浓度场等,以达到对扩散过程的详细描述。用这种方法就克服了箱及相似模型中辨识和模拟重气的下沉、空气的卷吸、气云的受热等各种物理效应时所遇到的许多问题。另外,该法具有模拟除平坦均匀地形以外更复杂情形的能力。这种基于Navier-Stokes方程(下称N-S方程)的完全三维的流体力学模型的预测方法,至少在原理上,具有内在的能力可以模拟所有重要的物理过程。笔者就欧拉坐标系下重气扩散三维流体力学模型的湍流模拟进行了详细描述,同时描述了数值计算方法及其准确性。本文将不涉及更为复杂的两相喷射扩散问题,其相关问题的评述可参考Bricard与Friedel[2]的论文。2 重气扩散的湍流数值模拟通常,重气的输送与扩散发生在大气边界层内,尤其是靠近地面的底层,即近地层。大气边第10卷第2期2000年4月 中国安全科学学报ChinaSafetyScienceJournal Vol.10No.2Apr.2000