易挥发性液体化学品在厂房扩散的数值模拟

摘要

随着我国工业化的快速发展，危险化学品的生产、使用及存储越来越多，特别在石油、化工等领域。同时，压力容器、储罐和压力管道的疲劳断裂，以及压力容器的操作失误等原因都会造成危险化学品的泄漏、相变及扩散，产生了越来越多的意外事故，给国家及人民的生命安全和财产带来了严重威胁，因此，对危险化学品的研究日益受到关注。
　　 实际上，在石油、化工厂中发生的许多事故都是加压或冷冻储存液体的意外泄漏。在短时间内发生闪蒸，使液态介质雾化，达到气液平衡。因此，影响危险化学品相变扩散的因素较多，机理复杂，研究这些影响因素对事故的预防和事故发生后的救援措施有重要的指导意义。
　　 本文使用CFD模拟了厂房中变风向对于危险化学品泄漏、相变及扩散的影响，考虑了液体发生相变时的蒸发潜热，分析了不同时刻的危害区域范围，应用DPM数学模型，数值预测了危险化学品在有限空间的温度场、速度场及浓度场的时空分布。研究表明:风向改变厂房中流场的分布。风向发生改变时，厂房内流场重新分布，流场的湍动强度也发生改变。
　　 同时，也分析了不同影响因素，如风速、风向、泄漏速率、当量直径及环境温度等对液体化学品相变扩散的影响，表明不同因素对CH3OH的扩散速率、危害区域等影响程度不同，它们相互作用，共同影响液体化学品的泄漏、相变及扩散。

目录

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 研究进展

1．3 本文主要研究内容和目标

第二章 相变扩散的数学模型及数值求解

2．1 甲醇的基本特性

2．1．1 甲醇的性质

2．1．2 甲醇的危害特性

2．2 数学模型

2．2．1 基本假设

2．2．1 控制方程

2．2 物理模型

2．3 网格划分

2．3 边界条件及求解计算模型

2．4 本章小结

第三章 变风向条件下的相变扩散研究

3．1 压力场及流动特点

3．2 速度场

3．3 浓度场

3．3．1 液体浓度场

3．3．2 气体浓度场

3．4 本章小结

第四章 相变扩散过程及影响因素研究

4．1 非稳态扩散过程

4．1．1 测量点浓度

4．1．2 气体浓度场

4．1．3 液体浓度场

4．1．4 温度场

4．1．5 危害区域

4．2 不同影响因素

4．2．1 风速影响

4．2．2 风向影响

4．2．3 泄漏速率影响

4．2．4 当量直径影响

4．2．5 温度影响

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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