LPG儲罐在火災(zāi)環(huán)境中熱響應(yīng)的數(shù)值模擬.pdf

1、液化氣儲罐火災(zāi)爆炸事故是液化氣生產(chǎn)、運輸、儲存過程中常見的事故。引起這樣的事故的重要原因之一是液化氣儲罐受到外部火災(zāi)侵襲后，儲罐內(nèi)部壓力升高，儲罐壁面強度下降，造成儲罐破裂引起的火災(zāi)爆炸或者中毒事故。本文對液化氣儲罐在火災(zāi)條件下的熱響應(yīng)行為過程進行研究，能夠為預(yù)測、預(yù)防和控制事故提供一定的理論依據(jù)。 本文研究中，以LPG儲罐作為研究對象，建立了在火災(zāi)侵襲情況下，LPG儲罐熱響應(yīng)過程的物理模型和數(shù)學(xué)模型。用RNGκ-ε湍流模型描述

2、流體湍流流動，用VOF模型處理兩相流動，用UDF添加質(zhì)量方程和能量方程源相的方法處理在熱響應(yīng)過程中氣液兩相的質(zhì)量能量變化情況。 應(yīng)用CFD軟件FLUENT對LPG儲罐處于兩種不同火災(zāi)(池火和噴射火)條件下的壓力、壁溫以及內(nèi)部介質(zhì)溫度的熱響應(yīng)過程進行了三維數(shù)值模擬。在模擬過程中，根據(jù)本身的物理模型和數(shù)學(xué)模型特點，提出了一些假設(shè)。將模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了對比，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相吻合。通過改變計算模型的邊界條件和初始條件，本模型可

3、以模擬在兩種類型火災(zāi)環(huán)境下，不同尺寸，不同充裝率，不同火焰溫度，不同壁厚和不同火焰包圍程度下等情況的LPG儲罐熱響應(yīng)過程。 將影響儲罐熱響應(yīng)過程的主要因素作為考慮對象，分別在兩種火焰條件下，對比不同充裝率、不同外部火焰溫度、不同壁厚以及不同火焰包圍程度對儲罐壁溫度、內(nèi)部介質(zhì)溫度和壓力響應(yīng)的影響。 儲罐的充裝率越高，儲罐的壓力響應(yīng)越快，內(nèi)部介質(zhì)溫度響應(yīng)越慢，失效時間越短。85％充裝率儲罐的壓力響應(yīng)幾乎是20％儲罐的2倍；儲

4、罐外部火焰溫度越大，儲罐的壓力、最大壁溫和內(nèi)部介質(zhì)溫度響應(yīng)越快?；鹧鏈囟葘Ρ跍氐挠绊戄^為顯著，火焰溫度變化100K，最大壁溫也變化100K左右；儲罐壁厚對壓力、最大壁溫和內(nèi)部介質(zhì)溫度都有很大影響，壁厚增大，三種變量的響應(yīng)都減慢。外部的火焰包圍程度越大，儲罐壓力和內(nèi)部介質(zhì)溫度的響應(yīng)越快，對最大壁溫響應(yīng)沒有影響。 與池火作用時比較，噴射火引起的儲罐熱響應(yīng)更快，達到相同壓力、溫度值時需要的時間更短：但是當(dāng)儲罐的壓力、壁溫相同時，池火條