液氨泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬及疏散研究.pdf

1、隨著“十二五”經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的發(fā)展實(shí)施，化工行業(yè)成為了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)行業(yè)，具有著重要的地位和作用。絕大多數(shù)化工企業(yè)內(nèi)都設(shè)置有液氨儲罐，儲罐內(nèi)的氨是在高壓狀態(tài)下以液態(tài)形式密封儲存的。經(jīng)過長時間的運(yùn)行，壓力儲罐在儲存介質(zhì)的電化學(xué)腐蝕、內(nèi)部高壓、外部操作破壞的共同作用下極易發(fā)生儲罐泄漏事故，泄漏的氣體往往會導(dǎo)致周圍的人員急性中毒或者死亡，甚至可能引起火災(zāi)及爆炸的危險。為此國內(nèi)外學(xué)者針對氨氣泄漏擴(kuò)散進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和數(shù)值模擬工作，主要的研究方向是

2、泄漏口大小、泄漏口形狀、儲罐壓力、大氣穩(wěn)定度、障礙物等因素對氨氣擴(kuò)散的影響，但是氨氣在擴(kuò)散的過程中相變的研究一直是該研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。此外，關(guān)于液氨儲罐發(fā)生泄漏事故后的應(yīng)急疏散也是該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　本文針對液氨儲罐泄漏事故，采用數(shù)值模擬的方法研究不同因素對氨氣擴(kuò)散的影響。主要工作和結(jié)論如下：
　　本文基于 FLUENT軟件建立液氨儲罐三維全尺寸模型，模擬了風(fēng)速、風(fēng)向、障礙物對氨氣擴(kuò)散的影響。氨氣在泄漏口附近由于受到罐

3、內(nèi)壓力的作用呈水平擴(kuò)散，并且隨著時間的推移向下風(fēng)向擴(kuò)散的距離逐漸增大；氨氣在遠(yuǎn)離泄漏口時由于密度小于空氣密度而受到浮力的作用，呈現(xiàn)顯著地上揚(yáng)。在不同風(fēng)速下，氨氣在Y軸上的擴(kuò)散距離隨著風(fēng)速的逐漸增加由大變小，因此，風(fēng)速可以加劇氨氣向下風(fēng)向的擴(kuò)散速度增大氣體擴(kuò)散的影響區(qū)域，也可以加劇氣體在大氣中的稀釋速度，防止了氨氣在擴(kuò)散過程中濃度的堆積。在不同風(fēng)向下，氨氣在風(fēng)向與儲罐泄漏口水平時由于動力的作用將沿著垂直于泄漏口的方向進(jìn)行擴(kuò)散；在遠(yuǎn)離泄漏口

4、一定距離后由于浮力和風(fēng)力的作用主要沿著平行于泄漏口的方向進(jìn)行擴(kuò)散，即順著風(fēng)向進(jìn)行擴(kuò)散。氨氣向下風(fēng)向擴(kuò)散的速度和影響區(qū)域由于有障礙物存在明顯減??；正前方的氨氣一部分順著障礙物邊緣向兩側(cè)蔓延擴(kuò)散，一部分在障礙物正前方產(chǎn)生回流進(jìn)行反方向擴(kuò)散；障礙物上方的氣體攀爬過障礙物后繼續(xù)向下風(fēng)向進(jìn)行擴(kuò)散并且伴隨有上揚(yáng)現(xiàn)象。
　　基于 FLUENT軟件開發(fā)了液氨蒸發(fā)相變模型，通過軟件用戶自定義功能（UDF）導(dǎo)入到模擬計(jì)算中，模擬了液氨蒸發(fā)相變過程，將