综合管廊水气共舱情况下燃气爆炸对同舱管道影响的研究

综合管廊“水气共舱”情况下,若燃气管道泄漏引发爆炸,可能导致同舱给水管道失效破坏。为研究燃气爆炸对同舱管道的影响,采用由非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究燃气爆炸作用下同舱管道应变、应力、振动速度及位移变化情况,依据椭圆化失效判定标准,对管道壁厚、内压、弹性模量和屈服强度等4类影响因素进行定量分析。结果表明:燃气爆炸作用下,同舱管道椭圆度与管道壁厚、内压、弹性模量和屈服强度整体均呈现负相关,屈服强度对同舱管道椭圆度影响最小,均低于临界无量纲椭圆度3%;当影响因素变化率由2.5%增加至15%时,管道壁厚与弹性模量对同舱管道椭圆度影响程度较高,管道内压与屈服强度对同舱管道椭圆度影响程度较低。研究结论可为综合管廊“水气共舱”规划设计和相关规范完善提供参考。

多种材质障碍物对甲烷-氢气预混燃气的促爆影响

选取3种不同弯曲强度障碍物进行氢气-甲烷混合气体爆炸影响实验研究,以探究不同环境下的促爆危险性。实验过程中采集爆炸管道内火焰图像以及上下游压力。通过分析火焰图像以及爆炸压力数据后发现,爆炸后膨胀燃气推动流场加速在障碍物后方产生涡流,流场在不同材质障碍物后产生不同的涡流强度,导致燃气后期火焰峰值速度差异以及管道内爆炸超压差异。实验证明了促爆强度与障碍物材质的相关性。在本研究中,促爆强度与障碍物弯曲强度成正比,在氢气加入后,燃气基础反应加快,3种材质障碍物管道内爆炸压力峰值开始产生明显差异。通过上述结果可以得出,环境内障碍物以及粗糙壁面会影响燃气促爆效果,由于材料本身特性影响而产生差异,并且这种差异受燃气自身燃烧速率的影响。

通风状态下综合管廊燃气管道小孔泄漏扩散模拟研究

为揭示多因素影响下的综合管廊复杂受限空间燃气随时间的扩散集聚特性,利用Fluent软件模拟常态机械通风下不同泄漏口朝向、泄漏口位置、管道压力、泄漏口孔径及形状的燃气浓度分布特性。结果表明:泄漏口朝向对泄漏甲烷初期分布具有重要影响,泄漏口竖直向上、泄漏口竖直向下朝向泄漏甲烷主要分布于管廊中上部区域;泄漏朝向壁面水平距离较远一侧、泄漏朝向壁面水平距离较近一侧泄漏甲烷主要分布于管廊中下部区域;泄漏报警触发时间随泄漏口朝向呈非对称分布,报警触发时间从短到长依次为泄漏口竖直向上、泄漏口竖直向下、泄漏朝向壁面水平距离较近一侧、泄漏朝向壁面水平距离较远一侧,泄漏朝向壁面水平距离较远一侧为廊内最不利泄漏口朝向。综合管廊顶部进风口存在通风滞速区,当泄漏口处于滞速区时泄漏甲烷聚积并达到爆炸极限;泄漏口坐标与廊内泄漏甲烷分布广度呈负相关,泄漏点在滞速区附近为最不利泄漏口位置。泄漏口孔径和管道压力与燃气泄漏量、扩散范围均呈正相关,与报警时间均呈负相关。条缝型泄漏口的泄漏甲烷扩散能力弱于圆形泄漏口,在泄漏口上风处甲烷质量分数高于圆形泄漏口。

基于Aspen Plus的化工过程安全仿真实训课程设计与探索

该文将化工流程模拟与本质安全有机结合,针对萃取精馏分离乙酸乙酯-甲醇-水工艺进行了化工过程安全仿真实验。通过热力学拓扑理论分析筛选出分离性能较好的溶剂作为萃取剂;基于Aspen Plus流程模拟软件,搭建了三塔萃取精馏过程模型用于分离乙酸乙酯-甲醇-水三元共沸混合物;利用多目标粒子群算法以经济和安全性能作为目标函数对工艺进行优化。该仿真实训实验融合了化工热力学、化工原理和化工工艺热风险及评估等专业课程内容,同时将专业理论知识、前沿学科知识和工程实践应用有机结合,强化专业基本功训练,激发学生研究兴趣,全面提升学生创新能力。

一种聚合物压裂液稠化剂的性能研究及应用

以分子间的静电作用为理论基础,研制出一种适用于中高温地层的阳离子型中高分子量的压裂液用聚合物稠化剂,通过红外光谱谱图以及核磁共振谱图分析聚合物结构,利用扫描电镜观察加入电吸引诱导剂后聚合物溶液空间结构的变化,并对该聚合物压裂液稠化剂进行性能测试,发现该压裂液聚合物稠化剂在加入电吸引诱导剂后可形成较强的空间网状结构,增黏效果很好,并且在110℃、130℃、170 s-1下剪切1 h后黏度保持在40～55 m Pa s,在90℃条件下破胶时间为71.5 min,破胶后无残渣,岩心伤害率低,为12.07%。该压裂液表现出较强的黏弹性,携砂性能好,沉砂速率为1.96×10-4 m/min,且在砂比为60%时,常温下1 h后悬砂状态良好。该聚合物压裂液稠化剂满足现场压裂施工的要求,加之合成原料易得、价格较低,其现场应用前景广泛,通过在苏里格气田苏20-23-X井盒8下段的现场压裂施工测试中可以看出,其施工效果显著。

18650型锂离子电池燃烧特性及火灾危险性评估

为评估18650型锂离子电池的火灾危险性,以3种不同品牌的商品三元18650型锂离子电池为研究对象,采用锥形量热仪在不同辐射热和荷电状态下对3种电池进行了燃烧试验,分析了电池的热释放参数、烟参数、毒性参数和质量损失参数。并在试验的基础上构建了锂离子电池火灾危险性综合评估指标体系,计算了这3种电池在辐射热35kW/m^2及品牌1的18650型锂离子电池在25 kW/m^2条件下的火灾危险指数。结果表明:电池的热参数和毒性参数随电池荷电状态(SOC)和辐射热增大而增大,满电状态下的品牌1电池在辐射热为50 kW/m^2、35 kW/m^2和25 kW/m^2时的热释放速率峰值分别为9.23 kW、8.64 kW和6.26 kW;生烟量随电池SOC和辐射热增大而减小;综合评估得出了3种电池的火灾危险性。

城市埋地燃气管道泄漏火灾致因耦合分析

城市埋地燃气管道泄漏导致的火灾受燃气管道因素、自然环境因素、社会环境因素耦合作用。为了揭示城市埋地燃气管道泄漏火灾致因系统内在耦合机制,分析城市埋地燃气管道泄漏火灾系统致因因子及其耦合过程,在熵权法和耦合度的基础上建立了城市埋地燃气管道泄漏火灾系统耦合度模型,最后对某城市埋地燃气管道泄漏进行实例分析,获得了城市埋地燃气管道泄漏火灾致因耦合的危险性。结果表明,该城市埋地燃气管道泄漏火灾系统中双子系统和三子系统均是处于中等水平耦合状态,但燃气泄漏、自然环境和社会环境三子系统带来的耦合风险最大。

基于Fuzzy-DS模型的建筑火灾风险评估方法研究

为了有效预防、控制和减少建筑火灾事故的发生,采用模糊理论和证据推理理论耦合的方法,从火灾发生的可能性和后果的严重性出发,对建筑火灾风险进行二维度量的综合评估研究,构造出Fuzzy-DS模型。以某建筑为实例,对其使用该模型进行评估。研究结果表明:该建筑火灾风险的效用值为0.298 4,对应风险水平为"中",并运用敏感性分析验证了模型的鲁棒性,验证了该模型的有效性。

糖粉粒径对其爆炸特性影响的试验研究

为研究糖粉粉尘爆炸特性,采用20 L球形爆炸装置进行试验测试,通过改变糖粉粒径来测定粉尘爆炸下限质量浓度（LEL）、爆炸压力以及爆炸指数特性参数,研究粒径对糖粉爆炸特性的影响。结果表明,随着粒径的减小,粉尘LEL先由70~80 g/m3降低到0~10 g/m3,再上升到20~30 g/m3;爆炸压力由0.75 MPa增大到1.07 MPa;爆炸指数由11.2 MPa·m/s增大到23.4 MPa·m/s。此外,粒径为45~53μm的3号粉尘的LEL为0~10 g/m3,其爆炸敏感度最高;而粒径小于等于45μm的4号粉尘的爆炸压力为1.07 MPa,爆炸指数为23.4 MPa·m/s,其爆炸烈度最大。随着粒径的减小,糖粉粉尘的爆炸烈度单调性增大。

基于FDS的综合管廊电缆火灾烟气优化控制模式研究

为给火灾情景下管廊检修人员应急疏散和外部消防救援提供有益指导,采用火灾动力学软件对不同的通风系统(自然通风、机械负压通风和全面机械通风)与防火门、喷淋系统的不同开启状况等12种组合模式下的温度、能见度等参数变化进行分析,探究综合管廊火灾烟气优化控制模式。结果表明:进风系统、排烟系统、喷淋系统以及防火门合理的优化组合模式能够达到有效控制管廊火灾烟气的目的;火灾情景下,自然通风系统不能有效控制火灾烟气的发展,而机械负压通风和全面机械通风系统,如能及时启动喷淋以及关闭防火门,管廊内的烟气便可得到有效的控制。研究结果可为应急条件下人员疏散提供参考。

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

为研究页岩气井口装置失效问题,采用故障树分析法(FTA)和贝叶斯网络(BN)相结合的方法,构建井口装置失效概率分析模型。首先,分析井口装置失效原因,建立失效故障树;其次,基于映射算法,将失效故障树转化成BN模型;然后,对BN模型进行多态性和不确定性修正;最后,依托BN的双向推理能力,预测井口装置失效概率,辨识失效关键因素。结果表明:井口装置失效概率为1. 31×10-2;导致井口装置失效的关键因素为误操作、盘根老化和螺栓松动;BN模型经过修正后,失效概率相对提高3×10-3。

基于FAHP的高层建筑火灾风险评价研究

在建立高层建筑火灾风险评价指标体系的基础上,运用三角模糊数,构造指标两两模糊判断矩阵,然后,结合三角模糊运算和模糊综合程度值计算,得到各指标的排序,进而求得权重。基于该模糊层次分析法(FAHP),建立了高层建筑的火灾风险模糊综合评价模型,最后以某高层酒店为实例,计算出该高层建筑火灾风险隶属矩阵。依据最大隶属度原则,该高层建筑的火灾风险等级为"一般安全";依据"赋值法"该高层建筑火灾安全等级为"一般"。两结论一致,且符合该高层建筑火灾的实际安全状况。

地铁车站火灾风险的概率模糊评估研究

火灾风险评估是为了有效预防和减少火灾的发生。在对地铁车站火灾风险定量描述的基础上,从火灾发生概率和火灾危害性2个一级指标出发,建立地铁车站火灾风险概率模糊评估模型,并以某地铁车站为实例论述该模型的应用。评估得出,该地铁车站火灾风险隶属矩阵为(0.11,0.27,0.41,0.21),依据最大隶属度原则,该地铁车站的火灾风险等级为"一般风险";依据"赋值法",该地铁车站安全评价得分为82.19,对应安全等级为"一般"。二者结论一致,也与该地铁车站的实际安全状况相符。

基于DEMATEL-ISM的城市地下综合管廊火灾事故影响因素研究

针对城市地下综合管廊火灾事故的复杂性和不确定,基于人、机、环境、管理、信息5个方面的事故致因因素,考虑事故因素之间的交互与耦合作用,通过德尔菲法确定了城市地下综合管廊火灾事故的影响指标体系,提取了18个影响因素;采用实验室决策分析法找出了关键事故致因因素,在此基础上,利用解释结构模型法划分事故因素间的层次结构,构建城市地下综合管廊燃气舱火灾事故影响因素的多级递阶结构模型。结果表明:城市地下综合管廊火灾事故是近邻致因、过度致因和本质致因因素共同作用的结果,控制较低层级的影响因素是避免系统全面崩溃的有效途径。

城市社区火灾防控能力评估体系研究

从社区的特点出发,通过调研分析,从建筑、人员、救护、管理等方面建立了评估指标体系。为了避免低分情况下的"权重淹没",针对常权评估的不足,建立了对评估值低的部分较敏感的变权综合评估模型,并对变权函数相关属性进行了分析。以长沙市某社区为实例进行研究,比较了常权评估与变权评估。结果表明,变权综合评估结果较符合该社区的火灾防控水平实际情况,更能反映其整体性与均衡性。

城市综合应灾能力的耦合协调度评估

城市综合应灾能力能否在城市灾害过程中相互协调、互相配合,是衡量一座城市在未来是否能够可持续发展的重要指标。首先,在阐述城市综合应灾能力内部耦合关系的基础上,综合利用熵权法和耦合度理论,建立了能够量化城市综合应灾能力内部关联程度的耦合度模型;其次,利用耦合协调理论,建立了能够评价城市综合应灾能力协调程度的耦合协调度模型;最后,以某一城市为例,对2007—2018年该城市的综合应灾能力进行耦合度和耦合协调度评估。结果表明:2007—2018年该城市的综合应灾能力的耦合度一直处于高水平耦合状态,且其值波动幅度较小,说明该城市综合应灾能力内部各应灾子能力之间的关联程度极强;其耦合协调类型由最初的初级协调型发展成为良好协调型,且呈稳步上升趋势,说明该城市的综合应灾能力呈良好发展态势。

基于项目式教学法的化工安全方向实践教学体系改革研究

从化工方向的独特视角分析安全工程专业实践教学体系现状,分析化工安全方向实践教学体系存在的问题,并探索重庆科技学院基于项目式教学法的人才培养模式。基于项目式的教学体系改革不仅彰显我校应用型本科特色,也提高人才培养的素质。

细水雾特性参数对锂离子电池组灭火效果的影响

为了研究不同特性参数细水雾抑制锂电池组火灾的效果,利用计算流体动力学模型和火灾动力学模拟程序对不同特性参数细水雾灭火效果进行了分析。采用锥形量热仪在50 kW/m^(2)辐射热条件下和100%荷电状态下对锂离子电池进行燃烧试验,获取其热释放速率曲线,热释放速率峰值为9.23 kW。在试验获得参数的基础上以6个18650型锂电池建立火灾模型,利用火灾场模拟软件FDS对不同雾滴直径、雾动量和喷雾强度的细水雾的灭火过程进行数值模拟。定量分析熄灭锂离子电池火的细水雾相对适宜的条件范围,研究细水雾的特性参数对锂离子电池组灭火效果的影响。结果表明:在细水雾雾滴动能不变的情况下,随细水雾雾滴粒径增大,灭火时间先波动后增大,在细水雾粒径为50~100μm的工况下系统抑制锂离子电池火效果最佳,灭火时间最短,耗水量最少;水雾动量变化在一定区间内增加对锂电池灭火有增强效果,当雾滴速度足以穿越火焰时,增加水雾动量对灭火效果影响不大;在规定范围内喷雾强度越大,细水雾能够气化的数量越多,吸收的热量也越多,越有利于灭锂离子电池火灾。

基于过程控制的消防燃烧学课程改革与实践

针对重庆科技学院《消防燃烧学》课程教学中存在的问题及现状,以社会需求和注册消防工程师知识能力为导向,结合课程特点及教学实践,在教学模式、教学手段、教学内容、考核方式等方面进行探索,培养学生分析和应用知识的能力,向应用型复合人才转变,经过几轮教学改革实践,取得了一定的效果,符合我校应用型特色立校的初衷。

城市地下综合管廊电缆舱火灾概率分析方法

为提高管廊电缆舱火灾风险评估的准确性,提出基于贝叶斯网络(BN)的电缆舱火灾概率预测分析方法。首先,采用蝴蝶结分析法(BTA),分析电缆舱起火原因,建立潜在的火灾事故场景;其次,考虑火灾事故场景中不确定性因素的影响,将BN应用到电缆舱火灾概率预测分析中,并结合电缆舱火灾发生发展实际优化模型;最后,以某管廊为例,结合文献及统计数据验证该模型逻辑可行。结果表明:通过该模型和方法,能够预测分析综合管廊电缆舱火灾发生发展概率,并且能探究火灾事故致因链条,为综合管廊火灾风险分析和事故防控提供参考。