高压氢气泄漏自燃形成喷射火的实验研究

为了探究高压氢气泄漏发生自燃时所需的临界初始释放压力随管道长度的变化规律,了解管内自燃火焰向管外喷射火焰转变的发展过程,本文利用压力、光电以及高速摄像等测试系统展开实验研究。实验结果表明:当管道长度相同,初始释放压力较低时,氢气泄漏不容易发生自燃;随着管道长度的增加,氢气发生自燃时的临界初始释放压力先缓慢减小后迅速增大;当管道长度一定时,初始释放压力越大,激波传播速度越快,氢气管内自燃的位置距离爆破片越近;气流通过激波马赫盘后,火焰燃烧加剧;随着时间的增加,火焰长度呈现先增大后逐渐减小的变化趋势,喷射火焰尖端的平均传播速度逐渐减小;火焰宽度呈现先增大后迅速减小至稳定值的变化规律。

乙醇储罐密闭性失效分析与安全管理

近年来,国内外发生多起乙醇储罐爆炸事故,造成了人员伤亡与财产损失。结合某制冷公司发生的乙醇罐爆炸事故,对事故经过及人员伤亡原因进行深入研究,通过冲击波伤害的定量评估技术,得出人员伤亡的最主要原因是爆炸后乙醇泄漏燃烧引起的火灾。运用领结图法对乙醇储罐爆炸火灾事故进行风险分析,为乙醇生产、储存等相关企业提出直观、简单实用的安全管理方法。

基于TOPSIS法的桥梁火灾韧性评估模型

为控制桥梁火灾事故风险,基于韧性理论的内涵和特点,提出桥梁火灾韧性概念,并建立桥梁火灾韧性模型。考虑桥梁自身、周边环境、相关人员等因素,构建桥梁火灾韧性评估指标体系,并运用逼近理想解法（TOPSIS）评估桥梁火灾韧性。以泰州大桥为例验证模型的有效性,应用该方法评估北接线、主桥、扬中接线、夹江桥和南接线等5个桥段的火灾韧性,并将评估结果与工程实际情况对比。结果表明：夹江桥的火灾韧性等级为III级,南北接线及扬中接线为II级,主桥为I级。则夹江桥的火灾韧性最高,南北接线及扬中接线次之,主桥的火灾韧性最差;基于TOPSIS法的桥梁火灾韧性评估模型对桥梁火灾韧性的评估结果与实际情况相符。

基于风险的化工企业火灾应急资源配备设计研究

化工企业在生产、储存、运输原料和产品时常伴随易燃易爆、有毒有害、腐蚀性等危险因素，是火灾发生的高风险单位。合理的应急资源配置对于降低事故损失、减少人员伤亡起着重要的作用。在风险模拟的基础上，时装置发生事故进行危害评估，确定事故状态下的危害程度、危害范围，对风险区域进行划分，进而根据模拟结果进行应急资源的配置，主要包括应急资源的分类、应急资源的数量确定、应急资源位置配置优化3个部分。

扇形水幕抑制丙烷气体扩散的数值模拟

由于丙烷气体具有易燃易爆的危险性,不宜采用试验研究。二氧化碳与丙烷在标准状况下密度相当,同属于重气,因此,在研究中拟用二氧化碳代替丙烷。首先利用Fluent对扇形水幕抑制二氧化碳的扩散进行了数值模拟,模拟所设定的参数均与试验相同,在与试验数据进行对比后验证了Fluent模拟重气扩散的有效性及可行性。然后利用Fluent对水幕抑制丙烷扩散进行了数值模拟,从模拟过程中得出,水幕产生的阻挡作用、机械湍流作用及造成的空气卷吸作用对丙烷的扩散起到很好的抑制效果。通过设置不同水幕压力和泄漏源与水幕之间的距离,对其影响扇形水幕抑制丙烷扩散的效果进行了数值模拟,结果表明扇形水幕压力越大抑制效果越好、水幕距泄漏源距离越近抑制效果越好。

微米级聚甲基丙烯酸甲酯的热解特性及动力学研究

随着超细粉体技术的发展,微米级高分子聚合材料的应用越来越广泛,但鲜见有对其热分解特性及动力学研究的报道。采用不同的加热速率对微米级聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在氮气中的热分解特性进行了实验研究,结果表明,随着加热速率的提高,TG和DTG曲线均向高温区移动,热分解的起始温度、最大速率温度和终止温度也相应增加。通过微分法和积分法的综合运用,计算了不同加热速率下的平均表观活化能和指前因子,揭示了微米级PMMA在氮气中的热解机理,得出了热解模型。通过模型计算得到的TG曲线和实验测得的TG曲线吻合较好,进一步验证了所建热分解模型的可靠性。

过热液体储罐泄漏闪蒸射流形态演变特征

过热液体储罐或者管道在意外情况下结构失效破裂会导致气液两相泄漏,发生剧烈的相变,形成含有大量液滴和蒸气混合物的闪蒸射流,造成灾难性后果。本文通过实验,利用高速摄影仪研究不同储存压力、过热度及喷嘴尺寸下过热液体储罐泄漏闪蒸射流形态及喷射角动态演变特征。结果表明:泄漏过程中闪蒸射流形态及喷射角演变可分为膨胀阶段、稳定阶段和衰减阶段3个阶段;机械力作用和热力学作用的显著增加会强化闪蒸射流边缘液滴的传热传质、增大其蒸发速率,使得该区域液滴消失得更快,进而导致射流宽度减小;随着储存压力、过热度和喷嘴尺寸的增加,喷射角增大。

受限空间内甲醇喷雾液滴形成及其爆炸特性

为防控工业喷雾爆炸和完善喷雾爆炸测试方法,在20 L球形喷雾爆炸测试系统内,实验研究了不同环境压力、喷射压力及浓度下的甲醇喷雾液滴形成及爆炸特性规律。结果表明:增大喷射压力更易致使甲醇破碎成微小液滴,甲醇喷雾液滴爆炸极限范围变宽;环境压力的增大导致甲醇喷雾液滴粒径变大,喷雾液滴爆炸极限范围变窄,一定程度上可以有效抑制甲醇泄露可能导致的次生衍生事故发生。当爆炸容器内环境压力为0.1 MPa、喷射压力为2.1 MPa、甲醇喷雾浓度为356.4 g/m3、甲醇液滴索太尔平均直径为2.5μm时,爆炸特性参数(最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率及层流燃烧速度)在上述拐点处取得最大值;小粒径(1~15μm)的液滴在外界能量作用下,更易被点燃,且爆炸过程中瞬态物理化学反应更为迅速和剧烈;较大粒径(22μm以上)的液滴会出现点火困难现象,然而点火成功后,爆炸特性参数均随甲醇喷雾浓度增加而增加,呈现近似线性规律,此时液滴粒径对上述爆炸特性参数的影响可以忽略。研究结果有助于理解喷雾液滴爆炸规律、完善相应测试方法和安全设计。

LNG泄漏在地面上蒸发速率的计算

针对LNG泄漏在地面上潜在危险的分析，需要对其在地面上扩散和蒸发速率的变化进行准确预测。基于液体扩散的动力学模型和热传递模型，采用微分方法建立了LNG在连续性泄漏情况下液池漫延半径、蒸发速率随时间变化的预测模型，克服了现有预测模型单纯依赖一维傅里叶导热方程的局限性。根据所建立的预测模型，LNG液池蒸发速率先随时间线性增加到最大值，随后随时间的延长而降低，即与时间的平方根成反比。以5m^3圆柱形LNG储罐为例，计算得到LNG泄漏的速率为19．92kg／s，泄漏完全所需时间为69S，液池半径达到最大的时间为33S，液池半径最大值为7m，0～33S时间内LNG蒸发速率先线性达到最大值19．92kg／s，34-69s时间内液池蒸发速率与时间平方根成反比，液池厚度由2．3mm逐渐增加到6mm。

摄动法在LNG泄漏到水面扩展蒸发模型中的应用

针对在求解液化天然气连续泄漏到水面上的扩展蒸发模型过程中遇到的难以求得解析解的问题,在恒定泄漏速率时,采用摄动法对模型方程中的参数进行无量纲化,求解出液池质量、液池半径、液池蒸发速率、液池厚度的近似解析解。摄动法的应用简化了数学求解问题和求解过程,得出清晰的解析结构,避开了计算机数值求解中解的精度、稳定性与收敛性等问题。结合具体泄漏情况对求解出的高阶摄动解,用龙格-库塔法求解出的数值解进行验证,结果表明两者几乎一致。