收藏本站
《东北石油大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

压力容器蒸汽爆炸临界条件分析及后果仿真

王庆慧  
【摘要】:液化气体通常采用压力容器储存,很多种类液化气体属于易燃、易爆、或有毒物质。这些物质一旦发生泄漏,迅速气化并扩散,短时间内即可形成大范围的危险区域,遇点火源,将导致重、特大火灾和爆炸事故。盛装液化气体或超过常温沸点的高温液体的压力容器发生泄漏后,内部物质由于失压、过热,发生蒸汽爆炸(也叫BLEVE),从而引起内部超压。较大的超压可使裂口扩展,造成局部大范围甚至整体失效,继而引发更大的事故。但目前还缺少一种模型或经验公式能够比较准确地说明发生BLEVE现象的临界条件。 本文采用热力学原理、爆炸力学原理研究压力容器发生BLEVE现象的临界条件;应用断裂力学原理、有限元方法分析在发生BLEVE临界条件下裂口尖端的应力情况,对临界条件下泄漏后果进行仿真。 应用热力学理论,对发生BLEVE的压力容器,在泄漏过程中内部的压强变化情况进行了理论分析。利用气相空间的饱和蒸汽比体积与质量关系公式及压缩气体泄漏速度公式,根据理想气体状态方程体积与密度变化关系,建立了比体积与泄漏时间关系的数学模型;建立了液化气体或超过常温沸点的高温液体发生BLEVE滞止时间模型。 运用建立的比体积与泄漏时间关系的数学模型、滞止时间模型、BLEVE超压公式,建立了发生BLEVE的临界面积计算模型。 由热力学理论,得出了发生BLEVE现象临界面积与压力容器内部气相体积、压强、泄漏速度、液面高度、液体密度之间的关系计算模型。可依据发生BLEVE临界面积与压力容器内部气相体积、压强、泄漏速度、液面高度、液体密度之间的关系计算模型,判定在给定压强条件下存在的裂口是否发生BLEVE现象。 通过高温、高压热水泄漏实验以及采用参考文献中的实验结果,验证了所建模型得出的计算结果与实际结果基本吻合。 在以上研究的基础上,分析了2000m3液氨球型压力容器在正常工作压力下,以及最高工作压力下发生BLEVE现象的临界温度、临界压强以及临界面积。采用环境风险评价系统软件(Risk System),仿真了2000m3液氨球型压力容器在BLEVE临界条件下发生泄漏后果的危害性。
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH49

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王维艳;;内压薄壁容器模块设计[J];长春工业大学学报(自然科学版);2013年05期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑远攀;;工业危险物质(重气)扩散数学模型研究综述[J];安全与环境学报;2008年03期
2 刘强;王芳;黄小平;崔维成;;裂纹尖端塑性区三维有限元分析[J];船舶力学;2006年05期
3 林文胜,顾安忠,鲁雪生;低温容器的蒸汽爆炸现象初探[J];低温与特气;2002年02期
4 林文胜,顾安忠,鲁雪生,弓燕舞;液化石油气蒸汽爆炸的模拟实验研究[J];工程热物理学报;2002年06期
5 弓燕舞,林文胜,张荣荣,顾安忠,鲁雪生;热分层对蒸汽爆炸过程影响的实验研究[J];工程热物理学报;2004年06期
6 俞昌铭;压力陡降及容积加热条件下气—液两相系统瞬态分析[J];工程热物理学报;1994年02期
7 俞昌铭,熊音;一种冷爆炸现象的物理数学分析初探[J];工程热物理学报;1995年03期
8 俞树荣,严志刚,陈剑虹;解理断裂前裂纹尖端变形与开裂的有限元模拟[J];兰州理工大学学报;2004年02期
9 赵国;球形容器裂纹问题[J];工业安全与防尘;1994年06期
10 王三明,蒋军成;沸腾液体扩展蒸气爆炸机理及相关计算理论模型研究[J];工业安全与环保;2001年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 潘旭海;事故性泄漏动力学过程的理论与实验研究[D];南京工业大学;2004年
2 陈思凝;沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)动力演化机理的小尺寸模拟试验研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李海峰;两相临界流泄漏模型及其应用研究[D];南京工业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢子龙,孙立权;关于铝合金抑爆材料防爆技术不适用于液化气罐的分析[J];安防科技;2004年03期
2 靳自兵;;LNG储罐发生UVCE爆炸火灾事故后果评价研究[J];安防科技;2005年06期
3 张洪杰;;天然气蒸汽转化制氢装置转化工序火灾爆炸原因分析[J];安防科技;2010年08期
4 王震;;过程管理在石化企业减少事故发生中的关键作用[J];安防科技;2011年05期
5 毕先志;张巨伟;;火灾爆炸指数法在页岩油储罐区安全评价中的应用[J];安防科技;2011年07期
6 刘凯歌;;有毒气体扩散风险分析模型探析[J];安防科技;2011年09期
7 刘云;王保民;;MLS评价法在安全评价中的应用[J];安防科技;2011年09期
8 刘猛;;工程建设施工过程中HSE管理策略与实践研究[J];安防科技;2011年11期
9 翁建军;;煤矿企业专用铁路车务系统危险源管理方法探讨[J];安防科技;2012年01期
10 尤燕妮;魏培;张双保;;基于“逐级分步分析识别法”对危险有害因素辨识与分析的初探[J];安防科技;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张玉平;陶彬;郎需庆;;大型液化石油气储罐失效后果模拟[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 徐志强;黎立云;付小明;毛红川;李凌霄;王荣新;韩智超;;钢的Ⅲ型裂纹断裂韧度测试研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 周宏刚;宋彦琦;;断裂力学中两种断裂准则的认识及应用[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
4 夏云霞;;浅谈危害辨识及安全评价[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
5 张网;;以“点源”模型计算可燃气体喷射火的伤害范围[A];2011中国消防协会科学技术年会论文集[C];2011年
6 李向欣;;基于ALOHA软件的苯泄漏事故后果模拟分析[A];2011中国消防协会科学技术年会论文集[C];2011年
7 刘旭升;臧润清;孙志利;;直接膨胀供液制冷系统性能可视化研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
8 郑仲金;王必改;;船舶制冷装置高压继电器动作的思考[A];2011年苏浙闽沪航海学会学术研讨会论文集[C];2011年
9 邢立伟;;北京奥林匹克公园爆炸定量风险评价及管理[A];第十四届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2006年学术年会论文集[C];2006年
10 何丰明;;某轧钢厂加热炉火灾爆炸危险性评价[A];第十四届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2006年学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张朝能;高原山区地形条件下城市重气泄漏风洞实验与数值模拟[D];昆明理工大学;2008年
2 傅松;缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D];山东大学;2010年
3 陈常念;卧式螺旋管内临界热流密度特性及其流体模化方法研究[D];山东大学;2010年
4 徐书根;层板包扎容器多元物料蒸气爆炸及壳体力学响应研究[D];山东大学;2010年
5 李熙;城市轨道交通车辆走行部安全评估方法研究[D];北京交通大学;2011年
6 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年
7 郭雷;微细通道流动沸腾换热机理及实验研究[D];山东大学;2011年
8 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年
9 杨立云;岩石类材料的动态断裂与围压下爆生裂纹的实验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
10 李祖仲;应力吸收层沥青混合料组成设计及抗裂性能研究[D];长安大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 单文娟;铝电解槽焙烧与启动过程危险源辨识与评价研究[D];河南理工大学;2010年
2 李克建;济南燕翅山山体变形机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘桂海;基于突变理论的煤层底板突水预测评价方法研究[D];山东科技大学;2010年
4 李成成;综放开采断层应力分布特征与冲击危险评价研究[D];山东科技大学;2010年
5 刘佳;非能动安全系统换热器的强化传热方法[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 范益君;基于GIS人口密度模型的区域大气环境风险评价研究[D];大连理工大学;2010年
7 王桂荣;水平刻槽管壁面升膜蒸发传热传质耦合研究[D];中国海洋大学;2010年
8 王勇;事故致因因素的识别、评价和控制[D];天津理工大学;2010年
9 王荣;基于未确知测度的油气钻井工程风险评价研究[D];河北工程大学;2010年
10 孙中元;生产企业风险级别分类模式研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李跃辉;;压力容器对接焊缝超声波探伤的研究[J];现代制造技术与装备;2011年03期
2 黄更平;陈金梅;;在役压力容器失效的灰关联分析[J];石油化工设备;2011年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛晓军;基于计算流体力学3D动态模拟技术的PLACS系统推介[J];安全与环境学报;2003年06期
2 刘国梁,宣捷,杜可,赵汝敖;重烟羽扩散的风洞模拟实验研究[J];安全与环境学报;2004年03期
3 王晶晶;马晓茜;;热侵袭下液化天然气储罐升压的突变机理[J];安全与环境学报;2006年03期
4 陈庚;刘茂;李丽芬;;有毒重气在倾斜表面扩散的研究[J];安全与环境学报;2006年03期
5 南子江,宋爱英,曹法和,范秉元;铝合金抑爆材料抑爆性能研究[J];兵器材料科学与工程;2001年04期
6 宇德明,冯长根,徐志胜,曾庆轩,郭新亚;炸药爆炸事故冲击波、热辐射和房屋倒塌的伤害效应[J];兵工学报;1998年01期
7 张启平,麻德贤;危险物泄漏扩散过程的重气效应[J];北京化工大学学报(自然科学版);1998年03期
8 王树有,郑应民,顾晓辉;铝合金抑爆材料性能对比试验分析[J];爆破器材;2005年03期
9 黄小平,韩芸,崔维成,万正权,卞如冈;变幅载荷作用下焊接接头疲劳寿命预测方法[J];船舶力学;2005年01期
10 王海蓉;马晓茜;;LNG容器蒸气膨胀爆炸特性研究[J];低温工程;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 严志宇;海上溢油风化过程的研究及模拟[D];大连海事大学;2001年
2 潘旭海;事故性泄漏动力学过程的理论与实验研究[D];南京工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 钟若瑛;铝合金抑爆材料在飞机燃油箱上的应用研究[D];西北工业大学;2002年
2 李海峰;两相临界流泄漏模型及其应用研究[D];南京工业大学;2003年
3 孔凡玉;液化石油气球罐再制造技术[D];南京工业大学;2004年
4 唐建群;液化石油气球罐腐蚀机理的研究[D];南京工业大学;2003年
5 胡世明;气体释放源的三维瞬态重气扩散模型及数值研究[D];北京化工大学;2000年
6 杨成坤;LNG船舶瞬时泄漏扩散研究[D];大连海事大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李小燕,杨燕华,徐济鋆;水蒸汽爆炸粗混合阶段机理研究的实验设计[J];核动力工程;2003年03期
2 许志红;李天舒;杨燕华;;冷却剂欠热度对蒸汽爆炸的影响研究[J];原子能科学技术;2010年S1期
3 黄熙;杨燕华;王溪;;堆外蒸汽爆炸堆腔压力冲量分布计算分析[J];核动力工程;2011年03期
4 李天舒;郭艳红;詹晓梅;;蒸汽爆炸的影响因素分析[J];原子能科学技术;2012年S1期
5 李小燕,杨燕华,陈宏,徐济鋆;蒸汽爆炸粗混合阶段冷液中高温球传热阻力耦合特性的实验研究[J];核动力工程;2003年05期
6 弓燕舞,林文胜,张荣荣,顾安忠,鲁雪生;热分层对蒸汽爆炸过程影响的实验研究[J];工程热物理学报;2004年06期
7 詹经祥,胡志华,李小燕,匡波,杨燕华,D.I.Borisenko;高温颗粒下落冷液中沸腾运动过程实验研究[J];原子能科学技术;2004年S1期
8 胡志华;匡波;杨燕华;;蒸汽爆炸粗混合过程中的蒸发阻力模型[J];工程热物理学报;2006年06期
9 李天舒;杨燕华;袁明豪;胡志华;;金属物性与冷却剂温度对蒸汽爆炸的影响[J];中国核电;2008年01期
10 勾鸿量;;堆外蒸汽爆炸对堆腔底板结构的影响分析[J];核技术;2013年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 詹经祥;胡志华;李小燕;匡波;杨燕华;D.I.Borisenko;;高温颗粒下落冷液中沸腾运动过程实验研究[A];第三届北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2004年
2 勾鸿量;;堆外蒸汽爆炸对堆腔结构影响分析[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 白瑞雪 王经国;外媒报道辽宁舰“蒸汽爆炸”不符合事实[N];新华每日电讯;2014年
2 周立昶;炒作中国航母事故没话找话[N];中国国防报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李天舒;低温熔融金属蒸汽爆炸理论与实验研究[D];上海交通大学;2008年
2 袁明豪;蒸汽爆炸相关现象机理的数值模拟研究[D];上海交通大学;2008年
3 王庆慧;压力容器蒸汽爆炸临界条件分析及后果仿真[D];东北石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙鹏飞;蒸汽爆炸推进机理的研究[D];南京理工大学;2013年
2 黄熙;核电厂严重事故蒸汽爆炸数值模拟研究[D];上海交通大学;2011年
3 尚拓强;沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE)微观演化机理的模拟研究[D];北京化工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026