液化天然气BLEVE机理研究及其事故后果评价

运用范德华方程描述热侵袭下储罐内过热液体的大量蒸发现象,揭示了储罐压力骤升具有的尖点突变的特征,当压力为0.1～0.8MPa时,相应的失稳过热度在143.5～150.7K的范围内变化.能量平衡理论的计算表明:储罐因失效而引发的沸腾液体膨胀式蒸气爆炸(BLEVE)过程中,所释放的能量随过热液体温度的增加而增加.文中还对BLEVE的爆炸冲击波超压及人体安全距离进行了估算.研究结果可为LNG储运过程中此类事故的预防以及后果评估提供理论依据.     

车用天然气储罐脱附放气过程热力特性分析

车用吸附天然气储罐在脱附放气过程中产生的热效应,严重影响了储罐的脱附效率和汽车行驶速度.建立了天然气、活性炭吸附剂和天然气储罐的热质交换模型,模拟计算了脱附过程中储罐内温度、压力和脱附量的变化,分析了温度、压力等热力参数对脱附速度和脱附量的影响.计算结果表明:储罐的自然脱附过程是吸热过程,在脱附过程中,储罐内的平均温度由293.15K降到了250.46K;储罐中心处温降最大,由293.15K降至244K,降幅达到了49.15K;自然对流下的脱附效率比等温脱附降低了24.49%;在自然对流条件下,壁面所提供的热量越少,脱附速度越小,脱附效率也就越低.     

液化气储罐受热引爆机理分析

沸腾液体膨胀蒸气爆炸(boiling liquid expanding vapor explosion,BLEVE)是过热液体整体沸腾迅速膨胀引发的爆作.液化气罐在储运中时有BLEVE在发生.基于英国健康与安全署的关于液化气罐在火焰包围环境下的实验结果,分析了储罐受热后其内部压力、罐壁温度变化及储罐介质排放等一系列热物理过程及各相关因变量之间的相互关系.据此介绍了可以模拟储罐受热引发BLEVE现象的压力液化气仿真软件PLGS99的物理模型与数学模型,并在此基础上详举实例讨论了储罐受热引发BLEVE爆炸的机理.     

基于离散元的盾构开挖面合理支护压力

采用离散元法(DEM)对无水砂土地层(摩擦角37°)3种埋深条件下盾构隧道开挖面的颗粒流动及渐进性破坏过程进行了模拟,分析研究了开挖面极限支护压力及周围地层扰动分布的变化规律,得到:①不同埋深条件下,开挖面极限支护压力均出现在开挖面位移为0.06D(D为隧道直径)时,对应支护压力比为10%~20%,砂土强度软化现象导致最终极限支护压力增大.②支护压力比降至40%~50%为剧烈地层扰动及显著地表变形的触发点.当开挖面支护压力比降低至40%~50%时,地层扰动范围和程度对隧道埋深非常敏感,如埋深由2D降低至0.5D时,扰动范围扩大了3倍,最大扰动程度提高了1倍;地表产生明显大幅沉降.③基于极限破坏的支护压力比为10%~20%,而基于变形控制的支护压力比为40%~50%,虽明显大于前者,但支护压力仅为静止土压力的40%~50%.综合考虑盾构刀盘磨损及地层支护效果,在无水砂土地层中采用支护压力比为40%~50%是一种合理选择.     

还原时间对高料层碳热还原金属化率的影响

为了探讨PSH(paired straight hearth,对行直底炉)直接还原工艺的操作参数,进行了还原时间对高料层碳热还原金属化率影响的研究.试验结果表明:还原时间为50和60 min时,球团的金属化率较高,整个料层总的金属化率分别为57.31%和80.23%.但炉内还原60 min时,存在上层球团再氧化、热效率低、生产效率低等问题.采用热坩埚装料可以明显提高球团金属化率,尤其是底层球团.炉内还原50 min,采用热坩埚装料时,整个料层总金属化率可由冷坩埚装料的57.31%提高至85.24%.因此,以提高碳热还原金属化率为目的,建议采用热坩埚装料,炉内还原50 min.本试验的研究结果可为PSH工艺的开发提供理论依据.     

阀门控制传质过程对太阳能吸附式制冷系统性能的影响

以活性炭-甲醇为工质对的翅片管式太阳能吸附制冷系统为对象,对系统在带阀门控制传质过程下的制冷性能和无阀门控制传质过程下的制冷性能进行了对比研究;并对在带阀门控制传质过程下最高解吸温度及关闭阀门时间与系统性能的关系进行了分析研究.实验结果表明:在同等天气条件下,系统在阀门控制传质过程下的制冷效率整体上比在无阀门控制传质过程下的制冷效率平均高出36.7%;系统关闭阀门时间在吸附集热床达到最高温度之后的35分钟之内,系统的制冷效果最好,关闭阀门时间越久,系统制冷效率越低.研究结果可为太阳能吸附制冷系统的优化设计提供参考.     

立式柱形油品储罐充装中静电电势的动态分布

考虑储罐充装过程中储罐内空间电荷密度随填充时间的变化特性,建立了充装过程中立式柱形储罐内静电电势的动态分布计算模型.对比模型计算结果与文献中的实验测量数据,验证了模型的有效性.将该模型用于分析无输入管道、采用中间鹤管输入、采用底部管道输入3种情况下储罐内空间电势的动态分布规律,发现:3种情况下储罐内的空间最大电势、液面最大电势均随油品填充率先增加后降低;底部输入管道对储罐内静电电势分布的影响较小,中间输入鹤管可以显著降低储罐内的静电电势;采用中间鹤管输入时,保持油品流量恒定,空间电势最大值随鹤管直径增大而减小,流速恒定时空间电势最大值则随鹤管直径增大而增大.研究结果能够为储罐充装过程中输送条件、输送参数的选取提供指导,以降低充装过程中的静电风险.     

软土地区储罐群地基沉降的三维数值模拟

在软土地区修建储罐群的过程中,不均匀沉降成为工程的主要控制因素之一.由于沉降问题受到储罐间距、孔隙水压力变化等动态因素的影响,使得问题的解决趋于复杂.运用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立三维非线性有限差分模型,综合各种变化因素的影响,研究软土地区不同净距的储罐群地基的变形及应力分布,模拟分析不同净距对储罐沉降和沉降差的影响.结果表明,在考虑地基土附加应力和超孔隙水压力共同作用时,储罐净距为0.6D(D为储罐直径)左右时比较合理.     

内罐泄漏条件下LNG储罐预应力混凝土外墙时程分析

针对内罐泄漏条件下圆柱形预应力LNG储罐混凝土外墙,利用ANSYS软件建立储罐外墙有限元模型.在不同地震波作用下,将动液压力解析解与地震荷载同时作用于储罐外墙,进行动力响应分析.结果表明:地震波波形对结构动力反应的影响比较大.预应力筋效应能对储罐外墙起到抵消环向应力的作用.不同预应力构件在同种地震波作用下,同一位置同一时刻的环向应力大小相差为0.01%～3.81%;Taft波产生的环向应力较大.通过比较各构件的受力特性为实际工程配置预应力钢筋率提供理论依据和数值分析.     

高压氢气储存系统泄漏的热力学模型

高压氢气储存系统泄漏的实验设计和模拟都需要了解泄漏过程中储罐内滞止参数随时间的变化以及泄漏出口处气流的物性。针对高压氢气从储罐泄漏的问题,本文建立了2种描述整个泄漏过程中滞止参数变化及出口流量变化的热力学模型:基于理想气体状态方程的理想气体模型和基于Abel-Noble状态方程的数值计算模型。这2种模型的计算结果基本一致。由于高压下气体的行为会偏离理想气体状态方程预测的结果,实际滞止温度和滞止压力的降低速度要大于理想气体假设下的降低速度。     

一种安全阀的可变孔板流量模型

作者进行了一系列氟里昂—113液体通过安全阀的试验。液体储存在一个装有活塞的储液简中,然后通过移动活塞,使液体迅速通过安全阀排放到一个大容积的集液箱中去。试验表明:安全阀的流动特性和孔扳相类似。液体流量与安全阀进出口压差的平方根成正比,而且无论是冷的或热的氟里昂数据,都落在同一根直线上。然而,阀芯的流通截面是可变的,其大小取决于安全阀的进出口压力和通过的流量。     

液压溢流阀的失稳分析和实验研究

分析了液压回路中溢流阀的结构特点,考虑液压油压缩性、管道弹性和阀芯碰撞阀座时的能量损失,建立了溢流阀量纲一形式的数学模型,并进行了Lyapunov指数分析,目的是研究溢流阀的失稳机理和颤振行为.应用非光滑动态系统理论和MATLAB软件绘制单参数和双参数分岔图,理论解释了阀芯离开阀座时的擦边分岔.结果表明,溢流阀入口流量和预设压力直接决定着阀的振荡特性,并且存在着Hopf分岔、擦边分岔、周期和混沌等现象.搭建了测试平台,得到弹簧预压缩量x0=5mm情况下的阀芯位移分岔图,对数学模型进行了验证.     

减压阀动态性能仿真分析与测试

为找出影响减压阀工作特性的主要因素,从而为改进同类产品性能提供设计理论依据,用自动控制理论建立减压阀的数学模型,用Matlab软件的simulink工具仿真减压阀的动态性能,并通过试验台测试结果与仿真进行对比,提出影响减压阀性能的主要结构参数.     

振动环境下双级溢流阀的建模与分析

为研究溢流阀在液压能源启动过程、整机振动环境下保持必要的服役性能,建立了振动环境下双级溢流阀的数学模型及特性的分析方法. 研究结果表明:溢流阀先导阀作成平衡活塞防振尾端结构形式可以实现减振、消声、稳压的功能;双级溢流阀分为先导阀开启前、主阀开启前和稳定工作3个阶段;整机振动对双级溢流阀压力控制性能的影响大;结构参数决定了溢流阀的延迟时间和动态特性.      

大型模锻水压机高压大流量水阀开启力特性

以带先导卸荷阀结构的大型水压机高压大流量水阀为研究对象,建立其数学模型,对该模型进行数值仿真,系统研究该类水阀的开启力特性问题,分析阀芯开启速度、开启高度、工作水压、水阀内泄漏等各种因素对水阀开启力的影响。使用TableCurve3D对仿真结果进行数值分析,得到开启力与水阀开启速度、内泄漏间隙之间的关系,确定水阀最优开启时间,拟合得到水阀内泄漏间隙简化计算数学模型。建模和仿真结果表明:水阀开启力具有瞬变特性,且阀芯开启速度越快,瞬变特性越明显;在同一工作水压下,水阀开启速度和内泄漏对阀芯开启力的影响最为明显。仿真结果和测试数据吻合较好,证明了建模仿真方法的有效性。研究结果可对水阀开启控制优化、健康使用及维护决策提供理论指导。     

高压差高固含量减压阀的仿真优化设计

基于有限容积法,采用K ε双方程湍流模型和Mixture多相流模型,对高压差高固态浓度流体冲蚀极端工况条件下工作的煤液化减压阀阀体内的压力分布和流场状态进行了计算流体动力学分析,研究了新型结构减压阀在不同开度下压降的变化情况,以及不同阀座孔深度下湍流强度的变化情况.结合流体冲蚀理论,完成了对其结构的优化改进,并对易磨损部位做出了精确预测,为关键部位耐磨材料的筛选提供了理论依据.实际应用实验结果表明,该新型减压阀使用过程中易磨损部位与仿真预测一致,使用寿命超过了1 200 h,满足实际应用需求.     

包装用气压调节阀的设计计算数学模型探讨

气压调节阈是一种保护刚性密封包装容器的密封、整体结构不被容器内外气压差及气压梯度损坏的气压平衡装置。本文在阐述气压调节阀的工作原理及性能特点的基础上,应用气动、密封理论,推导建立了气压调节阀设计计算数学型,为我国自行研制该类装置提供参考。     

DB型高压溢流阀动态特性的数字仿真

对德国DB型高压溢流阀用键合图和状态空间法建立了数学模型,并在计算机上对其动态过程进行了模拟仿真,仿真结果在各种条件下与实验结果都基本相符。     

新型高压水压数字溢流阀的PLC控制及其特性

数字溢流阀采用PLC控制,可以改善控制性能,提高开启率和闭合率,并可以方便地与计算机控制系统相连接.在此主要介绍了PLC控制数字溢流阀的基本方法,包括控制原理、驱动接口和软件控制逻辑,对数字溢流阀进行了计算机仿真和实验分析,并与一般的直动式溢流阀和先导式溢流阀相比较.结果表明,数字溢流阀的系统压力超调量、开启率、闭合率、动态响应时间等都比先导式溢流阀的好,调压范围比直动式溢流阀大.