液化天然气泄漏扩散数值模型分析

简述了常用的LNG泄漏扩散模型,分析了这些模型的优缺点及适用性,重点介绍了液化天然气泄漏扩散CFD模型公式,分析了应用大型LNG泄漏现场试验对LNG泄漏扩散CFD模型的验证数据.分析结果表明:同其他的模型相比,液化天然气泄漏扩散CFD数值模型具有更好的预测精度.     

厂区天然气泄漏扩散的数值模拟研究

根据危险性气体空间泄漏扩散的特点,对厂区天然气等危险性轻质气体泄漏扩散运动进行了数值模拟,着重研究了大气风向风速、泄漏射流方向和泄漏时间对危险性轻质气体(天然气)空间泄漏扩散浓度场和危险性区域的影响.其中大气主导风的风速对气体扩散浓度和扩散危险性区域有很大的影响,如等值线图模拟的条件下,在x方向上,风速v=0.5 m.s-1比v=5.0 m.s-1条件下危险性区域大155 m.     

隧道内液化天然气管道泄漏爆炸过程的数值模拟

 为了解隧道内液化天然气(LNG)管道泄漏爆炸事故的发展规律,以某实际工程为例,运用计算流体动力学方法建立隧道内LNG管道泄漏爆炸模型,分别以3种不同的边界条件对LNG泄漏爆炸过程进行了数值模拟计算。针对隧道两端为固壁和设泄压结构2种情况下的爆炸过程,通过数值模拟得到了3种不同泄漏强度条件下隧道内LNG泄漏爆炸峰值超压情况,并以此为依据判定其破坏性。结果表明,隧道两端为固壁或设泄压结构时,在泄漏强度最小及最大2种情况下爆炸形式均为爆燃,会对隧道内设施产生较严重破坏;泄漏强度居中的情况下,则会发生爆燃转爆轰过程,破坏力极强,应避免此种情况的发生。     

高压架空型输气管道泄漏扩散数值模拟

基于商业CFD软件FLUENT,选用组分运输模型和k-ε湍流模型,运用PISO求解方法,对以甲烷为主要成分的天然气在空气中的泄漏扩散过程进行数值模拟.得到了不同管内压力和不同泄漏口口径下天然气泄漏量的数值模拟结果,与基于小孔泄漏理论模型计算结果基本吻合.结果表明：管内压力和泄漏量呈线性规律,泄漏口口径和泄漏量呈二次规律;泄漏产生的射流抬高高度随着管内压力的变化明显而随泄漏口口径变化不明显.     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

液化天然气泄漏扩散数学模型分析

液化天然气(LNG)的泄漏扩散已成为安全领域的一个重要研究内容,以LNG蒸气云扩散数学模型的开发进展为对象,详细分析了用于该类型扩散的经验模型、积分模型、浅层模型、拉格朗日非线性烟团模型、计算流体力学(CFD)模型。研究指出:尽管基于Navier-Stokes(N-S)方程的模型在所有模型中性能最好,但用于预测LNG泄漏扩散时,仍有许多值得改进的地方,如要考虑科里奥利力和气象因素等的影响。最后,重点针对当基于N-S方程的CFD模型用于LNG扩散时需要改进的地方进行了展望。     

液化天然气点供站泄漏爆炸事故后果分析

液化天然气(LNG)点供站因其便利性和经济性已成为城镇和工业补充气源的优先选择,但由此带来的安全隐患和突发事故也引起关注和重视。为研究LNG点供站管线3种泄漏方向下天然气浓度分布、爆炸超压和温度变化规律,基于计算流体动力学方法,使用FLACS软件建立三维模型并进行数值模拟。结果表明：水平泄漏和向上45°泄漏条件下,泄漏气体云团影响范围达到稳定的时间分别为120和30 s,垂直泄漏气云达到稳定时间最短仅需5 s。水平泄漏场景下,泄漏气体可扩散至气化器以及储罐周围,其影响范围大于向上45°泄漏和垂直泄漏。向上45°泄漏爆炸产生的最大超压高于其他两个场景下的最大超压,且影响范围最大。水平和向上45°泄漏时,高温区域主要集中在气化器的底部和左侧,2种场景燃烧产生高温对气化器的安全运行具有较大的安全隐患,而垂直泄漏高温区域主要分布在泄漏口上方,对设备造成的影响最小。     

液化天然气船水上泄漏事故源强计算方法

为更准确地计算液化天然气(LNG)船水上泄漏源强,研究了LNG船泄漏时LNG蒸发率、真空阀补气率、LNG泄漏率与货舱蒸汽压力变化间的相互作用机理,分析了货舱类型对泄漏源强的影响,给出改进的LNG船水上泄漏源强计算方法.结果表明:LNG船泄漏时货舱液面上方的压力会降低,从而影响实际泄漏速率,而且泄漏孔径越大,影响越严重;Membrane型货舱的泄漏源强特性与矩形舱较接近,Moss型货舱泄漏源强特性与矩形舱差别较大.     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

混氢天然气输气站场泄漏扩散数值模拟

将氢气混入天然气管网是目前世界上实现氢气大规模输送的最有效方式。氢气爆炸极限为4.0%～75.6%,上下限范围宽,且分子直径比甲烷小,极易泄漏,给输气站场带来很大隐患。针对多组分物系混氢天然气的泄漏,基于修正的二元扩散系数及热力学因子计算方法,计算了混氢天然气三物系Fick扩散系数矩阵,用来描述混氢天然气中各组分分子间相互运动的传质过程,以FLUENT为平台进行了CFD数值模拟分析,研究发现,混氢天然气泄漏后其扩散受到障碍物及风速等因素的影响;同体积混氢天然气与不含氢天然气泄漏,混氢天然气爆炸下限扩散半径更小;较低含氢量的混氢天然气泄漏后氢气组分爆炸区域仅限于泄漏点附近。研究结果可为站场内发生混氢天然气泄漏扩散提供预警和防护指导。     

液化天然气浮式生产储卸装置低温液货卸载参数的定量分析

基于海上液化天然气的浮式生产储卸装置,应用Aspen plus软件建立1∶1的物理及数学模型,模拟计算了其低温液货卸载的流程,结合模拟结果和动量及能量方程分析了影响海上天然气卸载的主要参数,着重研究液化天然气输送流量、管路高度差对泵压差和蒸发气体质量的影响.结果表明:随着液化天然气输送流量增加,泵压增大而蒸发气体质量先减小而后增大,并存在一个最为经济的设计流量值;管路高度差对低温软管液货卸载的影响明显.     

液化天然气冷量利用分析及集成优化

为提高液化天然气（LNG）冷量的利用效率,文章通过建立空气分离、低温粉碎和低温冷库等用冷装置的工艺模型,对各装置单独利用LNG冷量时的节能效果和利用过程的火用损进行了计算和分析,并在此基础上将空气分离、低温粉碎和低温冷库进行集成,按照“温度对口、梯级利用”的原则利用LNG的冷量。集成方案中,约-150℃的高压LNG先经空气分离装置利用冷量,再将从中抽出的一股约-101.8℃的LNG用于低温粉碎装置和低温冷库。通过模拟计算,结果表明集成利用时各装置利用LNG冷量的火用损比单独使用降低55.7％以上,使用单位LNG的冷量节省电量最大可达349.0 kWh/t,是单独用于空气分离装置省电量的1.56倍,大大提高了LNG冷量的利用效率。     

LNG储罐内翻滚模型及翻滚现象的数值模拟研究

LNG的翻滚现象是LNG安全储存的重大隐患。目前对LNG储罐内翻滚发生的机理及过程还缺乏深入的研究。建立了LNG储罐内翻滚的物理模型和数学模型,并利用Fluent软件对密度差为0.5 kg/m3的5 000 m3储罐进行了数值模拟,清楚演示了储罐内发生翻滚的过程。研究表明:在重力的作用下,储罐内不同分层间由于密度差的存在,分层间的LNG会发生剧烈混合现象,即翻滚。通过模拟计算和分析,可以为储罐设计和实际生产操作提供依据。     

立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制

介绍了立式高真空多层绝热LNG储罐的基本结构和工作原理,并对其总体漏热进行了具体分析,给出了计算公式,为绝热性能的分析和优化设计提供了依据.最后针对LNG的特殊性质进行了结构和安全性设计.     

电容式液位计在车载LNG气瓶中的应用

简要介绍了电容式液位计的使用原理,总结分析了车载LNG气瓶电容式液位计实验项目及实际应用中存在的问题,并对车载LNG气瓶电容式液位计的发展前景进行了展望。     

小型航天器液化气推进系统的数值模拟

为研究小型航天器液化气推进系统的工作性能,依据质量、能量守恒方程建立了一维、单组元液化气自蒸发过程的数值模型。利用模型对温度、压力、质量流量等主要参数进行了理论仿真,并搭建试验平台进行测试验证。N2O自蒸发实验表明模型仿真与相应测试结果吻合良好,证明了该模型在假设条件下的有效性。该数值模型适用于所有真实气体的液化气推进、冷气推进,以及外太空真空、零重力条件下的液化气推进。研究结果可用于评估小型航天器的液化气发动机。     

小型航天器液化气推进系统的数值模拟

为研究小型航天器液化气推进系统的工作性能,依据质量、能量守恒方程建立了一维、单组元液化气自蒸发过程的数值模型。利用模型对温度、压力、质量流量等主要参数进行了理论仿真,并搭建试验平台进行测试验证。N2O自蒸发实验表明,模型仿真与相应测试结果吻合良好,证明了该模型在假设条件下的有效性。该数值模型适用于所有真实气体的液化气推进、冷气推进,以及外太空真空、零重力条件下的液化气推进。研究结果可用于评估小型航天器的液化气发动机。