球形容器泄爆过程影响因素的数值模拟

为了研究球形容器内气体泄爆过程的影响因素及压力传播的基本规律,从能量守恒方程、质量守恒方程、动量守恒方程及化学组分平衡方程出发,建立了泄爆的数学模型,采用k-ε湍流模型和涡耗散概念模型即EDC燃烧模型,利用Fluent软件对该过程进行数值模拟,得到泄爆过程中不同时刻监测点的压力。用响应面曲线的方法讨论泄孔比、泄爆压力、容器体积对球形容器泄爆过程的影响,结果表明:泄孔比越大,危险系数越大;破膜压力过大或过小都将增大危险性;容器体积越大,越容易产生危险。因此,实际球形容器防爆泄压中,合理控制泄爆孔径、破膜压力和容器体积将对泄爆过程中产生的影响及泄爆效果至关重要。     

温度对柴油蒸气云扩散及爆炸极限的影响

运用专门设计的实验装置,检测柴油在不同油温、不同环境温度下的蒸发量。定量分析柴油蒸气云浓度在不同高度的分布情况,研究柴油蒸气云浓度与挥发量、柴油蒸气云爆炸极限与环境温度之间的关系和柴油泄漏后形成蒸气云扩散的规律。分析生成爆炸性蒸气云的相关条件,依据实验数据,推导出柴油蒸气云浓度与挥发量之间、柴油挥发量和柴油蒸气云浓度达到爆炸极限的时间与温度之间的函数关系。     

QSPR在有机物燃烧特性预测中的应用和进展

定量结构-性质相关性(QSPR)研究将有机物结构特征表征方法和各种统计建模工具相结合,研究有机物结构与其各种性质之间的内在关系.它不仅可以揭示物质性质与分子结构之间的定量函数关系,而且为工程上提供预测有机物性质的有效方法,因此在众多领域得到了广泛的应用.阐述了QSPR研究基本原理,论述了其在闪点、自燃点、爆炸极限等化学物质燃烧特性预测中的应用和进展,并对各性质的不同预测模型进行了比较,分析其优缺点及适用范围.对实验样本设计、分子结构表征及建模方法选择等的研究现状和发展趋势进行了讨论,提出了QSPR在安全科学研究中的应用前景和发展方向.     

基于模型化合物的含硫油品储罐自燃事故的多因素影响

基于模型化合物,通过正交试验研究了物质、硫化程度、温度和风速4个因素的不同水平及其交互作用对含硫油品储罐自燃事故的影响.结果表明:物质因素对此类事故的影响最为显著,其次是风速,而物质和温度的交互作用影响最小.通过物质因素水平趋势分析可知,就物质因素而言Fe2O3的影响最大,而Fe(OH)3的影响最小.     

自然通风条件下室内CO2扩散浓度变化的数值模拟

探究室内危险性气体泄漏后的扩散特性及危害区域的影响,采用CFD软件FLUENT对室内自然通风条件下CO2连续泄漏扩散浓度的变化过程进行了数值模拟,研究CO2扩散过程的浓度场分布和危害区域变化规律,并比较CO2连续泄漏的风洞实验结果与数值模拟结果。结果表明:CO2在重力的作用下,泄漏后向空间的下方扩散,形成气体积聚,浓度逐渐延长,梯度变化较大,出现分层现象,并形成危害区域。随着时间的延长,室内各点的浓度增加,危害区域逐渐变大,并向上方移动;实验数据和模拟结果吻合较好,证明FLUENT可以较准确地模拟室内CO2的扩散过程。     

室内空间重气泄漏扩散过程的影响因素

以CO2为对象,对室内空间重气扩散过程进行实验研究,考察泄漏源强度、泄漏源高度和开窗对室内CO2扩散过程的影响。结果表明:CO2在室内空间泄漏扩散后有明显的沉降和分层现象。CO2浓度和浓度上升速率随着高度的增加而减小。随着泄漏源强度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均增加,远离地面处CO2浓度值略有上升。随着泄漏源高度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均减小,远离地面处CO2浓度增加。当泄漏源高度较高时,虽然近地面处的CO2浓度相对有所减小,但整个空间都会有较高CO2的气体分布,危险性更大。室外静风条件下,在高位开窗时,空间内CO2浓度没有明显的降低;但在低位开窗时,近地面处CO2浓度明显降低,但远离地面处,CO2浓度降低幅度较小。     

氢氧化铁引发含硫油品储罐自燃的动力学机制

含硫油品储罐自燃火灾事故的根本原因是罐壁铁锈被含硫油品腐蚀生成具有自燃倾向性的腐蚀产物,这些腐蚀产物自燃而引起油罐火灾。通过硫化试验模拟储罐内壁氢氧化铁硫化产物,对其进行热分析试验,应用非模型法和"主曲线法"确定氢氧化铁硫化产物的动力学机制。结果表明,氢氧化铁硫化产物在氧化反应阶段的热重曲线可分为两个主要的失重阶段:第一失重阶段符合随机成核和随后生长反应动力学反应机制,其模型函数为g(a)=[-ln(1-a)]0.673 1,平均活化能E=124.25 kJ/mol,指前因子A=4.45×1013s-1;第二失重阶段符合相边界动力学反应机制,模型函数g(a)=1-(1-a)0.45,平均活化能E=218.42 kJ/mol,指前因子A=1.07×108s-1。     

描述重气泄漏扩散过程的新型模型

在对现有重气扩散模型研究分析的基础上，建立了一种新型的描述气泄漏扩散过程的模型－LTA－HGDM。利用所建立的模型对Throney IslandTrials系列试验中的7组代表不同类型大气环境下的现场试验进行了模拟，模拟结果同试验数据IITHeavy GasModel模型的模拟结果进行了比较。结果表明，新建立的LTA－HGDM模型具有形式简单，模拟精度好，运算快捷等优点，通过对模拟结果进行分析讨论，指出了新建立模型存在的不足及今后该领域的研究重点及方向。     

基于本质安全的半间歇式等温强放热反应加料速度优化

针对半间歇式等温强放热反应,加料速度是控制放热速率的有效控制方法之一。本文综合考虑反应过程安全性及经济性,建立半间歇式等温过程加料速度优化数学模型。为避免强放热反应的热失控,基于本质安全思想,考虑最危险情况——冷却失效情形引发的反应热失控作为实现过程安全的约束条件,并采用罚函数法将约束优化模型转化为无约束优化模型。采用粒子群算法(PSO)对优化问题求解,并将模拟退火(SA)引入粒子群算法增强全局寻优能力。优化计算结果表明:相比于采用恒定加料速度方式,基于混合粒子群算法(SA-PSO)优化算法的分段线性加料方式不仅可以实现过程本质安全化,还可以大大提高转化率。     

采用泄爆管泄放气体爆炸的数值模拟

采用k-ε湍流模型和涡耗散概念模型（EDC）,建立泄爆管泄放气体爆炸的模型,并模拟泄爆过程中火焰的传播过程。分析点火位置、泄爆压力（Pv）、泄爆管尺寸和结构对容器内爆炸超压(P_red)和压力上升速率的影响。结果表明:泄爆管内的气体爆炸是导致P_red异常上升的原因;P_red与Pv存在线性递增关系;泄爆管管长的增大或管径的减小均会增大P_red,且管径对其的影响更显著;泄爆管与容器之间采用平滑过渡的方式可降低P_red,但增大平滑过渡半径会使P_red上升;总泄爆面积相同时,采用2根泄爆管可降低P_red,但两管的位置对P_red的影响不显著。