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基于FDS的水喷淋热辐射防护效用研究

作　者: 谭科峰
导　师: 赵东风
学　校: 中国石油大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 油罐火灾火焰特性 FDS数值模拟热辐射破坏水喷淋防护削弱影响安全间距
分类号: X937
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近二十年来,随着我国经济的腾飞,在能源方面特别是油品的用量日益增加,大型化成了油罐及油品罐区的趋势。罐区是大量油品的存贮场所,一旦防火工作不到位,很容易发生火灾爆炸事故,造成巨大损失。油罐火灾之所以难以控制和扑灭,除了油品火灾本身极大的危险性以外,另一重要原因是其迅猛的火势和高燎的火焰对附近设备和相邻储罐的高强度热辐射,造成相邻油罐被引燃,极易形成火灾的进一步扩大发展,所以罐区安全及其防火问题日益受到重视。油罐发生火灾时,水喷淋冷却系统能有效地对热辐射产生防护作用,为深入探讨油罐水喷淋冷却系统对火灾热辐射的削弱影响及防护效用,本文采用数值模拟方法对此问题进行了较为深入的研究。首先,从油品危险性到油罐火灾危险性,从热辐射原理到火灾的热辐射危害以及从罐区布置到罐区的防护措施,本文进行了全面的理论收集及分析。其次,通过比较分析,选择火灾模拟软件FDS对油罐火灾进行了数值模拟。在模拟结果的基础上,分析了油罐火灾的火焰高度、火焰倾斜度、火焰温度等燃烧特性,证实了FDS的准确性和可信性。以5000 m~3油罐为例,在火焰高度方面,油罐火焰高度的模拟结果为21.25 m,与理论的高度19.5 m相吻合,其误差仅为8.97%;在火焰倾斜度方面误差在20-30%;火焰温度方面,模拟的结果1250℃左右与理论的1200℃也基本符合。于此同时,研究了着火罐热辐射强度的分布以及风速、间距等不同初始条件对热辐射的影响。最重要的是,同时探测了相邻罐在有无水喷淋冷却及不同水喷淋强度作用下热辐射的空间分布,并由此探讨了水喷淋系统对火灾热辐射的防护效用。通过对相邻罐热辐射的分析,判断得出相邻罐离着火罐最近的面是受热辐射危害最大的区域,加强此区域的消防和冷却措施,是有效防止二次事故的方法。水喷淋系统对相邻罐起到了良好的防火冷却及对热辐射的防护作用,5 L/min,10 L/min,30 L/min,50 L/min喷淋防护削弱率分别为39%、48%、64%、69%左右。有喷淋的情况下对相邻罐所受的的热辐射强度整体稳定降低,对相邻罐起到了相应不同程度的保护。本文从油罐材料的耐辐射程度的方面考虑,选用热辐射损害准则探讨了国内外制定安全间距的科学参考依据。

基于FDS的水喷淋热辐射防护效用研究

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