液氨制冷系统特定空间氨气泄漏扩散规律研究

摘要

近年来随着氨气广泛应用在化学工业和食品工业中，氨气的泄漏扩散事故也越来越多，社会危害性也越来越大。在不同环境空间和释放条件下氨气的扩散规律呈现不同特点，由于实验条件所限，目前对特定空间氨气扩散特点研究较少，为此本文通过设计小尺度风洞实验，结合数值模拟方法对特定空间氨气泄漏扩散规律进行了研究。 本文在对食品厂布局调研的基础上，设计了小尺度风洞实验系统并开展了实验，研究了食品厂特定空间不同条件下的氨气泄漏扩散浓度分布。建立了小尺度数值计算模型，研究确定了计算用的湍流模型，在此基础上数值模拟研究了氨气扩散规律，并对氨气泄漏事故后果进行预测。 风洞实验研究结果表明，氨的浓度主要集中在中轴线呈向上运动趋势，释放高度为3 cm，风速为0.8~1.2 m/s时达到最大浓度，各测点浓度与释放速率成正比，接近源浓度随高度变化较大。湍流模型研究结果表明RNG k-ε模型能较好地模拟氨气泄漏扩散过程。数值模拟结果表明，当氨气运动到障碍物上方时浓度显著下降，通过障碍物后，氨气分布范围变宽，释放源、厂房迎风面上方为高速区，障碍物区域为低速区，在障碍物区域浓度随温度变化最大。通过对食品厂特定空间氨气泄漏事故后果研究，危险浓度范围覆盖了从释放源到障碍物及远离障碍物的所有区域，只有在释放源附近存在致死浓度区域和燃爆区域。对于事故应急疏散的建议是在发生事故后相关人员及时向横风向两侧撤退。 本文研究成果为食品工业液氨制冷系统泄漏事故的预测与紧急情况下人员疏散预案的制定提供了参考。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1课题背景

1.2液氨事故概述与分类

1.3气体扩散研究现状分析

1.4研究目的和内容

第2章 氨气扩散小尺度风洞实验设计与研究

2.1风洞设计的相似性

2.2实验系统设计

2.3实验方案设计

2.4实验结果分析

2.5本章小结

第3章 特定空间氨气扩散数值模拟研究

3.1基本方程

3.2小尺度数值模型建立

3.3数值模拟结果与分析

3.4本章小结

第4章 氨泄漏事故后果预测研究

4.1液氨泄漏后果影响

4.2毒害性研究

4.3燃爆性研究

4.4本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢