大型钢制石油储罐内静电分布规律的有限差分方法研究

摘要

近几十年来，随着全球经济的迅速发展，石油的需求量与日俱增，石油储罐及罐区也向着大型化方向发展。与此同时，各类石油储罐的静电火灾爆炸事故不断发生，危害严重，石油储罐的静电防护问题越来越受到关注。然而目前关于石油储罐内静电分布规律的研究还比较少，人们对储罐静电的认识尚处于初始阶段，需要进一步研究。 本文结合石油储罐的结构特征，利用有限差分的数值方法对大型钢制石油储罐内静电电位分布问题进行了研究，取得了以下五个方面的成果：（1）根据静电理论，分析了石油静电的特点和危害，讨论了石油储罐内静电电位分布问题的研究方法，利用分离变量法推导出了石油储罐内静电电位分布的解析解。（2）建立了储罐内静电电位分布的数学模型，推导出了利用有限差分法和超松弛迭代法进行数值计算的理论公式，应用Matlab7.0.1软件编写了计算程序，并结合解析解验证了所编程序的正确性。（3）对立式圆筒形大型钢制储罐内静电电位分布情况进行了数值模拟计算，从储罐内静电电位分布、相关储罐参数以及油品参数对电位分布的影响等三方面，定量分析了储罐内的静电电位分布情况。（4）针对储罐充装油品的动态过程，研究了罐内静电电荷的流散和积累变化规律。（5）针对储罐静电的危险状态，分析总结了储罐的静电消除技术和防护措施，包括控制环境危险程度、工艺控制、接地、增加相对湿度、添加抗静电剂、使用静电中和器等。通过有限差分法数值模拟得出的储罐内静电分布理论，进一步加深了对储罐内静电分布规律的认识，为储罐的静电安全评价、预防和消除储罐静电事故提供理论依据和技术指导。

目录

文摘

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声明

第一章前言

1.1储罐静电概述

1.2研究背景及研究意义

1.2.1储罐静电的研究现状

1.2.2耐腐蚀涂层的研究现状

1.2.3存在的问题

1.2.4研究意义

1.3研究内容和关键问题

1.4研究方法与技术路线

1.5本章小结

第二章石油静电的特点和危害

2.1石油静电的产生

2.1.1石油静电的带电形式

2.1.2石油静电的影响因素

2.2石油静电的放电

2.3石油静电的危害

2.3.1静电危害的特点

2.3.2静电危害的形式

2.4储罐内静电分布的研究方法

2.4.1工程实验法

2.4.2理论分析法

2.5本章小结

第三章利用分离变量法研究储罐内的静电电位分布

3.1圆柱坐标系下的分离变量法

3.2二维极坐标系统下的分离变量法

3.3利用分离变量法研究圆筒形储罐内的电位分布

3.3.1圆筒形储罐内电位分布的解析解

3.3.2计算实例

3.4本章小结

第四章利用有限差分法研究储罐内的静电电位分布

4.1石油储罐内静电电位分布的数学模型

4.2储罐内静电电位分布的数值算法

4.3程序验证

4.4计算实例

4.4.1储罐内静电电位分布

4.4.2储罐参数对电位分布的影响

4.4.3油品参数对电位分布的影响

4.5本章小结

第五章储罐静电的动态变化和防护措施

5.1储罐静电的动态变化

5.1.1储罐内静电电荷的流散

5.1.2储罐内静电电荷的积累

5.2储罐静电的防护措施

5.2.1控制环境危险程度

5.2.2工艺控制

5.2.3接地

5.2.4提高环境相对湿度

5.2.5抗静电添加剂

5.2.6静电中和器

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢