【摘 要】
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压缩可燃气体一旦在管道处泄漏,所引发的喷射火事故破坏性较大,在一定范围内会对周围环境及人员造成严重影响。为了研究喷射火危害特性的影响因素,本文在总结国内外喷射火实验及模拟工作基础上,设计了喷射火实验场地,对甲烷、乙烷喷射火的喷射压力、喷嘴口径以及不同化学反应机理开展了实验研究,并通过数值模拟分析了不同工况对喷射火的影响程度和热辐射范围,以期对降低喷射火危害程度和救援过程中消防员受到的伤害做出一定参
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压缩可燃气体一旦在管道处泄漏,所引发的喷射火事故破坏性较大,在一定范围内会对周围环境及人员造成严重影响。为了研究喷射火危害特性的影响因素,本文在总结国内外喷射火实验及模拟工作基础上,设计了喷射火实验场地,对甲烷、乙烷喷射火的喷射压力、喷嘴口径以及不同化学反应机理开展了实验研究,并通过数值模拟分析了不同工况对喷射火的影响程度和热辐射范围,以期对降低喷射火危害程度和救援过程中消防员受到的伤害做出一定参考。论文主要研究如下:（1）通过实验研究得到在0.01MPa—0.20MPa（表压）压力范围内,随着喷射压力增大,两种气体喷射火焰高度、最高温度和热辐射强度都增大,其中火焰形态相同,最高温度逐渐升高但上升幅度逐渐减小;在30mm—50mm口径内,随着喷嘴口径增大,火焰高度、最高温度和热辐射强度增大,其中最高温度逐渐升高且增长速率减小。故随着喷射压力和喷嘴口径增大,喷射火危害范围逐渐变大。（2）实验设定工况中,甲烷和乙烷热辐射强度超过25k W/m~2的情况均出现在距离火焰30mm处,该处人员暴露10s造成重大损伤,并达到无火焰辐射下木材燃烧最小点火能。（3）采用标准k-ε湍流模型和加载详细化学反应机理的涡耗散概念燃烧模型（EDC）能够很好地模拟出喷射火燃烧反应特性:模拟所得温度和热辐射值与实验变化曲线相同,吻合度较好。（4）采用3种不同化学反应机理对甲烷喷射火进行了数值模拟研究,模拟结果表明41步反应机理可以更好地进行温度场和辐射场预测;甲烷燃烧生成CO2质量分数最大值为0.135,CO质量分数最大值为0.033;乙烷燃烧生成CO2质量分数最大值为0.181。最后,论文通过分析和预测甲烷、乙烷喷射火的危害范围,得出了喷射火周围人员、设备等目标受到伤害的影响范围,为存在可燃压缩气喷射火危害的相关场所开展应急救援工作提供了一定参考。
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