氨制冷外文翻译.docx

本科生毕业设计外文翻译学 院 英才学院 专 业 热能与动力工程 导 师 甄仌 学 生 逯颖颖 学 号 201111950162 2015年4月5日快速模拟和液氨储罐泄漏风险的可视化分析a江苏危险化学品安全与控制重点实验室，南京210009，中国b城市建设与安全工程学院，南京科技大学，南京210009，中国摘要在液氨储罐泄漏和气体扩散模拟现有的复杂的计算和分析问题，通过选择合适的气体扩散模型和编写一个程序来模拟和分析危险气体的扩散，本文可以将氨和氨的扩散浓度分布，扩散的危险区域可分准确、快速，然后用程序模拟分析如风速的影响，地面粗糙度和液氨泄漏率对氨的扩散。结果表明，当风向是符合泄漏源方向，氨扩散距离和危险区域显示一个趋势的增加或减少风的速度；在下风向地面粗糙度的增加，氨的扩散距离降低；氨气扩散距离和危险区域的液氨泄漏率的增加而增加。2014作者。由Elsevier公司出，版这是CCby-nc-nd许可下开放获取论文（HTTP：/许可证/数控钕/3 /）。北京理工大学的科学委员会的责任同行评审。关键字：扩散；模型；仿真；MATLAB；浓度1、介绍氨是一种无色有刺激性气味气体与液体存储和运输阶段。氨或可能发生液氨泄漏设备损坏时,老化或第三方在生产的过程中,储存、运输,从而引起中毒事故、火灾爆炸事故和次生灾害事故。近年来,研究氨泄漏的扩散逐渐引起关注,并利用各种软件来计算和分析有毒、有害气体泄漏扩散,如ALOHA,FDS, Fluent等,取得了一定的成就。但气体扩散过程的模拟软件更为复杂,此外,计算周期很长,时间滞后,使得决策毫无意义的事故紧急救援。所以,快速预测有害气体和扩散的浓度分布是一个趋势本研究1。随着计算机计算速度的提高,利用计算机来计算的风险定量氨扩散已成为一个重要的方式,比如邓金华Matab计算和使用分析有害气体扩散过程,并提出了使用Matlab计算气体扩散2, 艾汤伟计算和分析的传播危险的气体通过Matlab,这也可以输出有害气体泄漏扩散数据3,作者认为,上述研究成果计算周期很长,和做没有意识到可视化的视觉效果,氨扩散的影响因素分析是不够的。在这先前的研究的基础上,使用一个灵活和快速计算方法来解决上述问题。*通讯作者。电话:+ 86电子邮件地址:;xuefeng.Hanbrand.lth.se1877 - 7058年2014作者。由爱思唯尔出版有限公司这是一个开放存取下条CC BY-NC-ND许可证 (/licenses/by-nc-nd/3.0/)。同行评审科学委员会的责任下的北京理工大学doi:10.1016 / eng.2014.10.4862、气体扩散模型的选择液氨泄露后,它将迅速气化,在本文中,氨作为扩散研究对象,同时,为简单起见,假设风的方向和泄漏的方向来源是一致的。目前,普遍和广泛应用气体扩散模型只包括阶段模型,箱模型、相似模型、浅模型、高斯模型、CFD模型等等(4 - 8)。不同的模型有其优点和缺点。表1显示了应用程序的范围,仿真精度,计算精度,各种模型的计算量和工程适用性。表1气体扩散模型的对比模型应用的范围模拟精度计算精度计算数量工程适用性模型选择只有相模型重气体瞬时或连续扩散低一般小不恰当的盒模型重气体瞬时或连续扩散一般更好的小好相似模型重气体瞬时或连续扩散更好的更好的更大的一般浅模型重气体瞬时或连续扩散更好的更好的更大的一般高斯模型光气体连续扩散更好更好小一般CFD模型重气体瞬时或连续扩散好好更大的一般假定液态氨泄漏是小孔径和连续的，液态氨闪蒸气体，由于氨的密度比空气小，所以高斯模型更适合于氨扩散。高斯模型也叫中密度云不断扩散模型，其数学表达式9，如通式（1）C（x，y，z）=Qyzuexp-12y2y2+z2z2C（x，y，z）是点（x，y，z）气体浓度，mg/m; Q是流动的气体连续泄漏kg /s; 是平均风速,m/s; x是顺风距离,m; y是侧风距离,m;z是距地面的距离，m；x，y，z代表x,y,z方向扩散参，数，和x和地面粗糙度之间有关系，x，y，z是关于x的方程。在泄漏流量为Q时，在点（x, y, z）气体浓度可以计算。如果点x,y,z是已知的，在任何位置的气体浓度可以给出，解决方案是无限的，所有的解决方案形成高斯密度轮廓曲线。3、Matlab对气体扩散数值模拟分析3.1编程结合上面的模型,使用Matlab语言将高斯写入程序模块,它的主要部分如下:Q=输入(请输入源强度(mg / s):Q = );u =输入(“请输入风速(m/s):u = );d =输入(“请输入计算精度(m):d = );Z0 =输入(“请输入地面粗糙度(m):Z0 = 0.4”);(x,y)= meshgrid(50:d:1200,1200:d:100);%定义解决方案空间和计算精度;by0 = 0.08 * x。*(1 + 0.0001 * x)。(1/2);%计算y轴向基本扩散参数;bz0 = 0.06 * x。*(1 + 0.0015)。(1/2);%计算基本扩散参数z轴;= by0。*(1 + 0.38 * Z0);%正确基本扩散参数对y轴根据地面粗糙度;fz =(2.53 - -0.13 *日志(x)。*(0.55 + 0.042 *日志(x)。(1)* Z0。(0.35 - -0.03 *日志(x);%对扩散系数参数z轴根据地面粗糙度;bz = bz0。* fz;%正确基本扩散参数z轴根据地面粗糙度;tempy1 = - y。* y / by. / by. / 2;tempy2 = 2.718282。(tempy1);c = Q / pi / u *(。* bz)(1)。* tempy2;Cs =输入(“请输入所有的溶液浓度(毫克/立方米:“)%的输入参数最终以“”和“”;轮廓(x,y,c,c);% x,y,c变量分为xyz轴,图扩散浓度分布;阴影插值函数;彩条;网格;X标签(x轴向距离(米);Y标签(y轴向距离(米);标题(“顺风气体扩散浓度分布”);源强度、风速、地面粗糙度参数和计算步长可以根据设置实际情况分析需求计划。3.2实例分析通常,有毒、有害气体扩散后,危险区域可分为:死区,伤口面积,吸入反应区域和安全区域11。根据国家标准,液氨泄漏的影响如表2所示。通过分析表2,获得四个限制数量的区别:安全区域的气体浓度不到30毫克/立方米,吸入的气体浓度之间的反应区30 mg / m3 - 350 mg / m3,气体集中的伤口面积553 mg / m3 - 553 mg / m3,致命的面积比的气体浓度1500 mg / m3。本文把南京郊区作为研究区域,面积起伏较大,地面海拔101米。季风的变化是显而易见的,北风,西部和西北部冬天风,南和在夏季东南风。主导风向是北风,频率是16%;二次风占主导地位方向是南方,频率为9.6%,年平均风速4.5米/秒,最大风速是20米/秒。表2不同的泄漏浓度的影响质量密度mg/m3损伤程度30国家卫生标准50鼻咽部刺激140接触30分钟,眼睛和上呼吸道生病175 - 350接触28分钟,鼻子和眼睛严重刺激大于350很难忍受,不能工作553强刺激,可以持续1.25分钟超过1500对生命的威胁3500 - 7000死亡现在假设一个液氨罐泄漏，泄漏率Q为5kg/ s时，泄漏的时间是30s，年平均风速为4.5米/秒，大气稳定度为类为D12、粗糙度参数Z0为1m时，计算步骤中长度为1米（计算精度的要求），气体浓度C分别被选定为1500毫克/立方米，553毫克/立方米，350毫克/立方米，30毫克/立方米，构成了一系列的高斯曲线，如图1所示，右边的图显示质量浓度(毫克/立方米)，质量浓度（毫克/立方米）。在现有的情况下，完成了编程和调试，从输入的初始值，以获得计算结果只需要10秒钟，它提供了一个更敏捷方法预测的危险化学品泄漏的危险。图1。传播Ammonia气体浓度分布数值模拟结果表明,当顺风扩散距离超过900米浓度低于国家卫生标准,当侧风扩散距离超过90,浓度低于国家卫生标准,扩散范围出现椭圆分布、扩散面积约254470平方米。Figure.1can显示氨扩散区域视觉,有很好的指导应急救援措施,如确定范围的人员疏散和撤离的方向。4.氨扩散的影响因素高斯模型显示风速、地面粗糙度、氨气扩散泄漏率的影响,因此, 在本文中，液态氨和泄漏点的质量不作假设，研究上的影响以上因素对氨的扩散，研究有利于了解氨扩散规律，提供建议，以减少意外伤害，并更好地控制氨气扩散。4.1风速对气体扩散的影响假设氨泄漏率是5公斤/ s,地面粗糙度是1米,选择不同的风速,使用Matlab模拟氨扩散的后果,在选择为1米/秒风速,3 m / s,5米/秒,7米/秒,9米/秒,11米/秒,13米/秒,15米/秒氨扩散数值模拟,和气体扩散距离扩散区域表3所示,氨扩散距离随风速的变化是图2所示。表3在不同的风速扩散距离和地区速度/ ms - 113579111315传播距离/ m23001210910760660600550510扩散面积/13729004181502287101673101244101055608639473202图2。氨扩散在不同的风速。图2表明,随着风速的增加,氨扩散的最长距离减少,表1中还显示,扩散面积逐渐减少。主要原因是氨作为风传输整个顺风,因此氨一直蔓延到顺风,此外,风稀释气体,空气扰动增加与风速,氨和清洁空气的统一时间,加快氨的传播气体,减少气体浓度土地,所以氨扩散距离和面积较小。4.2地面粗糙度对气体扩散的影响氨泄漏速率为5kg/秒，风速为5米/秒，在选择地面粗糙度Z0为0.5M，1M，2M，3M，以取数值模拟，气体扩散距离和扩散区示于表4中，氨扩散过地面粗糙度距离的变化示于图3。从图3可以看出,与地面粗糙度的增加,氨顺风扩散距离减少;表4还表明,氨降低危险区域。因此,地面粗糙度越大,氨扩散比较困难,为了有效降低氨气扩散危险区域,增加了地面粗糙度采用种植灌木是一个很好的方式。表4在不同的粗糙度氨扩散距离和面积地面粗糙度/m0.5123扩散长度/ m1200910760660扩散面积/301590228710205330190760图3。氨扩散在不同地面粗糙度。4.3泄漏率对气体扩散的影响5米/秒风速时,地面粗糙度是1米,不同的氨被选中来模拟泄漏率氨扩散后果,选择氨泄漏率为1公斤/ s,2公斤/ s,3公斤/ s,4公斤/ s,5公斤/ s,6公斤/ s,7公斤/ s数值模拟,气体扩散距离和扩散领域如表5所示,氨扩散距离随泄漏率的变化是图4所示。表5。不同的泄漏率下的扩散距离和面积。泄漏率/kgs-11234567扩散长度/ m38056070081091010001100扩散面积/4058987965136350188310228710282740345580图4。氨扩散在不同的泄漏率。图4示出跨风向上下风向的氨扩散距离是逐渐与氨泄漏率的增大而增大，表5还显示氨气危害面积逐渐增大，主要的泄漏率的增加，因为，空气稀释的能力是有限的，氨会蔓延下方向风的方向，所以，扩散距离增大，因此，该液氨泄漏后，泄漏源应及时剪除，以减少氨的泄漏量。5结论在本文，不同的气体扩散模型的优缺点和适用范围比较,选择合适的氨气扩散高斯模型,使用Matlab,数值气体扩散的模拟计算,氨浓度的不同因素对扩散的影响分布在液氨泄漏进行了分析,发现氨泄漏扩散,氨扩散距离和扩散面积确定在给定的条件下,与此同时,实现直观可视化,主要结论如下：(1)结合准确的气体扩散模型和Matlab,危险气体的浓度分布扩散可以快速计算。(2)一方面,风转达了氨作为一个整体向下的方向,使氨泄漏源顺风扩散和分布;另一方面,风速的增加,氨扩散距离减少在顺风的方向和侧风,同时减少泄漏危险区域时间。(3)氨扩散距离地面粗糙度的增加而减小。(4)氨扩散距离和扩散面积在顺风的方向和侧风增加了泄漏率的增加。引用：1丁训威，王熟烂。审查Comustible和有毒气体扩散Leakega研究J。化工，1999,2（16）：118-122。 （在中国）2 DEN金华，沉先明。 Matlab在化学危险性气体扩散模拟分析应用J。中国安全生产科学与技术，2005,1（5）：94-96。 （在中国）3 AI汤唯，徐萧县。 Matlab在化学危险性气体扩散模拟分析应用J。工业安全及环保，2009,35（3）：24 -26。 （在中国）4潘旭海，蒋军成。危险物质模拟分析波及扩散过程J。安全工程，2001,21（3）：44-45.（在中国）5黄烟波，梁东。重型气体扩散模型分类方法JSafety与环境工程，2008,15（4）：72-75。 （在中国）6彭湿泥，周Tinghe。讨论煤气泄漏和扩散模型研究J。煤气与热力，2008,28（11）：B11-B12。 （在中国）7何沙，袁宗鸣。研究重气作用J。中国测试技术，2008,34（4）：113-114。 （在中国）8黄钦，蒋军成。回顾重