管道容器连通系统内气体爆炸影响因素的数值分析

采用数值模拟方法,通过对小型连通容器爆炸过程的分析,系统研究了管道和容器连通的系统内可燃介质发生爆炸时着火点位置和容器的几何尺寸对系统爆炸强度的影响,模拟结果与已有的实验结果基本一致。该研究结果可为大型连通容器系统安全防爆设计提供参考。     

注氮气采油井筒内可燃气体爆炸数值模拟

注气驱油过程中井筒内存在可燃气体爆炸风险,为了明确热采注氮井筒内发生可燃气体爆炸事故后果及爆炸演化规律,开展了高温高压条件下油管大长径比空间内,轻烃组分爆炸的数值模拟研究工作。研究结果表明,管内爆炸超压峰值随初始温度的升高而降低,此现象是由于升温引起管内可燃气体总量降低,升温对燃爆反应速率的增强作用被抵消,但管内爆炸超压峰值随初始压力的升高而快速增大,同时在相同的初始压力和温度下,与中部和顶部点火相比,超压的最高值出现在管内底部点火时的井口位置,且在井筒两端由于爆炸冲击波反弹使得超压迅速上升,爆炸产生的超压最高可达300 MPa以上,足以对油管和井筒等设施造成严重破坏。研究成果为注气采油井筒爆炸安全防控提供参考依据。     

管状容器气体燃爆泄放过程的数值模拟

工业过程中管状容器气体爆炸事故时有发生，严重威胁着过程工业的安全生产。为预防这类事故，通常会在容器上安装泄压装置，这就要求对该类容器进行防爆泄压设计。对管状容器气体爆炸泄放过程进行分析，特别是容器内压力发展特性的分析是进行防爆泄压设计的关键。为此，首先分析了管状容器内气体爆炸泄放过程，根据其燃爆发展规律建立了描述整个泄爆过程的物理模型。从能量守恒方程和质量守恒方程出发，结合气体状态方程、绝热压缩方程和气体泄放速率方程建立了泄爆过程的数学模型，利用四阶龙格-库塔方法对该过程进行了数值模拟，得到了不同时刻燃爆压力、压力上升速率、火焰位置和火焰传播速度。另外还讨论了泄压面积和泄爆压力对泄爆过程的影响，对于该类容器的防爆泄压设计具有指导意义。     

惰性气体抑制管道中可燃气体爆炸的数值模拟

管道内可燃气体的防爆抑爆研究对于石油及天然气工业的安全生产具有重要意义。以RNG 湍流模型及EBU Arrehnius燃烧模型为基础，建立了管道内可燃气体单步化学反应湍流爆炸模型；并以有限体积法求解了爆炸流动及反应控制方程，从而对二维管道中惰性气体抑制可燃气体爆炸的过程及规律进行了数值模拟。模拟结果与实验数据有着较好的吻合性，可为燃气管道中惰性气体防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供理论依据。     

有障碍物空间可燃气体扩散规律的数值模拟

有限空间内可燃气体泄漏扩散容易引发危险事故,而对于有限空间障碍物存在时气体泄漏扩散规律的研究较少。为此,针对有限空间障碍物对可燃气体泄漏扩散的影响,采用雷诺平均的N-S方程,湍流模型以及无反应多组分输运方程,对障碍物影响下可燃气体泄漏扩散进行了数值模拟,并进一步分析了泄漏位置和障碍物高度对可燃气体泄漏扩散的影响。结果表明:障碍物对可燃气体扩散过程有阻碍作用;障碍物影响下不同位置泄漏扩散形成的浓度场不同,泄漏口与出口异侧,距离障碍物越近,房间内形成的爆炸区域越大;障碍物高度越高,有限空间内形成的爆炸区域越大,增大了危险事故发生的可能性。该模拟结果有助于室内燃气管道安全设计,可为制订室内可燃气体爆炸事故的预防措施提供参考。     

开敞空间工业气云爆炸研究进展

评述了开敞空间气云爆炸的研究进展情况，阐明了约束条件和障碍物对气云爆炸威力的作用。分析了通过理论研究提出的TNT当量法、多能模型法、自相似法和数值模拟法，评价了它们在实际应用中的优越性和局限性。     

密闭空间内局部可燃气云爆炸的数值模拟

从流体力学和化学反应动力学方程出发,建立了描述密闭空间内局部可燃气云爆炸过程的数学模型。应用SIMPLE算法进行求解,得到了密闭空间内局部可燃气云一维爆炸场的发展过程,计算结果符合物理现象和规律,说明该数学模型和数值算法较为合理,计算结论对工程设计有参考价值。     

气体爆炸泄放计算方法比较与实验

泄放是为防止设备内部因爆炸而发生破坏所广泛采用的方法,其设计关键是合理、有效设计泄放面积。气体爆炸泄放计算存在多种不同的计算方法,各种方法的适用范围及计算精度均有较大差别。用0 524m3的球形容器对液化气烷 空气进行爆炸泄放实验研究,将实验结果与各种计算结果进行了定量比较。     

管道内可燃气体爆炸的研究进展

对近20年来管道内可燃气体爆炸过程的实验和数值模拟研究的进展情况进行评述,以便从整体上了解这一方向目前的研究程度、研究热点和研究方法.并对管道内可燃气体爆炸过程研究的前景提出展望.     

高压容器焊缝残余应力数值模拟

利用有限元软件ANSYS中生死单元技术对OWC-4060A水泥石腐蚀测试仪中焊接高压容器的焊接接头进行了数值模拟,分析了焊接过程中接头的温度场及应力场变化规律。结果表明,接头的温度分布不对称,残余应力在焊缝中心线两侧较对称;虽然接头的最大残余应力出现在熔合线附近,但是接头沿焊缝中心开裂的倾向最大。在设计的25 MPa许用压力环境下工作时,该水泥石腐蚀测试仪压力容器焊接接头的安全系数为1.8,符合使用要求。     

内部平板对半球形气云爆炸超压的影响

以乙炔 空气为介质,进行了平板障碍物对开敞空间气云爆炸威力影响的试验研究,比较测得的超压与时间曲线发现,有障碍物的气体爆燃超压呈多峰值形式,超压值随着障碍物几何尺寸的增加而增大,障碍物开孔率和位置的变化也对爆炸超压产生影响。障碍物的存在是开敞空间可燃气云爆炸产生巨大破坏力的主要原因之一。     

Numerical simulation of gas transport mechanisms in tight shale gas reservoirs

Due to the nanometer scale pore size and extremely low permeability of a shale matrix,traditional Darcy’s law can not exactly describe the combined gas transport mechanisms of viscous flow and Knudsen diffusion.Three transport models modified by the Darcy equation with apparent permeability are used to describe the combined gas transport mechanisms in ultra-tight porous media,the result shows that Knudsen diffusion has a great impact on the gas transport and Darcy’s law cannot be used in a shale matrix with a pore diameter less than 1 μm.A single porosity model and a double porosity model with consideration of the combined gas transport mechanisms are developed to evaluate the influence of gas transport mechanisms and fracture parameters respectively on shale gas production.The numerical results show that the gas production predicted by Darcy’s law is lower than that predicted with consideration of Knudsen diffusion and the tighter the shale matrix,the greater difference of the gas production estimates.In addition,the numerical simulation results indicate that shale fractures have a great impact on shale gas production.Shale gas cannot be produced economically without fractures.     

气流中液化天然气液滴破碎数值模拟研究

基于流体体积法和k-ε湍流模型对液化天然气单液滴在气流中的变形破碎情况进行模拟研究.研究不同We对液滴形态和破碎模式的影响,分析液滴形态变化过程中速度、加速度和阻力系数随时间的变化趋势,并研究不同流场下液滴变形破碎情况.结果表明,不同的We下,液滴呈现出不同的破碎模式,液滴发生剪切破碎的临界We为80左右,同一We下不...     

可燃性气体检测仪的使用与维护

介绍了可燃性气体检测仪的工作原理、使用方法、注意事项和常见故障的处理。     

烟道气辅助SAGD数值模拟研究

根据杜84块馆陶油层地质特征、多组分流体相态拟合生成的流体组分数据,结合SAGD数值模拟技术,建立烟道气辅助SAGD数值模拟模型。针对常规SAGD技术进行不改变注汽方式开发效果预测,对注汽井注汽进行了可行性分析。模拟结果表明,注汽井注汽较原方式提高采收率8个百分点;针对烟道气辅助SAGD技术,进行蒸汽/烟道气伴注可行性分析,对蒸汽/烟道气注入比和注入总量进行优选,最终优选烟道气和蒸汽总注入量为75 m3/d,注入比为1∶1,最终采收率为47.39%。烟道气辅助SAGD数值模拟结果表明,蒸汽/烟道气伴注对改善SAGD过程中蒸汽腔的扩展及延长SAGD阶段时间效果明显。     

处理易燃易爆气体设备安全设计

系统讨论了易发生可燃气体爆炸设备的设计压力、设计温度、安全泄放装置及设备支撑结构的设计问题 ,指出了处理易燃易爆气体的设备与其它设备设计的主要区别 ,提出了此类设备的设计思想和方法。     

天然气高效净化装置的数值模拟研究

为更好的研究天然气高效净化装置净化过程,运用CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟计算其内部的运行状况,得出气流以及粉尘颗粒运动特性:速度分布、压力分布、湍动能分布和颗粒轨迹。净化装置将沉降技术、旋风分离技术、深层过滤技术有效结合,使得沉降与深层过滤阶段气流稳定、流速缓慢,旋风分离阶段流速较快,保证了气流分布的合理性,提高了分离效率。在净化过程中沉降-旋风分离单元起到预处理作用,降低后续深层过滤的压力,保证过滤效率。深层过滤单元采用不同密度梯度的中空纤维组合过滤,具有较高的过滤容量也提高了设备的分离精度。     

H2S废气反应炉燃烧数值模拟

针对某炼油化工厂H_2S反应炉设计的不同结构的燃烧器进行三维数值模拟,研究了不同燃烧器结构参数、燃料气成分与分配比例、反应炉花墙结构等因素对炉内流动与燃烧的影响,并确定了合理的燃烧器结构。结果表明:原始燃烧器结构下,单烧酸性气工况时,降低内圈酸性气比例有利于H_2S的完全燃烧,炉膛出口烟温有所提高;优化后的燃烧器结构较原始结构下,增强了内圈酸性气与空气的混合,更有利于H_2S气体的燃烧;反应炉内花墙结构能造成炉膛内烟气回流,提高了烟气的停留时间,有利于H_2S气体的燃烧完全;掺烧天然气工况较单烧酸性气工况,炉内燃烧变差。     

页岩气压裂数值模型分析

水力压裂和水平井开采是页岩气开发的主要技术,在我国尚处在工业试验阶段,存在很多技术瓶颈。在总结分析了页岩气压裂的特点基础上,探讨了网状裂缝形成的主控因素及裂缝扩展模型、产能预测模型的类型以及优缺点。结果认为,特殊的赋存生产机理、复杂的裂缝形态和多尺度的渗流模式是页岩气压裂的主要特点,其目的是形成网状裂缝,扩大储层改造体积;网状裂缝的形成主要受天然裂缝与人工裂缝的夹角、水平主应力差和岩石的脆性等因素的控制。页岩气压裂产能预测模型面临的主要问题是裂缝形态的模拟和气体流态的描述,主要有非常规裂缝模型、离散裂缝模型和双重介质模型等,这些模型和方法在一定程度上表征了页岩气压裂裂缝形态和渗流特点,但没有考虑不规则的裂缝形态等。