油罐火环境下邻近油罐冷却水强度研究

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1、中图分类号：X937单位代码：11414学号：2011314014题目油罐火环境下邻近油罐冷却水强度度价研究障度研究学科专业安全技术及工程研究方向安全检测与监测博士生郭欣指导教师樊建春教授二○一七年五月StudyonCoolingWaterIntensityofAdjacentOilTankinFireDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctoro

2、fEngineeringByGuoXin（SafetyTechnologyandEngineering）DissertationSupervisorProf.FanJianchunMay,2017摘要摘要热辐射是油罐区火灾蔓延的主要原因，采用水冷却方式削减热辐射是防止邻近罐被引燃的有效手段。国内外相关规范对油罐冷却水强度要求存在差异，国外冷却水强度标准普遍大于我国规范标准，最高相当于我国规范标准的5倍。执行哪个标准冷却邻近罐是目前急于解决的问题，研究合理冷却水强度具有重要的科学价值和工程意义。为此本文开展了如下研究：1.基于油罐

3、火焰燃烧特点和燃烧机理分析了火灾环境下油罐间的传热模式，对3000m3、5000m3和10000m3拱顶汽油罐热响应过程进行了FDS仿真，开展了邻近罐温度场和热辐射场分布特征研究，分析了罐容积、罐间距和风速等不同初始条件对热辐射的影响，为邻近罐冷却水强度研究奠定基础。2.建立了油罐水喷淋冷却模型，研究了不同强度冷却水对邻近罐热辐射的削减作用。结合国内外规范的热辐射安全临界值分析了3000m3、5000m3和10000m3邻近罐最低冷却水强度，为相关规范的修订提供了理论依据。3.分析了火灾环境下邻近罐的热效应和热变形特点，对邻近罐

4、在温度载荷作用下热应力失效进行仿真模拟，开展了油罐应力、应变随温度变化特征研究，为合理冷却邻近罐提供了判定依据。4.针对国内小尺寸油罐冷却试验数据缺乏的现状，依据油罐水喷淋系统设计要求，研制了油罐水喷淋冷却试验装置，提出了邻近罐冷却试验方法。5.利用所建立的油罐冷却试验系统，开展了油罐水喷淋冷却试验研究。通过试验数据分析了冷却条件下邻近罐温度和热辐射变化特征，研究了油罐在不同水冷却强度下的冷却效果，为邻近罐的冷却水强度研究提供了试验依据。关键词：冷却水强度；水喷淋冷却；热辐射；油罐冷却-II-ABSTRACTStudyonCoo

5、lingWaterIntensityofAdjacentOilTankinFireABSTRACTHeatradationisthemaincauseofthespreadoftankfire.Andusingwatertocooltanksisaneffectivewaytopreventtheheatradiation.Thereisasiginificantdifferenceinthecoolingwaterintensitybetweenthedomesticandforeignstandards.Theforeign

6、standardsaretypicallyhigherandeven5timesthanthedomesticones.Itisanimportantthingtoadoptwhichstandard,andtherearegreatsignificancesbothinscientificandengineeringfield.Themainworkdoneisstatedasfollows.1.Theheattransferpatternbetweentanksinafireisanalyzedbasedonthecombu

7、stioncharacteristicsandmechanismofoiltamkflame.Thermalresponseprocessesofthelargevaultgasolinetanksof3000m3,5000m3and10000m3aresimulatedinFDStocarryouttheresearchonthedistributioncharacteristicsoftheadjacenttanktemperaturefieldandthermalradiationfieldbyanalyzingthein

8、fluenceofsomedifferentinitialconditionsonheatradiation,suchastankvolume,spacingbetweentanksandwindspeed,etc.Theworkdonehasprovidedt