【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及立式储罐安全防护，具体涉及一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法。
技术介绍
1、目前，国内外鲜有针对立式着火储罐水喷淋方面的研究。国内部分专家认为当对立式着火储罐进行移动水喷淋，若移动水喷淋对着火立式储罐喷淋不均匀时，可能会加速高温对立式储罐罐体结构的破坏，所以国内部分专家并不推荐采用移动水喷淋的方式对立式着火储罐进行冷却。
2、并且，由于不同尺寸的立式储罐，其着火燃烧时的温度和应力差异较大。目前，常采用现场实验确定移动水喷淋对立式着火储罐的影响，需要耗费大量的资金，且实验条件较为严苛，常常难以进行。因此，亟需提出一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，实现对不均匀水喷淋对立式着火储罐影响的准确判断。
技术实现思路
1、针对现有技术无法准确判断不均匀水喷淋对立式着火储罐影响的问题，本专利技术提出了一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，实现了对移动水喷淋作用于立式着火储罐上所产生影响的准确判断，明确了移动水喷淋对立式着火储罐屈曲失效的影响，为指导火灾现场的移动水喷淋作业提供技术支持。
2、本专利技术具体采用如下技术方案：
3、一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，具体包括以下步骤：
4、步骤1，获取立式储罐的设计参数，确定立式储罐内部储存燃料的类型以及燃料的液位高度；
5、步骤2，根据立式储罐的设计参数以及立式储罐内部所储存燃料的类型和液位高度，采用火灾动力学模拟软件fds
6、步骤3，根据立式储罐的设计参数以及立式储罐内部所储存燃料的类型和液位高度，利用流体力学分析软件构建储罐流体力学模型，用于对储罐流体力学模型进行储罐罐壁温度分析，利用储罐流体力学模型进行移动喷淋模拟实验，根据移动喷淋模拟实验的模拟结果，获取稳定燃烧状态下储罐流体力学模型中模拟储罐罐体壁面喷淋区和未喷淋区的温度分布，并确定移动喷淋模拟实验过程中模拟储罐最高温度随模拟时间的变化关系曲线；
7、步骤4，根据立式储罐的设计参数以及立式储罐内部所储存燃料的类型和液位高度，利用有限元软件构建储罐屈曲失效分析模型，储罐屈曲失效分析模型内设置有模拟储罐，用于对不同温度载荷情况下的储罐进行屈曲失效分析，分别对模拟储罐罐体壁面上喷淋区和未喷淋区的进行屈曲失效分析，获取采用移动水喷淋的失效时间增长量；
8、步骤5，改变立式储罐的容积和立式储罐内储存燃料的类型，重复步骤2～步骤4，模拟得到不同工况条件下立式着火储罐的失效时间增长量，确定不同工况条件下移动水喷淋对立式着火储罐的影响。
9、优选地，所述步骤1中，立式储罐的设计参数包括立式储罐的尺寸和材质，立式储罐的尺寸包括立式储罐的直径、高度和壁厚。
10、优选地，所述立式储罐设置为5000立方米立式储罐，5000立方米立式储罐的直径设置为21.0m、高度设置为16.5m、壁厚设置为0.01m；所述燃料的液位高度为立式储罐高度的一半。
11、优选地，所述步骤2中，具体包括以下子步骤：
12、步骤2.1，根据立式储罐的设计参数和储罐内燃料的类型，采用火灾动力学模拟软件fds构建储罐火灾动力学模拟模型，所述储罐火灾动力学模拟模型内设置有模拟储罐，模拟储罐内设置有多个测量点，各测量点处配套设置有一个热辐射传感器和一个温度传感器；
13、步骤2.2，设置储罐火灾动力学模拟模型的计算域和模拟参数，并对储罐火灾动力学模拟模型的计算域进行网格划分，将储罐火灾动力学模拟模型的计算域分割为多个尺寸相同的计算网格；
14、步骤2.3，利用储罐火灾动力学模拟模型模拟着火储罐的燃烧过程，当模拟储罐的燃烧稳定后，利用各测量点的热辐射传感器多次测量热辐射值，同时利用各测量点的温度传感器多次测量温度值，根据各测量点的所有热辐射值和所有温度值，计算模拟储罐内各测量点的平均热辐射值和平均温度值；
15、步骤2.4，通过对模拟储罐内各测量点的平均热辐射值和平均温度值进行拟合，确定稳定燃烧状态下模拟储罐的热辐射分布公式和温度分布公式。
16、优选地，所述模拟储罐内设置有多个热辐射传感器和多个温度传感器；所述热辐射传感器均匀分布在模拟储罐的罐体内壁上，与模拟储罐的罐体内壁相紧贴；所述温度传感器等间隔均匀分布在模拟储罐的罐体内部，温度传感器靠近模拟储罐的罐体内壁，与模拟储罐罐体内壁之间的距离设置为0.001m～0.1m。
17、优选地，所述热辐射传感器在模拟储罐的垂向和周向上等间隔均匀设置，模拟储罐垂向上相邻热辐射传感器之间的间隔设置为1m，将模拟储罐在周向上等分为360条等长的弧线，各弧线的两端均设置有热辐射传感器，相邻热辐射传感器之间弧线所对应的圆心角为1°。
18、优选地，所述步骤2.2中，模拟参数包括燃料的燃烧速率、燃烧热、燃烧热释放速率、燃烧面积和模拟时间。
19、优选地，所述模拟时间设置为360s，模拟储罐燃烧100s后热辐射和温度达到稳定。
20、优选地，所述步骤2.4中，稳定燃烧状态下模拟储罐的热辐射分布公式，如公式(1)所示：
21、h＝az+b (1)
22、式中，h为稳定燃烧状态下模拟储罐的热辐射值，单位为kw/m2；z为模拟储罐罐体壁面的高度，单位为m；a、b均为模拟储罐的热辐射计算系数；
23、稳定燃烧状态下模拟储罐的温度分布公式，如公式(2)所示：
24、t＝cz+d (2)
25、式中，t为稳定燃烧状态下模拟储罐的温度值，单位为℃；c、d均为模拟储罐的温度分布计算系数。
26、优选地，所述步骤3中，具体包括以下子步骤：
27、步骤3.1，根据立式储罐的设计参数以及立式储罐内部所储存燃料的类型和液位高度，利用流体力学分析软件构建储罐流体力学模型，所述储罐流体力学模型内设置有模拟储罐和模拟喷头；
28、所述步骤3.1中，模拟喷头的数量设置为1，模拟喷头与模拟储罐罐体外壁之间的距离设置为1m。
29、步骤3.2，设置储罐流体力学模型的边界条件和模拟喷枪的喷淋参数，先利用储罐流体力学模型模拟储罐的燃烧过程，并利用储罐流体力学模型的模拟喷枪对模拟储罐进行喷淋，模拟储罐的移动喷淋实验，通过对储罐流体力学模型中的模拟储罐进行储罐罐体壁面传热分析，模拟得到稳定燃烧状态下模拟储罐罐体壁面上喷淋区和未喷淋区的温度分布，并确定移动喷淋模拟实验过程中模拟储罐最高温度随模拟时间的变化关系曲线。
30、优选地，所述步骤3中，储罐流体力学模型内设置有多个模拟喷枪，利用储罐流体力学模型模拟储罐的燃烧过程，并利用储罐流体力学模型的多个模拟喷枪对模拟储罐进行喷淋，模拟获取多个喷枪喷淋作用下储罐的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤1中，立式储罐的设计参数包括立式储罐的尺寸和材质，立式储罐的尺寸包括立式储罐的直径、高度和壁厚。
3.根据权利要求2所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述立式储罐设置为5000立方米立式储罐，5000立方米立式储罐的直径设置为21.0m、高度设置为16.5m、壁厚设置为0.01m；所述燃料的液位高度为立式储罐高度的一半。
4.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤2中，具体包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述模拟储罐内设置有多个热辐射传感器和多个温度传感器；所述热辐射传感器均匀分布在模拟储罐的罐体内壁上，与模拟储罐的罐体内壁相紧贴；所述温度传感器等间隔均匀分布在模拟储罐的罐体内部，温度传感器靠近模拟储罐的罐体内
6.根据权利要求5所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述热辐射传感器在模拟储罐的垂向和周向上等间隔均匀设置，模拟储罐垂向上相邻热辐射传感器之间的间隔设置为1m，将模拟储罐在周向上等分为360条等长的弧线，各弧线的两端均设置有热辐射传感器，相邻热辐射传感器之间弧线所对应的圆心角为1°。
7.根据权利要求4所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤2.2中，模拟参数包括燃料的燃烧速率、燃烧热、燃烧热释放速率、燃烧面积和模拟时间。
8.根据权利要求7所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述模拟时间设置为360s，模拟储罐燃烧100s后热辐射和温度达到稳定。
9.根据权利要求4所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤2.4中，稳定燃烧状态下模拟储罐的热辐射分布公式，如公式(1)所示：
10.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤3中，具体包括以下子步骤：
11.根据权利要求10所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤3中，储罐流体力学模型内设置有多个模拟喷枪，利用储罐流体力学模型模拟储罐的燃烧过程，并利用储罐流体力学模型的多个模拟喷枪对模拟储罐进行喷淋，模拟获取多个喷枪喷淋作用下储罐的移动喷淋实验；
12.根据权利要求10所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤3.2中，稳定燃烧状态下模拟储罐的最高温度与模拟时间之间的关系式，如公式(3)所示：
13.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤4中，具体包括以下子步骤：
14.根据权利要求13所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤4.1中，模型参数包括储罐屈曲失效分析模型中模拟储罐罐体材料的热传导系数、比热、热膨胀系数和密度。
15.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤5中，依次将立式储罐的容积设置为3000立方米、5000立方米、10000立方米、50000立方米和100000立方米，分别在各容积条件下，依次将立式储罐内部储存燃料的类型设置为汽油、柴油和原油，形成多种工况条件。
16.根据权利要求15所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述3000立方米立式储罐的直径设置为17.0m、高度设置为16.0m，采用钢材料制成；所述5000立方米立式储罐的直径设置为21.0m、高度设置为16.5m，采用钢材料制成；所述10000立方米立式储罐的直径设置为31.0m、高度设置为16.5m，采用钢材料制成；所述50000立方米立式储罐的直径设置为60.0m、高度设置为16.5m，采用钢材料制成；所述100000立方米立式储罐的直径设置为80.0m、高度设置为16.5m，采用钢材料制成。
17.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述原油的燃烧热为3.9×104kJ/kg，燃烧速率为0.039kg/(m2·s)；所述柴油的燃烧热为4.41×104kJ/kg，燃烧速率...
【技术特征摘要】
1.一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤1中，立式储罐的设计参数包括立式储罐的尺寸和材质，立式储罐的尺寸包括立式储罐的直径、高度和壁厚。
3.根据权利要求2所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述立式储罐设置为5000立方米立式储罐，5000立方米立式储罐的直径设置为21.0m、高度设置为16.5m、壁厚设置为0.01m；所述燃料的液位高度为立式储罐高度的一半。
4.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤2中，具体包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述模拟储罐内设置有多个热辐射传感器和多个温度传感器；所述热辐射传感器均匀分布在模拟储罐的罐体内壁上，与模拟储罐的罐体内壁相紧贴；所述温度传感器等间隔均匀分布在模拟储罐的罐体内部，温度传感器靠近模拟储罐的罐体内壁，与模拟储罐罐体内壁之间的距离设置为0.001m～0.1m。
6.根据权利要求5所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述热辐射传感器在模拟储罐的垂向和周向上等间隔均匀设置，模拟储罐垂向上相邻热辐射传感器之间的间隔设置为1m，将模拟储罐在周向上等分为360条等长的弧线，各弧线的两端均设置有热辐射传感器，相邻热辐射传感器之间弧线所对应的圆心角为1°。
7.根据权利要求4所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤2.2中，模拟参数包括燃料的燃烧速率、燃烧热、燃烧热释放速率、燃烧面积和模拟时间。
8.根据权利要求7所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述模拟时间设置为360s，模拟储罐燃烧100s后热辐射和温度达到稳定。
9.根据权利要求4所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在于，所述步骤2.4中，稳定燃烧状态下模拟储罐的热辐射分布公式，如公式(1)所示：
10.根据权利要求1所述的一种用于判断移动水喷淋对立式着火储罐影响的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张广文，张日鹏，张婷，姜春雨，陈松，赵祥迪，王正，袁纪武，郑毅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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