风速对LPG球罐泄漏扩散过程的影响研究*

门金龙 蔡冲冲 熊碧波 郑鸿区

(广东石油化工学院 广东茂名 525000)

0 引言

LPG已经广泛应用于工业和民用方面，由于LPG的易燃易爆性质，在生产、储存、运输等各个工艺环节中经常发生事故，LPG泄漏而导致的人身伤亡及财产损失的事故数在燃烧、爆炸等因素中占据首位[1]。据《2019年全国燃气事故数据分析报告》表明，2019年全国发生了353起LPG事故，造成63人死亡，585人受伤。国外关于气体泄漏扩散的研究早在20世纪60年代已经开展，如Mines Bureau实验、Esso实验、Maplin Sands实验、Burro实验、Coyote实验和Falcon实验等一系列大型现场实验，为之后计算模型提供了大量有效的验证数据，此后国内外的相关研究不断开展，但研究多偏向于泄漏速度与泄漏孔形状对泄漏扩散的影响，而风速对LPG球罐泄漏扩散过程的影响及危害方面的研究较少[2]。

本文分别建立不同风速(风速为0、1、3、5、10 m/s)下LPG球罐泄漏扩散理论和FLUENT数值模型，分析不同风速条件下LPG球罐泄漏扩散规律与危险区域，为LPG球罐泄漏事故的救援及应急预案的制定提供参考。

1 LPG球罐泄漏扩散场景构建

1.1 球罐原型

以中心直径12.3 m的1 000 m3LPG球罐为研究对象，壁厚忽略不计，壁面绝热，球罐底部距地面1.85 m，LPG球罐模型见图1，Y轴正方向为下风向，圆心R1到Y轴左边界CD 140 m，到右边界AB 20 m；环境温度为300 K，球罐内部压力1.35 MPa，泄漏口位于球罐底部，泄漏速度固定为5 m3/s，外界气压为101.325 kPa，LPG球罐设计参数及结构尺寸见表1。

图1 LPG球罐计算模型

表1 LPG球罐设计参数及结构尺寸

1.2 基本假设

由于LPG球罐实际泄漏浓度扩散过程复杂，为简化计算分析过程，进行如下假设：