[发明专利]一种有机朗肯循环系统混合工质泄漏安全性的评估方法

摘要

本发明公开了一种有机朗肯循环系统混合工质泄漏的安全性评估方法，首先建立工质泄漏的仿真模型；利用Fluent软件对工质泄漏后的空间分布进行数值模拟，探究混合工质泄漏后的扩散规律；基于数值模拟结果，结合工质的爆炸极限划分出可能发生燃爆的区域；应用TNT当量法与超压准则，定量评估爆炸事故对建筑物及室内人员的损害程度；通过进一步的数值模拟，探究适宜的风险规避措施。本发明方法结合CFD技术、TNT当量法和工质的爆炸极限，基于系统运行层面对混合工质泄漏风险进行评估，在此基础上提出针对性的风险预防措施，有利于提高系统的安全性能，使风险评估更加全面、具体，为余热回收热力循环系统应用该类型混合工质的安全评估提供准确的参考依据。

主权项

一种有机朗肯循环系统混合工质泄漏安全性评估方法，其特征在于，混合工质包括可燃组元和阻燃剂，并包括以下步骤：步骤一、根据评估目标有机朗肯循环各部件进出口处的温度及压力，设定工质泄漏源，计算工质泄漏源的工质泄漏速率；步骤二、建立有机朗肯循环系统工质泄漏的物理模型，该物理模型包括设置在房间模型内的有机郎肯循环系统，在物理模型中找出上述工质泄漏源对应的位置设定泄漏孔，所述房间模型包括有一个空气入口和一个气体出口；对该物理模型进行网格划分得到网格模型；步骤三、以步骤二得到的网络模型作为仿真模型，利用Fluent软件对该仿真模型进行浓度场的数值模拟，包括：选择质量守恒方程、能量方程、动量方程以及组分输运方程作为控制方程；根据确定的仿真模型的边界条件以及初始条件进行模拟得到可燃组元浓度场；利用CFD后处理软件对上述可燃组元浓度场进行分析，得到该可燃组元的扩散规律和浓度分布；根据可燃组元的浓度分布以及混合工质的爆炸极限，划分易燃易爆区域，所述易燃易爆区域是指泄漏后空间内的可燃组元浓度介于混合工质爆炸下限和爆炸上限之间的区域；步骤四、爆炸风险评估：在该易燃易爆区域内指定一点作为爆炸源；基于TNT当量法，预测该爆炸源发生爆炸后对建筑物以及人员的伤害程度，从而做出爆炸风险评估；其中，对于建筑物的伤害程度以冲击波超压值表示，按照对于人员伤害程度的不同划分出死亡区域，重伤区域，轻伤区域和安全区域；步骤五、确定风险预防措施，利用Fluent软件，在模拟仿真模型的空气入口处的风速为5m/s以下，且混合工质中可燃组元配比为0.1～0.9中，选取至少包括2个不同的风速下、且每个风速具有至少4个可燃组元配比作为边界条件，并记为风速‑可燃组元配比，循环执行步骤三后，分别进行：5‑1)确定安全的风速及可燃组元的配比：根据易燃易爆区域的范围并兼顾热力性能确定出最优的一组风速‑可燃组元配比数据；5‑2)确定气体监测报警装置的安装位置：根据可燃组元的扩散规律和浓度分布，在可燃组元浓度值降序序列中选出前2～3位对对应的区域，其中响应最为敏感的区域即为气体监测报警装置的安装位置。