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氯气传感器和基于3D场景的氯气储罐泄漏扩散过程模拟及事故后果评价

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氯气是一种剧毒化学品,通常在低温高压的条件下以液体状态储存在钢制储罐中,由于氯气储罐受到腐蚀、外力破坏等诸多原因的破坏,会导致氯气泄漏,引发中毒事故,造成人员的伤亡、财产的损失以及环境的破坏。因此,开展氯气事故性泄漏过程研究,对于科学预防氯气泄漏中毒事故的发生以及指导紧急救灾具有重要理论价值和实践意义。 氯气的扩散过程比较复杂,大型现场试验研究虽然能收集到气体扩散的真实数据,但是经费支出巨大和可重复性差。经验模型的适用性较窄而且精度不能保证工程上的需要。针对以上问题,本文以氯气储罐为研究对象,选用计算流体力学方法结合Fluent软件开展对氯气在不同初始条件和影响因素下的数值模拟研究,为降低氯气扩散中毒风险提出合理建议。本文主要的研究工作和得到的结论如下: (1)综述了氯气泄漏扩散的国内外研究现状和进展,在对比分析了重气泄漏扩散模型的基础上对大型试验研究、实验室研究和CFD模拟研究三种氯气泄漏扩散研究方法进行了比较,分析了各研究方法的优缺点和适用条件。本文采用CFD数值模拟方法研究氯气的泄漏扩散规律。 (2)根据化工企业氯碱车间的实际场景,建立了氯气储罐泄漏扩散的3D模型,基于计算流体力学方法,采用Fluent14.0软件对敞开空间氯气扩散进行数值模拟,讨论了氯气风速、泄漏位置、地形等因素对氯气的泄漏扩散过程的影响规律。 (3)根据模拟计算结果、毒性剂量反应指标,以及中毒事故定量计算的方法,划分出氯气泄漏扩散后的致死区、重伤区、轻伤区、吸入反应区等区域,并以个人风险和社会风险表征风险受体暴露在特定风险场内的风险大小,作为判定风险是否能够被接受的依据,最后根据评价指标给出合理的紧急疏散措施和应急救援的建议。ME4-CL2电化学氯气传感器是根据电化学原理,利用被测气体在传感器工作电极和对电极上发生相应的氧化还原反应并释放电荷,通过外电路形成电流,电流大小与气体浓度成正比,从而实现对目标气体的定量测量。

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