《工程流体力学》第8章 安全工程领域的流体力学问题.pptx

工程流体力学

第八章安全工程领域的流体力学问题

§8-1消防安全消防安全主要是针对火灾现场的人员救援、火灾扑灭与重要设备设施、财产的安全保护等，常见的火灾场景主要有建筑火灾、列车火灾、船舱火灾、矿井火灾等，虽然它们都属于消防火灾，但在不同的火灾场景下，涉及的可燃物以及环境温度、湿度等条件均存在显著差异，目前依据可燃物的类型和燃烧特性可将火灾划分为6类。火灾分类定义A类火灾固体物质火灾（如木材、纸张）B类火灾液体或可融化的固体物质火灾（如煤油、石蜡）C类火灾气体火灾（如甲烷、氢气）D类火灾金属火灾（如钠、镁）E类火灾电器火灾（如发电机房、电子计算机房）F类火灾烹饪器具内的烹饪物火灾（如动植物油脂）

§8-1消防安全火灾是一种灾害性的燃烧现象，它的发展过程中通常会经过四个阶段，分别为：火灾初起阶段、成长发展阶段、猛烈燃烧阶段与衰减熄灭阶段，并且在此过程中，也会发生包含流体流动、传热性质和多种化学反应及其相互作用的复杂的物理化学过程。火灾发生时必将伴随着发光、发热以及CO2、CO等气体的产生，其中温度分布、烟气运移是判定火灾发展程度的重要标志。

§8-1消防安全2019年4月15日下午6点40分左右，两名安全员发现天花板上出现火情，火焰高度约有9英尺（约2.74m）高，十分钟后教堂屋顶上冒出火焰和烟雾，约一小时后巴黎圣母院中部的尖塔坍塌，在8点10分左右，巴黎圣母院的整个屋顶倒塌了，大火持续燃烧8小时左右到4月16日凌晨3时30分左右火情得到有效控制，大量文物珍宝被大火损坏。

§8-1消防安全巴黎圣母院教堂总长约127m，总宽约48m，高度为69m，拱顶以下为10.1米，在火灾发生时，烟气厚度达到5m左右，假设烟气流速为5m/s，烟气温度为500温，烟气平均分子质量为28.75kg/mol，材料燃烧的平均热释放速率为500kW。则：烟气流量：空气卷吸流量：烟气运动速度：烟气下沉速度：

§8-2工业燃气安全工业生产使用的能源种类很多，除煤、油和天然气外，其他主要都是由煤转换而成的二次能源。在钢铁企业中，焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气是生产过程中的副产品，也成为企业内部的主要燃气来源。焦炉煤气、高炉煤气分别产自于炼铁系统中的炼焦工序和高炉工序，转炉煤气产自于炼钢系统中的转炉工序。无论炼焦工序、高炉工序还是转炉工序所生产的煤气除了工序本身用气部分外，通过企业内部的煤气管网向其他用气工序输送。焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气的组分见下表。煤气名称组分（%）H2O2N2CH4COCO2C2H4C2H6C3H6高炉煤气（BFG）3.60.050.70.022.623.1---焦炉煤气（COG）60.60.01.326.06.62.22.30.80.2转炉煤气（LDG）3.1-200.860.515.60.058--

§8-2工业燃气安全焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气均属于易燃、易爆、有毒性气体。焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气的爆炸极限范围均很宽，因此一旦泄漏后与空气混合，遇明火极易发生着火或爆炸。焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气均含有剧毒物质，特别是高炉煤气和转炉煤气，CO的含量分别高达22.6%和60.5%。人吸入后，会造成人体组织缺氧，神志不清，甚至危及生命。空气中含量超过100ppm时，人不到1分钟就感到头痛，呕吐，继续吸入半小时会导致死亡。另外，焦炉煤气中含有的烃类混合物，虽属低毒性物质，但长期接触可导致神经衰弱综合症状，其中含量很高的甲烷属“单纯窒息性”气体，高浓度时人会因缺氧而引起中毒，当空气的甲烷浓度达到25%-30%时人会出现头昏、呼吸加速、运动失调。因此，在焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气生产、输送与使用中稍有不慎，就会造成严重的后果。

§8-3化工与石油安全目前，我国正处于进入工业化的关键阶段，对能源的消费和需求不断加大。能源作为经济发展的重要动力资源，对社会经济发展有着重要的作用。现阶段，石油资源在我国能源结构中仍然占据较为重要的地位。在我国，油气资源分布不均匀，大多位于东北和西北八大盆地地区，而消费人群则集中在东部沿海发达地区和中南部人口密集区。油气资源的分散性，对其运输提出了挑战。由于腐蚀、管道质量缺陷、腐蚀、冲刷、运行磨损、违规操作及人为破坏等因素导致的穿孔、破裂泄漏事故时有发生，再加上管道内输送介质大多具有易燃易爆、有毒等性质，发生泄漏后，容易引发火灾、爆炸、中毒等事故，造成人员伤亡和经济损失，产生较大的社会影响。近年来，原油管道泄漏事故时有发生，下表为统计的最近十几年国内外发生的部分原油管道泄漏事故。

§8-3化工与石油安全时间事故后果2009.12.30兰郑长输原油管道泄漏150方柴油流入渭河2010.05.05墨西哥湾漏油油污面积2000平方英里，损失数千亿美元2010.07.16大连长输原油管道泄