Численное моделирование тепломассообмена при анализе термической опасности хранения и транспортировки реакционноспособных конденсированных веществ

• Автор: Шейнман, Ирина Яковлевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Условные обозначения
1. Элементы математической теории горения
1 Л. Понятие теплового взрыва. Критические условия
1.2. Аналитические методы расчета критических условий и периода индукции теплового взрыва
2. Математические модели тепломассообмена при хранении реакционноспособных конденсированных веществ
2.1. Кинетические модели химических реакций
2.2. Модели процессов тепломассообмена при хранении твердых веществ
2.2.1. Геометрическая форма упаковок и образцов

2.2.2. Модель теплообмена
2.2.3. Граничные и начальные условия
2.3. Модели процессов при хранении жидкостей
2.3.1. Тепломассообмен в жидкости
2.3.2. Тепломассообмен в газовой подушке. Расчет давления
2.3.3. Теплообмен в стенках бака. Граничные и начальные условия
2.3.4. Теплофизические свойства
3. Вычислительный алгоритм
3.1. Полудискретная схема для уравнений переноса энергии, массы
и импульса
3.2. Пространственная сетка
3.3. Аппроксимации пространственных производных
3.3.1. Уравнение переноса энергии и массы для отдельного компонента
3.3.2. Уравнение переноса импульса

3.4. Алгоритм решения дискретных уравнений
4. Тестирование разработанных вычислительных алгоритмов и
проверка адекватности математических моделей
4.1 Тестирование алгоритма решения уравнений баланса энергии и
массы для компонент при химических превращениях
4.2. Тестирование алгоритма расчета кондуктивного теплообмена
4.2.1. Расчет стационарного распределения температуры в многослойной стенке
4.2.2. Задача о нестационарном охлаждении цилиндра конечных
размеров
4.3. Тестирование алгоритма расчета и проверка адекватности математической модели тепловой конвекции химически инертных жидкостей в замкнутых областях
4.3.1. Нестационарная тепловая конвекция в прямоугольной полости
4.3.2. Тепловая конвекция в вертикальной прямоугольной щели
4.3.3. Тепловая конвекция в заполненном жидкостью вертикальном цилиндре, подогреваемом сбоку. Граничные условия 2-го и 3-го рода
4.4. Расчет критических условий развития теплового взрыва в жидкостях в условиях развитой естественной конвекции
5. Численное исследование термической опасности при хранении и транспортировке реакционноспособных конденсированных сред
5.1. Численное исследование процессов, протекающих при нарушении “штатных” условий хранения жидкости
5.1.1. Развитие теплового взрыва при превышении безопасного уровня температуры внешней среды
5.1.2. Развитие теплового взрыва при попадании в зону пожара
5.2. Анализ стандартных методик оценки термической опасности при транспортировке реакционноспособных конденсированных сред

5.2.1. Понятие температуры самоускоряющегося разложения
5.2.2. Экспериментальные методики определения ТСУР
5.2.2.1. ив тест
5.2.2.2. Дьюар-тест
5.2.2.3. Адиабатический и Изотермический тесты
5.2.3. Неэквивалентность экспериментальных тестов для определения ТСУР
5.2.4. Оценка влияния тепловой инерции стенки сосуда на результаты Дьюар-теста
5.2.5. Анализ процедуры масштабирования при определении температуры самоускоряющегося разложения методом Дьюар-теста
5.2.5.1. Применение Дьюар-теста для определения ТСУР жидкостей
5.2.5.2. Применение Дьюар-теста для определения ТСУР твердых
веществ
5.2.6. Определение ТСУР для грузов, уложенных в штабель
Заключение
Литература

= 0,
V-l

-Hg

. dT

(2.38)
(2.39)
(2.40)
Здесь _/„ - плотность массового потока паров с поверхности раздела, £„ -удельная теплота испарения, а индексы 5+, 5- соответствуют значениям по разные стороны поверхности раздела. Для замыкания условия (2.40) необходимо иметь выражение для плотности массового потока паров. Поскольку температура поверхности раздела жидкость — газовая подушка зависит от радиальной координаты, то и искомая плотность потока пара различна для разных точек межфазной границы. С другой стороны, неравновесная кинетика испарения, необходимая для получения данной зависимости в подобных задачах, как правило, неизвестна. В связи с этим в условии (2.40) используется среднее по поверхности раздела значение плотности потока паров, полученное на основании описанного в предыдущем разделе квазистационарного подхода:
JV s.
1 dMv

(2.41)
где Sim - площадь поверхности раздела фаз, а масса паров определяется по формуле (2.31 г).
В качестве начальных условий задаются начальная температура, давление газопаровой смеси в подушке Pg , состав нерастворимых газов и жидкой смеси, а скорости течения полагаются равными нулю.