[实用新型]有机朗肯循环系统工质泄漏的物理模型

说明书

技术领域

本实用新型属于余热回收热力循环技术领域，具体涉及到对一种用于有机朗肯循环混合工质泄漏安全性评估的物理模型。

背景技术

随着能源短缺和环境污染的问题日益突出，开展节能减排是缓解这两大问题的有效途径。余热(如内燃机余热和工业余热等)资源的回收利用技术，对于减少能源消耗和温室气体的排放具有重要意义。其中有机朗肯循环余热回收是一种有效的节能减排方式，但如果余热源温度过高，会导致传统有机工质分解。在中高温余热利用领域(如内燃机排气余热)，可燃类工质(如烷烃类、硅氧烷类等)具有良好的热力性能，但其易燃易爆的特点限制了其应用。在可燃工质中加入环保型阻燃剂(如CO₂等)形成混合工质，其性质可以随着组元配比的不同得到调和，既可以抑制可燃工质的可燃性，又能改善循环性能。此外，可燃工质和阻燃剂都是自然工质，ODP值都等于零，GWP值都较小，符合环保工质发展的方向，在中高温余热利用领域具有成为长远替代工质的潜力。在实际应用中，由于系统各部件及管道连接处的密封性影响，工质的泄漏总是不可避免的。一旦泄漏后在空气中浓度超过燃烧下限，便存在爆炸的风险,因此，工质泄漏后的安全性评估十分重要。

目前，针对混合工质在余热回收领域的安全性研究，主要集中在混合工质燃烧极限方面，而对其实际应用中发生泄漏的风险评估，仍处于起步阶段。而当前存在的一些安全评估方法，主要集中在煤矿安全领域，石油化工码头风险管理领域；多采用风险矩阵法，事故树法等，并没有对气体泄漏扩散规律进行细致全面的分析，而精确的扩散规律分析正是危险评估的基础，能为后续评估提供更精准的数据。近些年来，随着计算机数值模拟的发展，计算流体动力学(CFD)技术因能实现预测真实过程中各种场的分布，以达到对扩散过程的详细描述，在纯工质泄漏扩散方面已得到了广泛应用。在有机朗肯循环混合工质泄漏安全性评估过程中，物理模型是必须的，但目前还未见有泄漏点设计较为合理的用于有机朗肯循环混合工质泄漏安全性评估的物理模型。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种在研究混合工质实际应用于有机朗肯循环发生泄漏时的物理模型，该物理模型中泄漏点设计合理，将该物理模型运用到有机朗肯循环混合工质泄漏安全性评估中，作为网格模型(仿真模型)的基础，在后续对混合工质的泄漏后的浓度场进行数值模拟中，可以精确的得到可燃组元的扩散规律和浓度分布，为实现对不同系统、不同工质的直观评估奠定了基础。

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供的一种有机朗肯循环系统工质泄漏的物理模型，包括房间模型，所述房间模型包括有一个空气入口和一个气体出口。所述房间模 型内设有有机郎肯循环系统模型，所述有机郎肯循环系统模型包括由连接管路依次与工质泵出口相连的蒸发器、膨胀机和冷凝器，所述冷凝器还连接至所述工质泵的进口；所述有机郎肯循环系统模型工质泄漏源的位置设置在所述蒸发器与所述工质泵之间的连接管路上、且靠近所述工质泵出口一侧，在所述工质泄漏源位置处设有一泄漏孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

现有技术中未见有针对用于余热回收的有机朗肯循环安全评估系统的物理模型，通常在高压管道输送中的物理模型中，将泄漏点设计在高压管道上。本实用新型设计的物理模型，通过将其中的泄漏点设计在工质泵出口处，使用本实用新型的物理模型可以有效的对不同工况下混合工质泄漏后的浓度场进行数值模拟，为风险评估系统提供了更直观准确的基础数据；根据不同工况下模拟结果提出的风险规避措施可以有利于提高系统的安全性能。

附图说明

图1是本实用新型有机朗肯循环系统工质泄漏的物理模型。

图2是实施例的流程图；

图3不同高度处浓度分布规律；

图4风速对泄漏气体浓度的影响；

图5不同时间危险区域划分结果示意图；

图6是100she 150s危险区域划分结果示意图；

图7气体监测位置的浓度变化。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。