基于動力學方程的壓力容器泄放過程分析

楊銘斯

摘 ?要：針對壓力容器泄放過程中產生具有危險性等問題，提出基于動力學方程的壓力容器泄放過程分析。通過壓力容器泄放過程中能量變化和能量守恒定律分析，建立了壓力容器泄放過程動力學模型，并運用動力學方程對其進行求解，計算出壓縮因子和絕熱指數(shù)等壓力容器泄放參數(shù)。經(jīng)過仿真實驗證明，動力學方程能精準地計算出壓力容器泄放相關參數(shù)，有效地保證了壓力容器泄放過程的安全性評估。

關鍵詞：動力學方程 ?壓力容器泄放過程 ?能量守恒定律 ?壓縮因子 ?絕熱指數(shù)

中圖分類號：X933.4 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0043-02

壓力容器是用于經(jīng)過高壓后的液體或氣體儲存的容器，高壓氣體或液體的物理特性參數(shù)會對泄放過程產生較大的影響。傳統(tǒng)泄放過程由于壓縮因子和絕熱指數(shù)等參數(shù)計算誤差大，導致在泄放過程中經(jīng)常出現(xiàn)壓力容器爆炸現(xiàn)象，提高了壓力容器泄放過程的危險性[1]。針對以上問題，此次從壓力容器泄放過程中氣體的能量變化和質量守恒定律角度出發(fā)，運用動力學方程計算泄放參數(shù)，建立一個壓力容器泄放過程動力學模型，為壓力容器泄放提供理論指導。

1 ?壓力容器泄放過程動力學模型

此次將壓力容器看作一個排放系統(tǒng)，根據(jù)壓力容器泄放過程中的能量變化，運用質量守恒方程和動力學方程建立壓力容器泄放過程動力學模型。

1.1 泄放過程中能量變化

1.4 壓力容器泄放過程

上文根據(jù)動力學分析建立了壓力容器泄放過程動力學模型，其應用流程如下：根據(jù)壓力容器泄放前的初始壓力值、初始溫度值、氣體組成成分等，運用公式（6）和公式（7）分別計算出壓力容器的壓縮因子和絕熱指數(shù)，然后將計算結果帶入到公式（3）和公式（5），得到壓力容器在泄放時的溫度和氣體密度。運用動力學方程計算出壓力容器泄放時的體內壓力，并將其與泄放壓力進行比較，當體內壓力小于泄放壓力時，說明泄放參數(shù)不合理需要返回重新計算，直到體內壓力大于泄放壓力時，模型計算結束。

2 ?壓力容器泄放過程動力學模型仿真

2.1 仿真參數(shù)設置

為了證明此次建立的壓力容器泄放過程動力學模型的有效性，將其與傳統(tǒng)壓力容器泄放過程模型進行一組仿真實驗，驗證模型對泄放參數(shù)計算的精度。表1為此次仿真實驗的壓力容器參數(shù)表。

為了保證實驗結果的有效性，此次兩個模型需要泄放的氣體成分是相同的，并且是由多種成分組成。

2.2 仿真結果分析

圖1為此次兩種壓力容器泄放過程模型仿真實驗結果。

從圖1可以明顯看出，運用壓力容器泄放過程動力學模型計算的泄放參數(shù)精準度都在80%以上，最優(yōu)能達到95%，而傳統(tǒng)模型的計算結果精準度普遍低于設計模型，實驗證明了基于動力學方程的壓力容器泄放過程能很好地掌握排泄中關鍵的參數(shù)計算。

3 ?結語

壓力容器在泄放前必須對泄放裝置的各個參數(shù)進行精準的計算，來保證泄放能安全順利完成。基于動力學方程的壓力容器泄放過程是以動力學原理和質量守恒定律為理論基礎，通過動力學方程計算出壓縮因子和絕熱指數(shù)，安全地保證了壓力容器泄放過程。

參考文獻

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