Simulación de Grandes Vórtices (LES) de Llamas de Chorro de Hidrógeno y Análisis de Elementos Finitos de Recubrimiento Térmico
Autores: Davidy, Alon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación de Grandes Vórtices (LES) de Llamas de Chorro de Hidrógeno y Análisis de Elementos Finitos de Recubrimiento Térmico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Gas inflamable
Llama de chorro
Incidentes industriales
Industria del petróleo y gas
Método computacional
Llama de chorro de hidrógeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Una llama de chorro ocurre cuando la liberación de gas o líquido inflamable se enciende, resultando en una llama larga, intensa y altamente direccional. Este tipo de fuego se asocia comúnmente con incidentes industriales que involucran tuberías, tanques de almacenamiento y otros equipos presurizados. Los fuegos de chorro son una preocupación significativa en la industria del petróleo y el gas debido al manejo y procesamiento de grandes volúmenes de hidrocarburos inflamables bajo presión. El nuevo método computacional presentado aquí incluye varios aspectos de los accidentes de llama de chorro de hidrógeno y su mitigación: la simulación CFD de una llama de chorro de hidrógeno utilizando el código HyRAM y el software Fire Dynamics Simulator (FDS) 5.0 usando un modelo de turbulencia de simulación de grandes remolinos (LES); el cálculo de las propiedades termo-físicas de la mezcla gaseosa utilizando el código termodinámico GASEQ; el cálculo de flujos de calor convectivos y radiativos utilizando correlaciones empíricas; y una simulación de transferencia de calor en el recubrimiento de barrera térmica de la tubería (TBC) utilizando el software COMSOL Multiphysics 4.2a durante la fase de calentamiento. Este método desarrollado para la manta cerámica fue validado con éxito contra los resultados experimentales previos obtenidos por Gravit et al. Se demostró que la temperatura máxima de un fuego de chorro obtenida utilizando el software FDS era similar a la obtenida utilizando el software termodinámico GASEQ 0.79 y el software HyRAM. La temperatura de la superficie de la TBC alcanzó 1945 grados C. La temperatura máxima del acero inoxidable alcanzó 165.5 grados C. Hubo una ligera disminución en el UTS a esta temperatura.
Descripción
Una llama de chorro ocurre cuando la liberación de gas o líquido inflamable se enciende, resultando en una llama larga, intensa y altamente direccional. Este tipo de fuego se asocia comúnmente con incidentes industriales que involucran tuberías, tanques de almacenamiento y otros equipos presurizados. Los fuegos de chorro son una preocupación significativa en la industria del petróleo y el gas debido al manejo y procesamiento de grandes volúmenes de hidrocarburos inflamables bajo presión. El nuevo método computacional presentado aquí incluye varios aspectos de los accidentes de llama de chorro de hidrógeno y su mitigación: la simulación CFD de una llama de chorro de hidrógeno utilizando el código HyRAM y el software Fire Dynamics Simulator (FDS) 5.0 usando un modelo de turbulencia de simulación de grandes remolinos (LES); el cálculo de las propiedades termo-físicas de la mezcla gaseosa utilizando el código termodinámico GASEQ; el cálculo de flujos de calor convectivos y radiativos utilizando correlaciones empíricas; y una simulación de transferencia de calor en el recubrimiento de barrera térmica de la tubería (TBC) utilizando el software COMSOL Multiphysics 4.2a durante la fase de calentamiento. Este método desarrollado para la manta cerámica fue validado con éxito contra los resultados experimentales previos obtenidos por Gravit et al. Se demostró que la temperatura máxima de un fuego de chorro obtenida utilizando el software FDS era similar a la obtenida utilizando el software termodinámico GASEQ 0.79 y el software HyRAM. La temperatura de la superficie de la TBC alcanzó 1945 grados C. La temperatura máxima del acero inoxidable alcanzó 165.5 grados C. Hubo una ligera disminución en el UTS a esta temperatura.