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大規模原油輸送容器のガスフリー

【用語】ガスフリー（Weblio辞書より）
石油タンク掃除後にタンク内に空気を送り込み、存在する有毒ガス、可燃性ガスおよびイナートガスを排除し、酸素含有率を21％まで増すこと。

ガスフリーは空気をタンクに吹き込み、石油ガスと混合させて換気します。
しかしながら、20,000m^3以上のタンク容量で、図１のように細かく分割された底部から湧き出す重い石油ガスを排気するためにはファンの性能アップだけでは解決できない問題があります。
このようなタンク内の流れ場を計算、可視化して大規模混合換気を駆動するメカニズムを理解するためにPHOENICSを使用しました。
複数成分ある石油ガス相は、代数スリップモデル（ASM）を用いて考慮しています。通常のガス拡散の計算法とは異なりますが、複数ガスの正確な分散とエントレインメント（引きずり）を表現するために使用しました。

Figure 1.　モデル図
オイルタンカー内部原油タンク形状45m×17m（床面）、31m（高さ）プローブの位置に換気孔の一つがあります

本計算ではは、タンク内の複合ガス流れと、ファン駆動のガスフリーの仕組みを調べ、さらに理解を深めることを目的にしています。
本計算ではタンク天井面にφ318の換気孔が空いていてそこを通して換気が行われます。定常状態のシミュレーションは、主噴流から離れた区画の重いガス蒸気の除去が難しいことを示しています。
将来の課題は、ガスフリーにかかる時間が減少するようにプロセスを最適化する観点から、ガスフリープロセスにおけるガス混合の振る舞い、特に有害ガスを引きずる空気の流れにタンクの内部形状が及ぼす影響を調べることです。

Figure 2.速度コンター図（0-1m/s）

Figure 3.
速度コンター図（図２の断面とレンジを変更）天井にある小さな噴出し口がガスフリーファンになります

Figure 4.図４．石油ガス（エタン）濃度コンター図

イギリス　ハートフォードシャー大学　Kevin Chow