液化氣體熱分層的實驗研究.pdf

1、充裝液化氣體的儲罐在儲運和使用過程中，會因意外事故暴露在火災環(huán)境中，外部熱侵襲可能導致儲罐失效，從而造成儲罐爆炸等嚴重事故。研究儲罐受熱后的熱響應過程，對分析事故機理、提出預防措施和改進設備結構等有重要意義。
　　本文建立了一套立式圓柱型儲罐實驗系統(tǒng)和一套方型可視化儲罐實驗系統(tǒng)，利用電加熱設備模擬外部火災，通過采集儲罐內不同高度處的溫度來監(jiān)測液化氣體的熱分層過程。通過在兩套實驗裝置上進行不同加熱條件下的液化氣體熱響應實驗，考察了熱

2、分層現(xiàn)象產(chǎn)生的條件;實驗中觀察到了熱分層階段儲罐內壁面上氣泡的生成和發(fā)展形式，結合對液化氣體熱分層數(shù)據(jù)的分析，提出了氣泡運動對熱分層消除的影響規(guī)律。在此基礎上，改變充裝率、熱流密度和初始溫度等實驗條件，研究了不同因素對液化氣體熱分層現(xiàn)象的影響規(guī)律。主要結論如下：⑴儲罐全側壁受熱時，氣相區(qū)升溫速率高于液相區(qū)，使氣液兩相形成明顯的溫度分層。液相區(qū)貼近壁面的液體受熱后密度降低，受浮力作用上升至液面，在液面形成高溫液體層，使液相內部出現(xiàn)明顯的熱

3、分層。能量在液面的積累使液面處的介質進入過熱狀態(tài)，貼近壁面處逐漸生成氣泡，氣泡運動帶動介質翻滾，導致熱分層消除。隨著氣泡生成范圍向下擴展，溫度分層逐漸向下消除。只有液相區(qū)壁面受熱時，與液相接觸的壁面均有氣泡生成，氣泡運動使液相區(qū)形成循環(huán)流動，介質混合均勻，沒有形成明顯的熱分層。⑵儲罐全側壁受熱時，充裝率越低，內部溫度和壓力升高越快，熱分層度越高，消除相同垂直距離的溫度分層所需的時間越長。外部熱流密度越大，溫度和壓力升高速度越快，分層度越