液化氣體熱分層的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、充裝液化氣體的儲罐在儲運(yùn)和使用過程中，會因意外事故暴露在火災(zāi)環(huán)境中，外部熱侵襲可能導(dǎo)致儲罐失效，從而造成儲罐爆炸等嚴(yán)重事故。研究儲罐受熱后的熱響應(yīng)過程，對分析事故機(jī)理、提出預(yù)防措施和改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)等有重要意義。
　　本文建立了一套立式圓柱型儲罐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和一套方型可視化儲罐實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用電加熱設(shè)備模擬外部火災(zāi)，通過采集儲罐內(nèi)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(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行不同加熱條件下的液化氣體熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，考察了熱

2、分層現(xiàn)象產(chǎn)生的條件;實(shí)驗(yàn)中觀察到了熱分層階段儲罐內(nèi)壁面上氣泡的生成和發(fā)展形式，結(jié)合對液化氣體熱分層數(shù)據(jù)的分析，提出了氣泡運(yùn)動對熱分層消除的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，改變充裝率、熱流密度和初始溫度等實(shí)驗(yàn)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(jié)論如下：⑴儲罐全側(cè)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(nèi)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(zhì)進(jìn)入過熱狀態(tài)，貼近壁面處逐漸生成氣泡，氣泡運(yùn)動帶動介質(zhì)翻滾，導(dǎo)致熱分層消除。隨著氣泡生成范圍向下擴(kuò)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(yùn)動使液相區(qū)形成循環(huán)流動，介質(zhì)混合均勻，沒有形成明顯的熱分層。⑵儲罐全側(cè)壁受熱時，充裝率越低，內(nèi)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