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2.2　儲罐內(nèi)部液化氣熱響應(yīng)
??? 試驗發(fā)現(xiàn), 內(nèi)部介質(zhì)的熱響應(yīng)分為兩個階段: 在第一階段, 液相溫度未達到飽和溫度, 處于過冷狀態(tài), 內(nèi)部介質(zhì)可以分為五個區(qū)域(如圖4) : 邊界層區(qū)、底部不穩(wěn)定液體區(qū)、分層區(qū)、過冷液體區(qū)和蒸汽區(qū)。在側(cè)面邊界層區(qū)內(nèi), 熱量由儲罐內(nèi)壁傳入后液體會沿容器壁面上升, 到底液體表面后向中心運動, 并且從中心向下部的過冷液體區(qū)運動, 與過冷液體混合。然后又進入邊界層區(qū), 重復(fù)上述傳熱過程。由于這種垂直方向的自然對流引起液體和氣體在垂直方向的溫度梯度, 這種現(xiàn)象稱為熱分層。在底部的不穩(wěn)定液體區(qū), 液體接受從儲罐內(nèi)壁傳入的熱量后, 直接垂直向上運動與過冷液體混合。

??????? 儲罐內(nèi)部介質(zhì)的溫度變化規(guī)律如圖5 所示。可以看出儲罐內(nèi)部氣相溫度高于液相溫度。

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2.3　儲罐內(nèi)部壓力響應(yīng)
??? 儲罐內(nèi)部的壓力變化主要取決于內(nèi)部介質(zhì)的溫度變化規(guī)律, 實驗研究發(fā)現(xiàn), 壓力主要決定于內(nèi)部分層區(qū)的溫度。圖6 為液化石油氣儲罐分別采用水噴淋冷卻和防火隔熱層保護時進行了全包圍火災(zāi)實驗時的壓力響應(yīng)規(guī)律, 其試驗條件為: 容器容積4185 m3, 壁厚615 mm , 材料STE36 鋼(屈服強度為360N/mm2) , 儲罐上設(shè)置安全泄放閥。由圖可以看出, 對未采用防護措施的儲罐, 在火災(zāi)作用下儲罐內(nèi)部壓力迅速上升, 12 m in 即發(fā)生爆炸; 采用水噴淋冷卻(冷卻強度為100 L/m2h) 的儲罐, 在火災(zāi)作用下在開始5 m in 內(nèi)壓力迅速上升, 當(dāng)達到安全閥排放壓力1.4M Pa 后, 安全閥開啟排氣, 儲罐內(nèi)壓力在1.2～1.4M Pa 之間波動, 隨后有所下降; 采用隔熱層保護的儲罐, 在火災(zāi)作用下壓力升高速度緩慢, 在50 m in前儲罐內(nèi)部的壓力一直低于水噴淋冷卻的儲罐, 而后壓力較水噴淋儲罐稍高。水噴淋冷卻和隔熱層保護的儲罐均可以在火災(zāi)作用下90 m in 內(nèi)不發(fā)生爆炸。