[发明专利]泄漏诱发高压储罐冷BLEVE的实验系统及测试方法

说明书

本发明所述的一种泄漏诱发高压储罐冷BLEVE的实验系统，包括由储罐及其下方支架构成的实验主体装置，储罐分别连接抽真空与补水系统、监测系统和爆破片；数据采集系统位于储罐外并通过导线连接监测系统，抽真空与补水系统通过导线连接控制系统，采用上述系统进行泄漏诱发高压储罐冷BLEVE规律测试，其方法简单有效。本发明所述的有益效果为：可研究在机械打击情形下在储罐不同位置产生裂口而导致超压的情形，监测内部温度和压力变化，并可以满足改变初始压力、裂口位置、液位以及裂口大小这四个变量，研究多因素耦合情况下对BLEVE的发展的影响，并判断造成BLEVE超压最严重时的工况，此外，还可研究次生超压或机械打击作用导致容器二次裂口情况下BLEVE的演变。

技术领域

本发明涉及一种泄漏诱发储罐沸腾液体膨胀蒸气爆炸效应测试装置，以及采用该测试装置的泄漏诱发储罐沸腾液体膨胀蒸气爆炸效应测试系统。

背景技术

各类压力容器爆炸的原因多种多样，其中沸腾液体膨胀蒸气爆炸引发储罐爆炸(Boiling liquid expanding vapor explosion,BLEVE)现象是物理爆炸中最典型的一种。其发生的本质其实就是气液相共存状态的高压容器，由于外界机械打击或热辐射等原因产生裂口，瞬态的压降导致罐内液体到达过热极限而迅速气化，从而使内部物质过热迅速爆炸性沸腾，容器内大量蒸气及很高动能两相流体的超压作用导致储罐发生爆炸。BLEVE具有极大的破坏性，常常伴随着毁坏容器并将容器撕成碎片的冲击波，且高速抛射容器碎片对一定范围内建筑物、设施及人员造成严重伤害，甚至引发二次事故。因此，高压储罐BLEVE发生机理及灾害防治过程的基础技术问题被广泛研究。

国内外学者探究压力容器内部各参数（如初始压力、液位、开口大小、热分层）对BLEVE发展过程的影响，但是着重于单一因素的作用机制研究，缺少对多因素耦合对储罐BLEVE影响作用分析，且缺乏对机械打击作用导致储罐不同位置裂口对BLEVE发生过程的影响研究，及BLEVE次生超压或机械打击作用导致容器二次裂口的作用机理研究。

发明内容

目前，关于储罐BLEVE泄压过程的研究大都是探究液位、裂口大小、过热度、液相分层度等单因素对泄压过程的影响。为解决上述技术问题，本发明提供了一种可以全面测试储罐裂口大小、初始压力、液位、裂口位置等多因素耦合对BLEVE影响的系统与方法，可确定造成BLEVE后果最严重的情形，并可研究冷BLEVE事故中储罐不同位置产生裂口对BLEVE泄压过程的影响。此外，还可以研究二次裂口对冷BLEVE发展的影响，并可对引发BLEVE的参数临界量（临界液位、临界过热度）系统定量研究。

本发明所述的一种泄漏诱发高压储罐冷BLEVE的实验系统，其采用的技术方案为：包括抽真空与补水系统、实验主体装置、爆破片、监测系统、控制系统及数据采集系统，所述实验主体装置包括储罐和设在所述储罐下方的支架，所述抽真空与补水系统、监测系统、爆破片分别与储罐连接；数据采集系统位于储罐外并通过导线连接监测系统，所述抽真空与补水系统、爆破系统、数据采集系统分别通过导线与所述控制系统连接。

优选的，所述储罐前侧壁从上至下等距设有观察窗，所述储罐顶部开设有圆孔，所述圆孔上覆有耐压玻璃，所述玻璃上方设有LED灯，所述LED灯通过导线与控制系统连接，所述储罐内底部设有加热棒。

优选的，所述抽真空与补水系统包括水环真空泵、系统补水口、自动控制加水/真空阀、主管线、真空管和进水管，所述水环真空泵和系统补水口分别对应连接真空管和进水管，所述储罐顶部设有单相补水及真空阀口、排空阀口，所述排空阀口通过排空管连接安全排空阀，单相补水及真空阀口与主管线连接，所述主管线、真空管和进水管三者通过三通连接，所述真空管和进水管上分别安装有手动真空控制阀和手动补水控制阀，所述主管线上安装有自动控制加水/真空阀，所述自动控制加水/真空阀及安全排空阀分别通过导线与控制系统连接。