液化气体储罐受热爆沸失效机理研究

液化气储罐受热爆炸，从热力学角度分析是热源、储罐壁、介质之间的传热导致介质分层、翻滚、爆沸，致使压力急剧上升的问题，从力学角度分析是储罐壁受热后材料强度急剧下降的问题，两者之间存在耦合关系。本项目拟解决的关键科学问题是液化气爆沸过程非平衡热力学模型和储罐内液化气爆沸和储罐壁温分布的耦合模型。将场测试设备PIV与点测试系统相结合，对罐内介质分层、翻滚、爆沸过程以及储罐壁温度与介质的耦合关系进行实验研究。应用非平衡热力学理论，建立包含基本守恒方程以及描述温差驱动的热流、密度差驱动的动量流和化学势差驱动的相变物质流和广义力关系本构方程的爆沸过程模型，对爆沸过程进行分析与数值模拟，提出爆沸发生条件；通过高温实验，结合ANSYS数值分析，定量描述储罐失效模式与各工艺参量及罐体材料之间的关系。为提出同时考虑液化气爆沸和储罐材料热响应耦合规律的储罐设计方法和安全运行策略提供基础理论依据。