铝合金抑爆材料对抑制沸腾液体扩展蒸汽爆炸的机理研究

The boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE) has been defined as an explosion resulting from the failure of a vessel containing a liquid at a temperature significantly above its boiling point at normal atmospheric pressure. BLEVE is a type of physical explosion that could cause several damages. Pressure vessels or non-pressure tanks containing fuels or other dangerous goods of various kinds pose a serious threat to life and property if the comodity is released during some kind of accident or malicious act. .It is important to study the mechanism of inhibition of BLEVE using aluminum alloy explosion suppression materials. The results of study could increase the intrinsically safety..This new project relates to the innovative research aimed to find new aluminum alloy explosion suppression materials, and the mechanism of suppression of BLEVE. More research is needed to investigate what the aluminum alloy explosion suppression materials does in systems that could suffer a BLEVE and how the materials stop a BLEVE in a fire-engulfed pressure vessel..The improvised explosive devices which filled aluminum alloy explosion suppression materials were instrumented with thermocouples to measure wall and lading (both liquid and vapor) temperatures and pressure transducers to measure tank internal pressure. Fire temperatures were also measured in a limited way using thermocouples. To support this work, detailed research will be done: (i) Dsign and prepare new aluminum alloy and test their properties as aluminum alloy explosion suppression materials. (ii) Determine mechanical performance (shock, vibration, drop, impact, etc.) of aluminum alloy explosion suppression materials. (iii) Conduct improvised explosive devices tests to see if aluminum alloy explosion suppression materials mitigates blast, outflow and projectile effects.Such as effect of heat transfer from a high-temperature wall to a gas filled space, effect of product on vessel rupture process, effect of the material on boiling response and two phase swell during pressure relief, effect of the material on thermal radiation heat transfer from vessel inside the wall.

深入了解和研究抑爆材料对蒸汽爆炸的抑制机理，是有效预防蒸汽爆炸的关键和基础。.本项目通过模拟BLEVE, 从材料学的角度研究安全工程问题，将爆炸、燃烧等复杂现象转化为对具体材料性质、物理数据的分析研究，探讨铝合金抑爆材料性质对受压状态下气固液性质的影响和关系。通过研究铝合金抑爆材料对容器中气固液三相导热性能的影响，泄压过程中对过热液体、气液两相溢出行为、喷射方式以及容器、管道破裂的影响，得出铝合金抑爆材料对BLEVE的影响规律；结合铝合金抑爆材料的组分、填充量、填充方式对抑制BLEVE的研究，推演获得铝合金抑爆材料抑制BLEVE的作用机理，为有效预防BLEVE提供基础理论数据。

BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)为大量过热液体瞬时泄放到大气环境中而形成的蒸汽爆炸。.大多数BLEVE的发生是由于外来热辐射作用使得容器内易燃易爆液体处于过热状态，容器内压力超过对应温度下材料的承压极限，导致容器发生失效，容器内易燃易爆液体发生爆炸性汽化，快速泄放。.许多压力容器，特别是大型储罐，充装着各种生产生活中使用的可汽化易燃易爆液体，通常它们的使用率高、储存量大。这些容器在生产或使用中，由于各种原因当容器内外的环境急剧变化，突然换热行为等，可能使得可汽化液体急速沸腾就会造成BLEVE的发生。.BLEVE具有极大的破坏性，会产生足以使容器彻底毁坏的冲击波。高速抛射出去的容器碎片对周围的建筑物和设施造成严重破坏。容器内存储的介质在极短的时间内暴露在空气环境中。毒性介质发生BLEVE后，介质云团的扩散对很大范围内的人及其它生物产生毒副作用。可燃介质则可引发火焰冲击和强烈的热辐射伤害虽然BLEVE属于物理爆炸，但因介质的可燃性质，事故经常会以化学过程(燃烧或气体爆炸)结束，引发二次灾害，其危害十分严重。.因此，深入了解和研究抑制BLEVE发生的措施、方法和机理，可有效提高易燃易爆液体使用过程中的本质安全度，减少BLEVE的发生和造成的危害，是十分重要和有意义的课题。.本课题通过模拟BLEVE实验，实时监测气固液三相温度、压力等物理数据的变化，研究了铝合金抑爆材料对气固液三相的传热、导热性能影响。.通过模拟BLEVE实验，研究了不同成分铝镁合金铝合金抑爆材料抗腐蚀性能研究，优选出了抗腐蚀性能较好地抑爆材料。.通过铝合金抑爆材料不同填充量，不同填充方式以及改变铝合金抑爆材料组成成分实验，研究铝合金抑爆材料对BLEVE产生、抑制、影响关系和规律。.本课题完成了实验设备的试制、加工、安装和调试，同时完成了相关数据采集系统相关的软件的安装，保证了实验的顺利进行。通过柴油与水的混合体系，模拟了实际油品储存过程中因密度差导致的分层现象对传热过程影响。通过不同加热功率条件实验，模拟了实际火灾中，储油罐受热量变化对传热影响。实验发现在较高加热速率条件下，热分析效应明显且较短的时间内达到较大的温度梯度层。在较小的加热功率条件下，热分析出现的较慢且在上层区域几乎没有分层，温度梯度相比大功率加热条件下有一定的减小。