多因素条件下油罐火燃烧特性研究

发布时间：2020-06-19 09:02

【摘要】：一直以来,石油及其下游产品都是工业社会主要能源的供应者。随着石油消费量的逐年增加,新建油库的数量和油库的总容量也随之增加。然而油库中储存的大量易燃易爆油品引发了社会各界对于石化行业安全的巨大关注和担忧。前人对于储油罐火灾的研究多以池火为主,但是由于油罐自身存在一定高度,使得其燃烧特性与池火并不完全相同,因此很有必要研究液位深度对油罐火的影响。油品燃烧时所具有的强辐射热很容易将邻近油罐引燃或引爆,从而演变成多火源燃烧,加剧对罐区安全的威胁,所以研究双油罐火燃烧特性以及油罐间距对其的影响是至关重要的。此外,储油罐火还受到风速,罐顶开口尺寸等众多因素影响,因此研究多因素耦合条件下油罐火的燃烧特性能够为实际罐区火灾起到一定的理论指导作用。本研究以柴油为燃料,分别搭建了单油罐火实验平台和双油罐火实验平台。在单油罐火的研究中,选取了直径为30 cm,液位深度为10,15,30 cm,罐顶开口宽度为15,18.5,22,26,30 cm的油罐,风速设置为0,0.3,0.5,0.8,1.0,1.2,1.5 m/s。在双油罐火的研究中选取了直径为30,40,50 cm,液位深度为2,5,10,15,30 cm的油罐,油罐间距分别设置为0.2,0.4,0.8,1.2,2.0倍直径。实验中使用液位稳定器来维持罐内柴油的液位深度保持不变。研究了多因素条件下油罐火的火焰倾角,火焰高度,质量损失速率,温度,热辐射通量等参数的变化规律。实验结果表明单油罐火的火焰倾角随着风速增大,先迅速增加再趋于平缓;随着液位深度的增加,火焰微元在油罐开口处的特征上升速度增加,火焰倾角减小;随着顶部开口宽度的增大,质量损失速率增大,火焰倾角减小。对双油罐火研究发现,随着液位深度增大,未出现火焰合并现象的双油罐火质量损失速率,罐壁温度和热辐射通量均先增大后减小;出现火焰合并现象后燃烧被加剧,质量损失速率,热辐射通量会大幅增加。对油罐内部温度研究发现从燃料表面到火焰底部的温度逐渐增大。质量损失速率,温度和热辐射通量随间距的增大而减小,随直径的增大而增大。此外,分析研究了间距和液位深度对辐射视角因子和热反馈机制的影响。双油罐火的可视火焰高度随油罐直径的增大而增大,随液位深度的增大而减小,随着油罐间距的增大,未发生火焰合并现象的可视火焰高度增大。火焰合并现象会使双油罐火火焰高度剧增。选取了结合直径,液位深度和间距的特征长度,在此基础上研究出了双油罐火可视火焰高度的数学模型。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE972
【图文】：

示意图,油罐,充装,小尺度

图２．１实验装置示意图逡逑实验中所采用的小尺度油罐直径为３０邋ｃｍ，设置１０，邋１５，邋３０邋ｃｍ三种油罐高度，逡逑对应不同的液位深度／／，如图２．１－ｂ）所示，代表着油罐不同的充装率。为了模拟逡逑油罐顶部破裂或被掀开的不同程度，设置了不同的油罐开口宽度，分别为１５，邋１８．５，逡逑２２，２６，３０邋ｃｍ，此处罐顶开口宽度是指直径方向上除顶盖以外开口的宽度，如图逡逑２．１－ｃ）所示。顶盖与油罐之间无缝隙，被加工为一体结构。逡逑为了尽可能的接近现实中油罐内油品发生火灾的情况，实验选取０号柴油作逡逑为燃料，柴油属于复杂烃类混合物，碳原子数约在１０到２２之间，其具有很好的逡逑低温流动性，并且能够在在一定温度和压力条件下由液态转变为气态。由于柴油逡逑不容易被点燃，所以在进行实验时会先加入少量正庚烷来引燃柴油，柴油的热物逡逑性参数见表２．１。逡逑１４逡逑

油罐,实验平台,储油罐,小尺度

图２．２双储油罐火实验平台示意图逡逑实验选取的三种油罐直径Ｄ分别为３０，邋４０，邋５０邋ｃｍ，油罐壁面厚度为５邋ｍｍ

【参考文献】