CN111982965B - 一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，包括：第一金属壳，包覆在气瓶的外壁，并紧贴所述气瓶的外壁；第二金属壳，包覆在所述第一金属壳的外围，并与所述第一金属壳间隔有距离；密封胶，填充于所述第一金属壳与所述气瓶外壁之间的缝隙中；冷却介质，填充于所述第一金属壳与所述气瓶的顶部之间；隔热材料，包覆在所述第二金属壳的外部。本发明能够吸收气瓶本体和内部介质传递的热量最大幅度的减少对流传热和热辐射，防止气阀橡胶圈裂解，解决了高温下气阀密封圈裂解而致使连续加热燃爆试验无法模拟的问题，可确保通过试验获取毁伤数据，从而为液化石油气瓶安全设计、后果评估、事故调查和应急救援提供数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及危险化学品储存设施的安全评估领域，特别是涉及一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统。
背景技术
液化石油气是清洁环保、应用广泛的重要燃料和化工原料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。作为生活燃料方面，液化石油气气瓶被广泛使用在民房、出租屋、大排档、小饭店等场所。然而，液化石油气气瓶在使用过程中可能因气瓶质量不合格、安全附件失效、人为失误等原因泄漏，并可能因过量充装、高温烘烤、机械碰撞和设备缺陷发生爆炸，一旦发生泄漏、燃烧和爆炸，将对人民群众生命财产的安全产生巨大威胁。
高温烘烤作为液化石油气气瓶的一种失效模式，其燃爆毁伤效应由于试验体条件所限，研究报道较少，因此，需要通过开展连续加热条件下燃爆实物试验来模拟气瓶燃爆过程。在实物燃爆试验开展时，最大的问题在于液化石油气气瓶气阀上的密封圈在高温下可裂解，致气体泄漏而压力下降，降低了气瓶爆破的概率，难以掌握其燃爆的毁伤数据。为确保试验正常开展，需要解决高温下气阀密封圈裂解而致使试验无法模拟的问题，以通过试验获取毁伤数据，为液化石油气瓶安全设计、后果评估、事故调查和应急救援提供数据支持。
发明内容
本发明的目的是提供一种液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，通过对液化石油气气瓶局部冷却，以避免气阀橡胶圈受热裂解而导致气瓶燃爆不确定性的影响，实现液化石油气气瓶连续加热燃爆过程模拟，为液化石油气瓶安全设计、后果评估、事故调查和应急救援提供毁伤数据。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，包括：
第一金属壳，包覆在气瓶的外壁，并紧贴所述气瓶的外壁；
第二金属壳，包覆在所述第一金属壳的外围，并与所述第一金属壳间隔有距离；
密封胶，填充于所述第一金属壳与所述气瓶外壁之间的缝隙中；
冷却介质，填充于所述第一金属壳与所述气瓶的顶部之间；
隔热材料，包覆在所述第二金属壳的外部。
进一步地，所述第一金属壳的高度和所述气瓶的高度相同。
进一步地，所述第二金属壳呈四棱柱形。
进一步地，所述冷却介质为水。
进一步地，所述隔热材料为酸铝陶瓷纤维毯。
进一步地，所述密封胶为耐高温密封胶。
进一步地，所述第一金属壳为铁皮。
进一步地，所述第二金属壳为铁皮。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明中通过在气瓶外壁包覆第一金属壳，在第一金属壳和气瓶外壁缝隙之间填充高温密封胶，并在第一金属壳内填充水，进行降温。即，对气瓶的阀门建立冷却系统，吸收气瓶内部传递的热量，在第一金属壳的外围设置第二铁皮作为挡火板，既减少了对流传热和热辐射，也不干扰实验中的热流方向。综上，本发明通过对液化石油气气瓶局部冷却，避免气阀橡胶圈受热裂解而导致气瓶燃爆不确定性的影响，实现液化石油气气瓶连续加热燃爆过程模拟，为液化石油气瓶安全设计、后果评估、事故调查和应急救援提供毁伤数据。
进一步地，冷却介质为水，冷却效果好且成本低。
进一步地，隔热材料为酸铝陶瓷纤维毯，该材料能耐1260℃高温，明火不燃，有利于确保实验安全。
进一步地，密封胶为耐高温密封胶，耐高温密封胶能够在315°温度下24小时不发生物理化学性质变化，短时间能承受370°高温，且不溶于水和柴油。
进一步地，第一金属壳为铁皮和第二金属壳为铁皮，取材方便且成本低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统结构示意图；
图2为本发明实施例室内燃爆试验结构示意图。
图中：1-第一金属壳；2-第二金属壳；3-隔热材料；4-气瓶。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，对液化石油气气瓶进行冷却，以防止气瓶阀门橡胶圈受热变化影响气瓶燃爆特性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统结构示意图，如图1所示，所述系统包括：第一金属壳1、第二金属壳2、密封胶、冷却介质以及隔热材料3；所述第一金属壳1的高度、所述第二金属壳2的高度以及所述气瓶4的高度相同。
所述第一金属壳1包覆在所述气瓶4的外壁，并紧贴所述气瓶4的外壁；优选的，第一金属壳1为铁皮。
所述第二金属壳2包覆在所述第一金属壳1的外围，并与第一金属壳1间隔固定距离；优选的，第二金属壳2为铁皮。
包覆在第一金属壳1外围的第二金属壳2呈四棱柱，但本发明的方案不限于四棱柱，也可为圆柱或其他多棱柱等柱体。
所述密封胶填充于所述第一金属壳1和所述气瓶4外壁之间的缝隙中。
所述密封胶为耐高温密封胶，耐高温密封胶能够在315°温度下24小时不发生物理化学性质变化，短时间能承受370°高温，且不溶于水和柴油。
所述冷却介质填充于所述第一金属壳1和所述气瓶4的顶部之间。本发明中的冷却介质选为水。
所述隔热材料3包覆在所述第二金属壳2的外部。所述隔热材料为硅酸铝陶瓷纤维毯，该材料能耐1260℃高温，明火不燃。
具体在室内试验时，如图2所示，在屋子内部墙角放置液化气罐(如正常家庭存放处)，底部放有柴油的油池，热电偶和静压传感器从屋外连接进屋内。在两面墙中心位置处放置壁面冲击波传感器，由于烤燃时间较长，对壁面传感器设置冷却系统(房屋结构图见附件)，屋子距门窗2.5米处各放置一离地1.2米高自由场冲击波传感器，热辐射计位于液化气罐对面且离地146厘米处，防止火焰对热辐射计的干扰。为保证柴油在燃烧过程中不熄灭，方便观察内部变化过程，门窗均为敞开状态。
室内燃烧时，热电偶用铁丝绳固定于罐体焊缝边缘处，外部用隔热材料包裹，防止火焰对数据造成干扰。开始，罐壁的温度逐渐上升，后温度稍微下降，原因为罐体内部气液相变吸热达到平衡状态，之后温度迅速回升，爆炸时临界温度达到126℃。
室内燃烧时，罐体内部压力上升趋势平坦，之后压力上升速度变快，原因为热作用下，罐体内部气液相变的化学变化速度逐渐加快，爆炸后压力迅速回落。
在室外进行试验时，在液化气气瓶下方放置一重型底座，用钢丝绳相连接，防止罐体破碎后飞散伤人，在气瓶左侧3.5米处和正前方5米处，放置自由场冲击波传感器，右侧3米处放置热辐射计，静压和热电偶连接在气瓶上。柴油点火后试验开始计时。
室外燃烧时，温度上升缓慢，因为柴油释放热量较多，大量气体由液态变为气态，中间有一平台期，此时达到短期的化学平衡态。气瓶在户外受热烤燃时相对于室内试验内部变化较为复杂。爆炸前温度最高147℃。
室外燃烧时，罐体内部压力上升趋势平坦，之后压力上升速度变快，原因为热作用下，罐体内部气液相变的化学变化速度逐渐加快，爆炸后压力迅速回落。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，其特征在于，包括：
第一金属壳(1)，包覆在气瓶(4)的外壁，并紧贴所述气瓶(4)的外壁；
第二金属壳(2)，包覆在所述第一金属壳(1)的外围，并与所述第一金属壳(1)间隔有距离；
密封胶，填充于所述第一金属壳(1)与所述气瓶(4)外壁之间的缝隙中，所述密封胶为耐高温密封胶；
冷却介质，填充于所述第一金属壳(1)与所述气瓶(4)的顶部之间；
隔热材料(3)，包覆在所述第二金属壳(2)的外部，所述隔热材料(3)为酸铝陶瓷纤维毯；
所述第一金属壳(1)的高度和所述气瓶(4)的高度相同；
所述第二金属壳(2)呈四棱柱形；
所述冷却介质为水。
2.根据权利要求1所述的一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，其特征在于，所述第一金属壳(1)为铁皮。
3.根据权利要求1所述的一种用于液化石油气气瓶连续加热燃爆试验的冷却系统，其特征在于，所述第二金属壳(2)为铁皮。
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