泄压速率对沸腾爆炸中压力回弹及超压峰值影响机制研究

《Process Safety and Environmental Protection》：Effect of depressurization rate on pressure rebound and overpressure peak in boiling explosion

本文通过0.25 L小型实验装置，系统研究泄压速率对压力容器内过热液体沸腾过程中压力回弹（超过初始压力）和超压峰值的影响规律。研究发现较低初始释放压力（1.6 barg）下快速泄压会引发显著压力回弹，并首次确定了50%临界液位填充率和3.6%最佳排放面积比。研究揭示平均泄压速率在3-22 barg/s范围内会触发单次超压回弹，为抑制沸腾液体膨胀蒸气爆炸（BLEVE）事故提供了关键理论依据。

　　

实验装置

实验装置如图1所示，主要包括压力储罐、破针装置、加热装置和数据采集系统。压力储罐由不锈钢制成，直径68 mm，厚度13 mm，高度150 mm，容积0.25 L。储罐前后设有两个观察窗，位于液位高度10%至30%范围内（对应储罐高度范围）。

动态与静态压力传感器测量

图2显示了储罐中动态和静态压力传感器测量的压力响应。当储罐压力升至1.6 barg（A和A'点）时，储罐内介质的快速排放导致内部压力急剧下降。两相流的持续膨胀压缩蒸气空间，导致储罐内B点（B'点）压力升高。由于动态压力传感器对压力波动更敏感，它能更精确地捕捉瞬态超压现象，为研究沸腾爆炸动力学提供了关键数据支持。

结论

为全面理解储罐泄漏过程中泄压速率对介质爆炸影响的规律和机制，本研究采用0.25 L小型实验装置模拟压力储罐释放后内部介质的过热沸腾过程，记录分析过热液体沸腾过程中的压力、温度和骤降时间等关键参数。基于安全性、便捷性和可重复性考量，研究首次系统量化了1-32 barg/s泄压速率区间对压力回弹的影响规律，为储罐安全设计和事故预防策略提供了重要理论支撑。