本发明专利技术公开了一种模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置及模拟方法，包括：燃烧器、侧壁模拟装置、供气装置、示踪粒子装置和监测装置。燃烧器上端敞口，通入可燃气体后引燃，提供火源；侧壁模拟装置包括透明圆筒和升降台；供气装置通过调节气体流量，控制火源的燃烧强度；示踪粒子装置用于模拟燃烧过程中圆筒内部流场情况；监测装置用于获得圆筒内外的燃烧关键参数。装置运行中，圆筒套在燃烧器外部，通过升降台调整位置，进而控制燃烧器到圆筒出口的距离，模拟不同有效侧壁高度的情况，同时监测装置实时记录圆筒内外火焰特征参数、内部流场信息以及辐射分布情况，进而加深对储罐内部燃烧情况的了解，为储罐火灾的灭火策略研究提供参考。参考。参考。
【技术实现步骤摘要】
模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置及模拟方法
[0001]储罐火灾模拟测试
，具体是一种模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置及模拟方法。
技术介绍
[0002]随着全球经济的快速发展，液体油品的需求与日俱增，占全球能源消耗总量的30％左右。为了储存液体油品，各地兴建了大量的大型液体储罐。在油品储存中，由于存储液体体积不同，液位高度不同，进而使油品表面距储罐口的距离不同(下称有效侧壁高度)，即形成不同有效高度的侧壁。近年来，由于人员误操作和设备失效等原因，储罐火灾事故经常发生。而对于低液位储罐，其油面上方易积聚可燃液体蒸汽，火灾风险更大，更易发生火灾事故。
[0003]对于储罐油品储存，一方面，初始储油量会导致不同的有效侧壁高度，另一方面，一旦发生火灾后，油品不断被消耗，液位高度也会随之下降，也导致有效侧壁高度逐渐增大。有效侧壁高度的变化会改变空气卷吸过程，改变燃烧过程中的火焰形态。例如，燃烧过程中火焰会进入罐体内部燃烧，这会增加火焰与罐体之间的对流换热，加速罐体发生坍塌，进而造成灾难性的事故后果。例如：2015年4月6日，福建漳州发生一起储罐火灾事故。事故储罐有效侧壁高度约为11m，由于有效侧壁高度较高，火灾事故发生后，火焰进入储罐内部，导致储罐侧壁坍塌，造成油品泄露形成流淌火，引燃了周围储罐。因此，有必要研发一款不同有效侧壁高度条件下储罐火灾的燃烧行为的模拟装置，尤其是模拟储罐内部燃烧情况，包括火焰形态、内部流场等信息。
[0004]储罐火灾为典型油池火燃烧，对于油池火模拟装置，已有学者进行了相关的研究。授权公告号CN105606485B，提供了一种基于液面稳定条件下的环形油池火热反馈测量系统，该装置基于液位平衡装置，采用环形油盘，研究环形油池火的燃烧关键参数。授权公告号CN106872638B，提供了一种基于尺寸连续可变油池装置的池火尺寸效应传热模式测量系统，该装置基于液面平衡装置，通过流量阀控制油箱供给到燃烧油池的速度，从而控制燃烧油池液面的高度和面积。授权公告号CN216525630U，该装置基于液位平衡装置，提供了一种测量油池火热反馈机制的装置，通过更换不同的套筒模拟不同空缺高度(即本专利技术中所指的有效侧壁高度)下油池火燃烧，并通过热反馈测量系统获取油池模块中油池火的火焰热流反馈数据。
[0005]通过对已有技术的调研分析可以看出，现有的储罐燃烧模拟装置在结构和功能上都具有一定的局限性。一方面，对于改变有效侧壁高度条件，装置大多基于液面平衡装置，采用更换套筒的方式进行调节，但是这种方法无法在燃烧过程中实施，进而无法实现在燃烧过程中对有效侧壁高度的控制，这与实际储罐火灾燃烧过程偏差较大。另一方面，在实际储罐火灾事故中，部分火焰会进入储罐内部燃烧，内部火焰特征作为燃烧的关键影响因素，一定程度上决定了油品的燃烧速率，进而影响火灾事故的发展。然而，目前关于储罐内部的火焰特征信息和流场特性的研究尚属初步，相关模拟装置几乎没有。此外，现有的储罐模拟
装置往往采用油池模拟，其燃烧速率受实验油品种类限制，燃烧强度无法精准控制。已有文献表明，对于油池火燃烧，其燃烧速率受有效侧壁高度的显著影响，这会导致其火焰特征、对外辐射等参数也发生相应变化，因此无法系统研究有效侧壁高度对火焰特征、对外辐射、流场等参数的影响。因此，亟需研发一款装置去具体模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为的影响，明确有效侧壁高度对火焰(特别是储罐内部火焰)特征信息、内部流场信息以及辐射分布情况的影响。
技术实现思路
[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，所述装置可模拟不同有效侧壁高度条件下储罐火灾燃烧过程的情景，并表征所需的状态信息，特别是燃烧过程中储罐内部的火焰特征信息和流场信息，从而提高人们对不同有效侧壁高度下储罐火灾灾变规律的认识，为储罐火灾救援提供技术支持。
[0007]本专利技术还旨在提出一种模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的方法。
[0008]根据本专利技术实施例的一种模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，包括：燃烧器，所述燃烧器上端敞口，可均匀通过可燃气体，所述可燃气体被点燃后在空气中进行燃烧，所述可燃气体燃烧时在朝向所述敞口的一侧形成火焰，模拟储罐油池火燃烧；侧壁模拟装置，所述侧壁模拟装置包括耐高温透明圆筒和升降台，用于模拟不同高度的储罐侧壁；供气装置，所述供气装置可为所述燃烧器持续提供所述可燃气体，并且可调节供气速率；示踪粒子装置，所述示踪粒子装置可提供示踪粒子，用于模拟燃烧过程中所述耐高温透明圆筒内部流场情况；监测装置，所述监测装置用于实时记录所述耐高温透明圆筒内外火焰特征参数、内部流场信息以及辐射分布情况。
[0009]根据本专利技术实施例的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，燃烧器固定在支架上，上端敞口与空气接触，下端管道接口与供气装置相连接；侧壁模拟装置包括透明玻璃筒和升降台，透明玻璃筒内部中空，内径比燃烧器本体直径略大，可套在燃烧器本体外部，升降台可控制透明玻璃筒的上升下降，进而模拟不同高度的储罐侧壁供气装置可为燃烧器提供稳定的可燃气体，并可通过质量流量计调节可燃气体流量，进而控制燃烧的火焰热释放速率，模拟不同燃烧强度的储罐火灾燃烧；示踪粒子散播装置可用于提供示踪粒子，示踪粒子可与可燃气体均匀混合，以便于监测模拟燃烧实验中的流场状态。当可燃气体被点火装置点燃后，监测装置可实时监测耐高温透明圆筒内部和外部，即所模拟的储罐内部和外部的火焰特性信息、流场情况和对外辐射分布，也可监测耐高温透明圆筒(即所模拟储罐侧壁)的温度信息，从而获得较多燃烧状态信息，加深对储罐内部燃烧情况的了解，为储罐火灾的灭火策略研究提供参考。
[0010]根据本专利技术一个实施例的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，所述燃烧器包括本体、管道接口、燃烧器支撑架和点火装置，所述本体内形成用于填充多孔介质材料的整流空腔，所述本体顶部形成均匀的出气口，用以模拟储罐油池表面蒸发过程，所述管道接口用于连接供气管道，所述燃烧器支撑架用以支撑所述燃烧器，所述点火装置可点燃所述可燃气体，模拟储罐油池火燃烧。
[0011]有利地，所述多孔介质材料粒径控制在一定范围，实现所述可燃气体在燃烧器出
口均匀溢出。
[0012]根据本专利技术一个实施例的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，所述点火装置包括点火器和伸缩装置，所述点火器可点燃所述可燃气体，且可设置点火时间，用以模拟储罐内部不同油品蒸汽浓度下起火状态，所述伸缩装置可控制所述点火器移动。
[0013]有利地，所述点火器放置在可伸缩装置上，在点火前由所述伸缩装置控制移动至所述侧壁模拟装置内部，以点燃所述可燃气体，在点火完成后移出所述侧壁模拟装置内部，以避免影响燃烧过程中火焰行为的监测。
[0014]根据本专利技术一个实施例的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，所述供气装置包括储气钢瓶、减压阀、导气管、气体质量流量控制器，所述储气钢瓶可提供可燃气体，所述减压阀设置在所述储气钢瓶上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，其特征在于，包括：燃烧器，所述燃烧器上端敞口，可均匀通过可燃气体，所述可燃气体被点燃后在空气中进行燃烧，所述可燃气体燃烧时在朝向所述敞口的一侧形成火焰，模拟储罐油池火燃烧；侧壁模拟装置，所述侧壁模拟装置包括透明耐高温的圆筒和升降台，所述透明圆筒便于直接观测其内部所述火焰的特征信息，所述升降台可控制所述透明圆筒的上升下降，进而模拟不同高度的罐壁；供气装置，所述供气装置可为所述燃烧器持续提供所述可燃气体，并且可调节供气速率，用于控制所述火焰热释放速率，模拟不同燃烧强度的储罐火灾燃烧；示踪粒子装置，所述示踪粒子装置可提供不可燃且具有良好流动跟随性和光学散射性的示踪粒子，所述示踪粒子可与所述可燃气体均匀混合，用于模拟燃烧过程中圆筒内部流场情况；监测装置，所述监测装置包括摄像装置、温度监测装置、辐射监测装置、高速图片测量系统，用于监测所述火焰的形态特征、温度、对外辐射、内部流场情况和所述侧壁模拟装置的温度信息。2.根据权利要求1所述的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，其特征在于，所述燃烧器包括本体、管道接口、燃烧器支撑架和点火装置，所述本体内形成用于填充多孔介质材料的整流空腔，所述多孔介质材料粒径控制在一定范围，实现所述可燃气体在燃烧器出口均匀溢出，所述本体顶部形成均匀的出气口，用以模拟储罐油池表面蒸发过程，所述管道接口用于连接供气管道，所述燃烧器支撑架用以支撑所述燃烧器，所述点火装置包括点火器和伸缩装置，所述点火器可点燃所述可燃气体，且可设置点火时间，所述伸缩装置可控制所述点火器移动。3.根据权利要求1所述的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，其特征在于，所述供气装置包括储气钢瓶、减压阀、导气管、气体质量流量控制器，所述储气钢瓶可提供可燃气体，所述减压阀设置在所述储气钢瓶上，以控制所述可燃气体的输出压力，所述导气管一端与所述储气钢瓶连接，一端与所述燃烧器管道接口连接，用以输送所述可燃气体，所述气体质量流量控制器设置在所述导气管上，用以精确控制所述可燃气体的输出流量，进而控制燃烧的火焰热释放速率，以模拟不同燃烧强度的储罐火灾。4.根据权利要求1所述的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，其特征在于，所述示踪粒子装置包括控制阀、粒子发生器、缓冲罐，所述粒子发生器能够提供具有不可燃性、较好的流动跟随性和光学散射性的示踪粒子，所述缓冲罐作为所述可燃气体与所述示踪粒子的混合载体，用于均匀混合所述可燃气体和所述示踪粒子，所述控制阀用于控制气体以稳定流速流入/流出缓冲罐。5.根据权利要求1所述的模拟侧壁对储罐油池火燃烧行为影响的装置，其特征在于，所述侧壁模拟装置包括耐高温透明圆筒和升降台，所述耐高温透明圆筒内部中空，内径比所述燃烧器本体直径略大，可套在所述燃烧器本体外部，所述升降台可控制所述耐高温透明...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金龙，李信江，章翔，张清元，宋广恒，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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