液化气体储罐是液化气体储运过程中的核心设备和主要危险源。火灾热侵袭会引起储罐内部介质的温度与压力升高,罐体强度下降。一旦储罐破裂,可能引发危害性极大的沸腾液体膨胀蒸气爆炸(简称BLEVE)。对液化气体储罐的热响应及BLEVE的研究,可为液化气体储罐的事故预防及控制提供理论依据。国内外学者在这方面进行了大量研究工作,探讨了液化气体储罐的热响应过程,获得了一些很有价值的结论。然而,由于此过程涉及储罐与其内部介质的耦合传热及气液两相非平衡热力学传质问题,至今热分层及其消除机理以及BLEVE过程机理尚未形成一致结论,有待进一步研究。鉴于此,本文主要开展了以下几方面的研究工作：(1)建立了用于模拟液化气体热响应及BLEVE过程的实验系统。该系统可对加热区域、热流密度、充装率、初始温度等参数进行控制,可监测热响应过程中的温度分布和介质的对流及沸腾现象,并可记录快速泄压过程中的瞬态压力变化。(2)进行了液化气体热分层实验,通过分析介质在受热条件下的温度响应和近壁面的两相流动,揭示了热分层的形成和发展机理。结果表明,单相浮升力驱动下的自然对流使热分层形成,壁面上出现的核态沸腾通过对液相区的扰动促使热分层消除。基于以上机理,重点研究了受热条件和介质条件对热分层发展过程的影响规律。在气、液相壁同时受热时,气相区向液相区传热,气相加热区域的增大会加大液相的热分层度及热分层的维持时间。介质的物性影响其对流传热及相变速率,从而影响输入热流的空间分布、分层区的扩展速度、气相升温速率、液相的沸腾强度与核化点分布,进而影响热分层度。(3)通过介质的快速泄放实验模拟液化气体的BLEVE过程,并结合数值模拟方法研究了爆沸过程的机理。结果表明,快速泄压导致液体过热及爆沸,在储罐泄压和介质过热沸腾两种机制的耦合作用下,储罐内部压力呈现“降压—升压—降压”的响应过程。介质充装率为60%时产生最大的压力反弹幅度；泄放口径的增大会使得压力突降幅度、压力反弹幅度、压力突降速率、压力反弹速率均增大；液相的热分层影响液体的总能量与泄压后的能量释放速率,液体在热分层条件下的总能量较低,能量的释放速率较慢,导致压力反弹值降低。(4)基于液化气体储罐的热响应规律及热分层对爆沸过程的影响机理,提出了一种液化气体储罐的安全装置,获取了国家发明专利。该装置通过维持热分层和冷却气相壁,降低介质的总能量和储罐破裂失效的概率,从而实现预防BLEVE事故的目的。