波紋管道阻火器系統(tǒng)的阻爆特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)介質(zhì)防燃抑爆已成為學(xué)術(shù)界前沿課題。火焰在阻火單元內(nèi)的淬熄過程涉及到流體流態(tài)轉(zhuǎn)變、傳熱效應(yīng)等問題,是該領(lǐng)域研究的熱點和難點。本文針對波紋管道阻火器系統(tǒng)內(nèi)的阻爆過程進(jìn)行了實驗、理論及數(shù)值模擬研究,主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)搭建了水平長直管可燃?xì)怏w爆炸與阻爆實驗系統(tǒng)。主要包括高精度的配氣裝置、傳感器檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集裝置。系統(tǒng)采用自主設(shè)計的火焰?zhèn)鞲衅?其自身響應(yīng)時間為10μs,可以有效識別高速火焰信號。

2、系統(tǒng)靜態(tài)配氣的最高誤差為0.1％、流量不低于1m3/min,動態(tài)配氣的最高誤差為0.2％。
　　(2)開展了丙烷、乙烯、氫氣與空氣混合氣體的阻爆燃實驗研究。實驗結(jié)果顯示,雖然隨著孔隙率的減小,阻火器前端火焰速度呈遞增趨勢,但其阻火性能卻大大提高;隨著阻火單元厚度的增加,阻火器前端火焰速度呈遞減趨勢,且阻火能力較強(qiáng)。建立了爆燃火焰在管道阻火器內(nèi)傳播與淬熄過程的數(shù)學(xué)模型,研究了火焰在阻火單元內(nèi)的淬熄過程,結(jié)果表明淬熄長度隨孔隙率的增加

3、呈指數(shù)遞增趨勢。結(jié)合實驗與數(shù)值模擬結(jié)果,獲得了不同活性氣體發(fā)生淬熄失效時的孔隙率、阻火單元厚度和管道長徑比,提出了阻火器前端爆炸壓力、阻火速度隨孔隙率、阻火單元厚度變化的規(guī)律。
　　(3)開展了丙烷、乙烯、氫氣與空氣混合氣體的阻爆轟實驗研究,結(jié)果表明,丙烷、乙烯-空氣的最小阻爆轟速度約為0.94VCJ,氫氣-空氣的最小阻爆轟速度約為0.97VCJ。建立了爆轟波在管道阻火器內(nèi)傳播與淬熄過程的數(shù)學(xué)模型,并采用NND差分格式進(jìn)行求解。研

4、究了爆轟波在阻火單元內(nèi)的解耦過程及淬熄規(guī)律,結(jié)果表明淬熄長度隨孔隙率的增大而增加,成二次函數(shù)關(guān)系。結(jié)合實驗與數(shù)值模擬結(jié)果,獲得了不同活性氣體發(fā)生淬熄失效時的孔隙率和阻火單元厚度值,提出了阻火器前端爆轟壓力隨孔隙率、阻火單元厚度變化的規(guī)律。當(dāng)爆轟波在阻火單元內(nèi)傳播時,隨著孔隙率減小,壓力衰減程度較高,隨著阻火單元厚度增加,壓力峰值不斷減小,這些都會增強(qiáng)對爆轟波的抑制作用。
　　(4)揭示了火焰速度與前端爆炸壓力之間的關(guān)系,分析了以火