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文檔簡介
1、研究預混爆燃火焰在微小通道內(nèi)的傳播與淬熄過程,對管道內(nèi)或開敞空間可燃氣體的防燃抑爆均具有重要的意義。本文主要針對爆燃火焰在微小通道中的傳播機理與淬熄條件進行了實驗和理論研究,旨在為可燃氣體燃燒爆炸的防治以及阻火器的設計應用提供理論和實驗依據(jù)。本文主要工作和結論如下: (1)建立了管內(nèi)可燃氣體爆炸與爆炸抑制試驗裝置,實現(xiàn)了計算機程控點火和同步采集測點的壓力和火焰速度。通過結構設計,避免了非測點火焰信號的干擾,保證了采集系統(tǒng)獲得的火焰信
2、號與測點火焰信號相對應,為確定管內(nèi)火焰的平均傳播速度提供可行的方法,從而能夠研究火焰和壓力的傳播與發(fā)展過程。對預混火焰在圓管內(nèi)的爆炸傳播進行了實驗研究,獲得了圓管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ囊?guī)律,總結了關系式。 (2)對管內(nèi)預混爆燃火焰在多層絲網(wǎng)結構中的傳播與淬熄進行了實驗研究,得到了淬熄壓力和淬熄速度與絲網(wǎng)幾何參數(shù)如絲網(wǎng)層數(shù)、絲網(wǎng)目數(shù)等之間的關系。引入熄爆參數(shù)來反映絲網(wǎng)結構抑制火焰和爆炸壓力的效果,熄爆參數(shù)可解釋為被淬熄的預混火焰進入絲網(wǎng)結構
3、前的能量。實驗研究發(fā)現(xiàn),用熄爆參數(shù)能夠更全面反映絲網(wǎng)抑制火焰和爆炸壓力的效果。熄爆參數(shù)越大,絲網(wǎng)結構的熄爆能力越強,對相同預混火焰,絲網(wǎng)結構能夠淬熄的火焰壓力和傳播速度越大,而對不同預混火焰,絲網(wǎng)結構能夠淬熄活性更大的預混火焰。該研究思路為確定其他微通道阻火抑爆結構的抑爆性能提供了可行的方法。 (3)建立了預混火焰在狹窄通道的淬熄計算模型,計算結果與實驗結果的最大誤差為16.1%。對預混爆燃火焰在平行板狹縫結構中的傳播和淬熄進行
4、了數(shù)值模擬,分析了火焰在狹縫中傳播的4種不同狀態(tài)。獲得了火焰?zhèn)鞑ニ俣萔、狹縫淬熄間距G、狹縫壁面溫升△Tw與淬熄長度Lq之間的關系Lq=G·V/CC=f1(G)·f2(△Tw)在固定狹縫間距G時,相同預混火焰的淬熄時間Lq/V是定值。 狹縫間距G增加,參數(shù)C減小,淬熄困難。對CH4/Airf1(G)=3.62G-1對C3H8/Airf1(G)=3.05G-1對C2H2/Airf1(G)=2.51G-0.85狹縫壁面溫度上升導致f
5、2(△Tw)減小,淬熄性能下降。 對CH4/Air和C3H8/Air預混火焰f2(△Tw)=-0.479△Tw/T0+1同等條件下,反應活性高的氣體,參數(shù)C越小,相應淬熄長度也越長,淬熄越困難。 利用上述關系,可確定平行狹縫阻火裝置的幾何參數(shù)。該方法可推廣應用到淬熄不同C-H預混火焰的阻火裝置設計。 (4)對預混爆燃火焰在微小圓管內(nèi)的淬熄進行了數(shù)值模擬。得到了火焰速度V、圓管管徑D、預混氣初始溫升△T與淬熄長度L
6、q之間的關系Lq=D·V/C=D·V/f3(△T)·C0同等條件下,反應活性高的氣體,C越小,淬熄越困難。 在固定圓管直徑D的條件下,火焰速度V對參數(shù)C有影響,火焰速度V提高,會使淬熄時間Lq/V減小,參數(shù)C增加。 對CH4/Air、C3H8/Air和C2HE/Air預混火焰C0=A·V0.38Dt管內(nèi)預混氣體初始溫度上升導致圓管的淬熄性能下降。隨著溫度升高,C2H2/Air溫度系數(shù)f3(△T)下降顯著,淬熄更困難。
7、 對CH4/Air和C3H8/Airf3(△T)=-0.103(△T/T0)+1對C2H2/Airf3(△T)=-0.127(△T/T0)+1(5)在混有惰性氣體條件下,對預混爆燃火焰分別在微小圓管和平行板狹縫中的淬熄進行了數(shù)值模擬,得出了惰性氣體的最佳淬熄濃度,總結了在該濃度下氣體淬熄的規(guī)律。 在狹縫中,C3H8/O2/InertGas的淬熄特性與C3H8/Air的淬熄特性相似。狹縫間距G和參數(shù)C可表示為:C=A1·G-1
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