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欧洲杯外围app阻火性能的影响因素

2020-10-7 23:37:13      点击:

摘要:为了研究欧洲杯外围app阻火性能的影响因素,搭建了欧洲杯外围app阻火性能测试平台,对欧洲杯外围app阻火性能进行试验研究。试验以一台DN100阻爆然型欧洲杯外围app为样机,在相同规格试验管路、相同点火距离,不同管路长度的情况下进行试验,得到欧洲杯外围app阻火成功与失败时测试点处的火焰速度和爆炸压力值,研究发现爆炸压力和火焰速度都是欧洲杯外围app阻火性能的重要参数。

关键词:   欧洲杯外围app; 阻火性能;火焰速度;爆炸压力

1.     引言欧洲杯外围app是装置运行过程中发生火灾等意外情况下阻止火焰向源头传播的安全装置,广泛应用于储罐、管道、排风、火炬等系统。作为阻止灾害发生的最后一道安全屏障,其阻火性能至关重要。火焰与流动的相互作用,涉及火焰结构、火焰传播、火焰不稳定性等基本环节,因此一直是燃烧研究的重点课题之一。在工业灾害中,压力波作用于火焰会进一步加快燃烧速度,同时火焰会失稳而诱发湍流,甚至可能出现燃烧转爆轰现象。管道内火焰传播过程是一个加速、加压的燃烧爆炸过程,所造成的危害极大。管道波纹欧洲杯外围app作为一类安全设备,其核心部件阻火单元允许介质流通,阻止火焰传播。国内外不少学者研究了爆炸火焰传播速度、压力变化等宏观参数,也研究了火焰阵面结构特性及其影响因素等微观特性,多作为实验室课题对管道内火焰传播规律进行研究,对于欧洲杯外围app产品的阻火性能和测试试验方法研究很少[1-4]。本文将从火焰速度和爆炸压力对欧洲杯外围app阻火性能进行试验研究。

2.    欧洲杯外围app阻火机理

对于欧洲杯外围app的工作原理,目前主要有两种观点:一种认为壁面传热作用是欧洲杯外围app能够阻火的主要原因,而另一种则认为器壁效应对火焰的熄灭影响很大[21]

1)传热作用

欧洲杯外围app能够阻止火焰继续传播并迫使火焰熄灭的因素之一是传热作用。我们知道,欧洲杯外围app是由许多细小通道或孔隙组成的,当火焰进入这些细小通道后就形成许多细小的火焰流。由于通道或孔隙的传热面积很大,火焰通过通道壁进行热交换后,温度下降,到一定程度时火焰即被熄灭。

2)器壁效应

根据燃烧与爆炸连锁的反应理论,认为燃烧与爆炸现象不是分子间直接作用的结果,而是在外来能源(热能、辐射能、电能、化学反应能等)的激发下,使分子键受到破坏,产生具备反应能力的分子(称为活性分子),这些具有反应能力的分子发生化学反应时,首先分裂为十分活泼而寿命短促的自由基。这样自由基又消耗又生成如此不断地进行下去。已知可燃气体自行燃烧的条件是:新产生的自由基数等于或大于消失的自由基数。当然,自行燃烧与反应系统的条件有关,如温度、压力、气体浓度、容器的大小和材质等。随着欧洲杯外围app通道尺寸的减小,自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少,而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加,这样就促使自由基反应降低,当通道尺寸减小到某一数值时,这种器壁效应造成了火焰不能继续进行的条件,火焰即被阻止。

不同试验条件下,火焰淬熄的原因可能不同,但就爆燃火焰在通道中传播而言,一般认为壁面传热是火焰熄灭的主要原因。

3.    试验装置

阻火性能试验装置主要包括试验管路、高精度配气系统、数据采集系统。试验中,利用配气系统向管路中充入指定浓度的可燃气体,并采用火花塞点火。通过安装压力传感器和火焰传感器,测量火焰传播速度与爆炸压力值。

3.1配气系统

配气系统由计算机,电气控制部分,气体浓度分析仪及配套阀门和管路组成,如图1所示。该配气系统可以实现静态、动态混合配气的要求,实现静态配气的最高误差精度要求为0.1%、流量不低于1 m3/min,实现动态配气的最高误差要求为0.2%。气源经减压器和稳压器粗调再经各调节阀控制,进入混合器。计算机根据所要配混合气各组成气体的浓度比及各气源气体浓度,确定电气控制参数,向执行阀门发送控制信号,利用阀门的动作,控制各组成气体进行混合的流量。计算机实时监控配气过程并记录过程数据。控制程序根据浓度差异,调节电磁调节阀开度,变动其通流面积,经反馈控制进行连续配气[6]

1 配气系统

3.2采集系统

在试验中,需要对火焰速度和压力变化进行实时的采集。由于火焰传播的速度很快,所以对采集板卡的要求很高。本系统基于NI高性能的PXIExpress平台,配合以高精度、具有隔离性能的数据采集板卡,可以实现对压力、温度、应变、电压、电流等信号的准确采集,同时保证了系统的安全性。数据采集系统如图2所示。

2 数据采集系统

4.    试验

4.1试验方案

试验采用丙烷—空气混合气体,丙烷浓度为4.2%[7],试验压力为101.3Kpa点火方式为火花塞点火,点火电压为12KV。保护侧管道长度为50D点火距离为40D。第一次阻火试验欧洲杯外围app前端管道长度为40D,第二次阻火试验欧洲杯外围app前端管道长度为50D,管道点火端用盲板密闭,另一端用PE薄膜封闭。通过保持点火距离不变,得到不同长径比下测试点处不同火焰传播速度和压力值,获得欧洲杯外围app阻火与否的试验数据,并由数据采集系统采样记录[8]

4.2测试结果

3为第一次阻火试验测试信号图,其a)b)为欧洲杯外围app前端测速信号,c)为压力信号,d)为欧洲杯外围app后端火焰探测信号,由图中a)b)数据可以计算出此次火焰到达测试点处的火焰速度为220m/s,由d)可知该处火焰传感器未探测到火焰存在,证明欧洲杯外围app此次阻火成功。由c)可知火焰到达测试点处的最大爆炸压力为0.17MPa

 

3 第一测阻火试验测试信号

4为第二次阻火试验测试信号图,由图中a)b)数据可以计算出此次火焰到达测试点处的火焰速度为133m/s,由d)可知该处火焰传感器探测到火焰存在,证明欧洲杯外围app阻火失效。由图4c)可知火焰到达测试点处的最大爆炸压力为0.36MPa

4 第二次阻火试验测试信号

4.3试验结果分析

本试验针对丙烷空气混合气体爆燃传播过程中,火焰速度和爆炸压力进行了研究,试验过程分别按两种不同的点火方案进行。

1一般情况下,火焰速度、爆炸压力会随着阻火端长径比的增大而增加,直到达到稳定爆轰。封闭管道内的爆燃过程是一个复杂的传播变化过程,在不同长径比,相同点火距离的情况下,测试火焰传播速度或压力值出现波动现象,两组测试过程的测量值分别是火焰速度133m/s、爆炸压力为0.36MPa,阻火失败;火焰速度220 m/s、爆炸压力为0.17MPa,阻火成功。3、图4a)b)可以看出火焰传感器的火焰信号过程是两个从有到无的反复过程,可见火焰阵面在此测试点处有震荡过程存在,即火焰没有在遇到阻火单元处熄灭。

2)由图3、图4c)可以看到,压力波在测试点处的震荡明显。压力波与火焰的相互作用,包括压缩波、反射压缩波及稀疏波对火焰的作用。由图3c)可以看到,压力信号有多个波峰,峰值由大到小,直至出现负压,说明燃烧过程结束,管内形成短时负压[8]由图4c)可以看到,压力信号有多个波峰,峰值逐步增大再减小,直至出现负压,说明燃烧过程持续,多种压力波出现叠加现象,直至气源耗尽。

 结论

从火焰传感器和压力传感器的信号可以看到,管道内火焰传播过程伴随着流场压力的变化,表征为火焰和压力波的震荡。在相同点火距离,不同点火位置情况下,出现高火焰速度情况下欧洲杯外围app阻火成功,低火焰速度情况下欧洲杯外围app阻火失败的试验结果。可见,以火焰传播速度和爆炸压力为特征的火焰传播能量是阻火成败的关键,而阻火速度并不是欧洲杯外围app成功阻火的唯一标准,爆炸压力也是一个重要参数