高静态动作压力下粉尘爆炸泄放标准的可靠性

发布时间：2019-09-10 11:22

【摘要】：粉尘爆炸泄放设计标准的可靠性对能否实现爆炸防护尤为关键.以中径70μm石松子粉尘为介质,采用20 L球形粉尘爆炸装置进行了4种泄放口径、静态动作压力在0.12~0.6 MPa的爆炸泄放实验,对比了实验值与NFPA 68和EN 14491计算值.结果表明,NFPA 68在预测高静态动作压力下的泄放面积时,随着泄放口径的增大,预测结果由保守变为危险,但预测结果精度较好且数值稳定;EN 14491在预测高静态动作压力下的泄放面积时非常保守,预测精度较差,数据不可靠.依据两种标准推荐的经验函数关系,分析了NFPA 68和EN 14491在预测高静态动作压力时产生这种差异的原因.
【图文】：

器及设备的爆炸防护设计被研究人员关注［9］．此类容器允许的最大泄爆压力pred和泄放装置静态动作压力pstat较高，已经超出了NFPA68和EN14491的适用范围．采用这两种标准进行泄放设计时，设计结果的有效性和精度还未被研究人员探讨．基于此，本文以中径70μm石松子粉尘为介质，在标准20L球内开展高静态动作压力(0.1～0.6MPa)、不同泄放口径(15，28，40，60mm)的粉尘爆炸泄放实验，并将实验值与NFPA68，EN14491预测值对比，以评估标准在预测高静态动作压力时的可靠性．1实验装置和实验方法实验装置如图1所示，主要由20L标准爆炸球以及泄放装置组成．20L球符合E1226－10［10］标准，为双层夹套结构，内层为爆炸容器，外层为冷却水通道．球体上有点火电极端盖、快动气粉阀、排气口、抽真空接口、压力传感器接口．粉尘仓通过快动气粉阀与反射式喷嘴相连．图1装置结构示意图(不包括控制及数据采集)Fig.1Illustrationoftestdevice(excludingcontrolanddataacquisitionsystems)泄放装置由带孔法兰盖和聚四氟乙烯膜组成，如图2所示．泄放口径dv即法兰盘中心孔径可变，为15，28，40，60mm．聚四氟膜层数可变．该泄放装置的静态动作压力pstat与泄放口径dv和膜层数n有关，将在下文测量．采用高速压力传感器测量容器内压力，传感器频率5kHz．E1226标准推荐采用10kJ化学点火头，但文献［11－12］报道，10kJ点火头容易出现“过驱动”现象，导致测量数据明显偏大．因此本实验采用0.5kJ的电点火头，采用中径70μm的石松子粉尘作为介质．考虑到实验数据重复性要求，，每组实验均重复3次．图2实验装置及泄放结构图Fig.2Testdeviceandventingstructure2结果分析及讨论2.1泄放装置静态动作压力pstat测定

91预测值对比，以评估标准在预测高静态动作压力时的可靠性．1实验装置和实验方法实验装置如图1所示，主要由20L标准爆炸球以及泄放装置组成．20L球符合E1226－10［10］标准，为双层夹套结构，内层为爆炸容器，外层为冷却水通道．球体上有点火电极端盖、快动气粉阀、排气口、抽真空接口、压力传感器接口．粉尘仓通过快动气粉阀与反射式喷嘴相连．图1装置结构示意图(不包括控制及数据采集)Fig.1Illustrationoftestdevice(excludingcontrolanddataacquisitionsystems)泄放装置由带孔法兰盖和聚四氟乙烯膜组成，如图2所示．泄放口径dv即法兰盘中心孔径可变，为15，28，40，60mm．聚四氟膜层数可变．该泄放装置的静态动作压力pstat与泄放口径dv和膜层数n有关，将在下文测量．采用高速压力传感器测量容器内压力，传感器频率5kHz．E1226标准推荐采用10kJ化学点火头，但文献［11－12］报道，10kJ点火头容易出现“过驱动”现象，导致测量数据明显偏大．因此本实验采用0.5kJ的电点火头，采用中径70μm的石松子粉尘作为介质．考虑到实验数据重复性要求，每组实验均重复3次．图2实验装置及泄放结构图Fig.2Testdeviceandventingstructure2结果分析及讨论2.1泄放装置静态动作压力pstat测定根据NFPA68和EN14491标准，静态动作压力是指缓慢升压时泄放装置的动作压力．利用图1～图2所示的装置，采用压缩空气致破的方法测定了不同泄放口径dv、不同膜层数n下泄放装置的静态动作压力pstat，如图3所示(测量过程在此不再赘述)．由图知，单一泄放口径下多层泄放膜的静态动作压力与单层膜成简单倍数关系．口径越大，静态动作压力越小．在爆炸泄放实验中，将直接利用图3中的公式计算不同口径及膜层数下的静态动作
【作者单位】： 大连理工大学化工机械学院;
【基金】：辽宁省科学技术计划项目(2012231008)
【分类号】：X928.1

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 谭汝媚;张奇;;环境湿度对铝粉爆炸特性参数影响的实验研究[J];兵工学报;2013年08期

2 蒋耀港;马宏昊;沈兆武;范志强;汪泉;;粉系冷激波灭火弹内壁处压力研究[J];高压物理学报;2013年04期

3 谭汝媚;张奇;张博;;点火延迟时间对铝粉爆炸特性参数的影响[J];爆炸与冲击;2014年01期

4 谭汝媚;张奇;;环氧丙烷蒸气-铝粉-空气杂混合物的爆炸特性研究[J];高压物理学报;2014年01期

5 张博;张奇;谭汝媚;;喷粉压力及点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响[J];高压物理学报;2014年02期

6 刘志超;李果;纪文涛;温小萍;;对开式泄爆条件下预混甲烷/空气爆燃试验研究[J];安全与环境学报;2014年03期

7 彭于怀;黄丽媛;曹卫国;郑俊杰;卑凤利;潘峰;;石松子粉尘爆炸危险性及抑爆研究[J];爆破器材;2014年06期

8 郑俊杰;肖秋平;彭于怀;黄丽媛;;石松子粉爆炸过程中火焰传播特性研究[J];工程爆破;2015年03期

9 张金锋;刘海鑫;刘鑫;侯利敏;郑艳敏;李春明;;7-氨基头孢烷酸粉尘爆炸特性实验研究[J];河北科技大学学报;2014年02期

10 于立博;贾晓东;夏昭林;;可燃性粉尘爆炸及其预防控制[J];环境与职业医学;2014年08期

相关会议论文 前2条

1 秦涧;谭迎新;孙雅薇;张建国;;四类粉尘最小点火能的实验研究[A];第六届全国强动载效应及防护学术会议暨2014年复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会论文集[C];2014年

2 沈倩;陈桂娥;;化工生产中粉尘爆炸的研究进展[A];上海市化学化工学会2014年度学术年会论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前4条

1 张林海;农作物秸秆固体成型预处理研究[D];中国农业大学;2014年

2 韩方伟;弧扇泡沫射流高效除尘技术研究[D];中国矿业大学;2014年

3 任纯力;粉尘云最小点火能实验研究与数值模拟[D];东北大学;2011年

4 闫兴清;高静态动作压力下粉尘爆炸泄放特性研究[D];大连理工大学;2014年

相关硕士学位论文 前7条

1 赵宁刚;锅炉制粉系统煤粉燃爆事故致因分析及防治对策研究[D];华东理工大学;2013年

2 靳鑫;氧浓度对粉尘点燃特性的影响[D];东北大学;2012年

3 李强;基于诱导气流动力学分析的皮带落煤扬尘规律研究[D];中国矿业大学;2014年

4 张朝波;独头巷道掘进风流场分析及通风优化[D];中南大学;2014年

5 张倩;粉尘爆炸防护专家系统[D];东北大学;2011年

6 李伟晔;火花放电能量的测量控制与数据处理[D];东北大学;2012年

7 游天龙;钛金属粉尘关键爆炸参数测试研究[D];中北大学;2015年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王宝兴;张银花;马克辛;;泄放口封盖物对粉尘泄放爆燃压力的影响[J];化工设计;1992年02期

2 李志义,周一卉,由宏新;两相流紧急泄放计算[J];石油化工设备;2000年03期

3 王淑兰,喻健良,丁信伟,徐国庆;易燃气和毒气泄放扩散浓度计算[J];化工装备技术;2001年04期

4 孟庭宇;谢传欣;刘显凡;石宁;黄飞;;反应热失控条件下安全泄放实验与理论计算[J];化学工程与装备;2010年02期

5 周恩利;;关于工程泄放过程计算及设计研究[J];科技情报开发与经济;2010年35期

6 李岳,王淑兰,丁信伟,阿布里提·阿布都拉;气体爆炸泄放计算方法比较与实验[J];石油化工设备;2003年01期

7 陈金山;高光藩;曹学刚;王华;;防超压安全泄放技术研究进展[J];化学工程与装备;2011年10期

8 李志义,詹世平;泵致超压的泄放计算[J];石油化工设备;1992年01期

9 王东宇;王淑兰;丁信伟;;安全泄压装置设计中泄放系数的确定[J];中国锅炉压力容器安全;2002年03期

10 詹世平,李玉光,黄慧;低压安全泄放系统管路设计[J];石油化工设备;2001年06期

相关会议论文 前3条

1 倪浩;余智;刘培林;;高压泄放装置的工艺设计[A];2009年度海洋工程学术会议论文集（下册）[C];2009年

2 束从杰;;浅述超压泄放装置的分类及选用[A];安徽省机械工程学会成立50周年论文集[C];2014年

3 石岩;楚红明;;DX系列发射机电源泄放电路的原理与维护[A];2006全国广播电视发射技术论文集（1）[C];2006年

相关重要报纸文章 前3条

1 记者　 梁坚义;富驰化工发生氨气泄放事故[N];黄石日报;2006年

2 本报特约记者 孙兆光　通讯员 焦成林;追求创新：形成长效机制[N];石油管道报;2009年

3 范和平邋张玉瀛;扫除一切危险源 全力以赴保安全[N];石油管道报;2007年

相关博士学位论文 前1条

1 闫兴清;高静态动作压力下粉尘爆炸泄放特性研究[D];大连理工大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 王培昕;化学反应放热失控特性及泄放技术研究[D];大连理工大学;2014年

2 周建东;化学反应失控紧急泄放研究[D];大连理工大学;2000年

3 孙欣;化学反应失控条件下超压安全泄放的研究[D];南京理工大学;2013年

4 王利明;化工容器物理超压泄放装置的程序设计与开发[D];大连理工大学;2005年

5 刘显凡;化学反应放热失控安全泄放设计及评估技术研究[D];大连理工大学;2011年

6 王东宇;化工容器超压泄放系统的设计与研究[D];大连理工大学;2002年

7 吴冬辉;可燃气体燃爆泄放面积的数值计算[D];大连理工大学;2005年

8 孙召宾;危险化学品泄放事故后果计算模型的研究及应用[D];大连理工大学;2012年

9 李立东;铝粉爆炸泄放及抑制实验研究[D];大连理工大学;2013年

10 李迪;铝粉爆炸泄放特性及二次爆炸现象实验研究[D];大连理工大学;2012年

本文编号：2534003