丝网结构对容器管道开口系统气体爆炸的影响

发布时间：2019-10-28 18:23

【摘要】：为研究丝网结构对容器管道开口系统气体爆炸的影响,通过改变丝网结构的层数和目数,对连接有一段管道的球形容器进行实验。研究发现,当系统处于开口状态时,在管道处加入具有抑爆效果的丝网后,容器内最大泄爆压力增大,且最大泄爆压力随着丝网层数以及丝网目数的增加而增大。建立数学模型对容器内部最大泄爆压力进行拟合,通过拟合公式发现,丝网层数对容器管道开口系统气体爆炸时的最大泄爆压力有一定的影响,并且开始时最大泄爆压力随着丝网层数的增加而增加,随后丝网结构对最大泄爆压力的影响逐渐减小,最大泄爆压力趋于稳定。
【图文】：

实验装置,丝网

通过实验数据分析，对泄爆参照的原始数学模型进行了修正，以火焰面变形系数、燃烧不稳定性影响因子和湍流加速影响因子等参数使得数学模型更加准确可靠。国内外一些学者针对粉尘爆炸无管泄爆时的无焰泄放研究发现，无焰泄放可以减小二次爆炸发生的概率［１７－１８］。综上，国内外学者的研究内容中对管道处于开口状态时丝网对气体爆炸的研究较少，本文通过在管道中嵌入金属丝网，以甲烷为介质，研究管道末端处于开口状态时丝网结构对容器内气体爆炸的影响。１实验装置和方法１．１实验装置实验装置如图１所示，实验时，将实验所需金属丝网安放于位置Ａ处，金属丝网的具体参数如表１所示。管道末端处于开口状态。图１实验装置示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ表１丝网的几何参数值Ｔａｂ．１Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｗｉｒｅｍｅｓｈｅｓ序号目数每厘米孔数孔径／ｍｍ丝径／ｍｍ金属体积分率１２０７．８６０．９４９０．３１４０．３８９４２４０１５．６０．４３９０．１９４０．４７７６３６０２３．４０．３０２０．１５４０．５７３６１．２实验方法除特殊说明外，本文采用的气体浓度均为９．５％的甲烷－空气混合气体，初始压力为０，管道直径为０．０６ｍ，丝网结构均安放在法兰Ａ处，丝网取１，３，５，７，９层和２０，４０，６０目丝网的不同组合。实验前先组装实验设备，将管道和球形容器通过螺栓连接，并在法兰处嵌入相应结构的丝网；用橡胶塞封住管道末端，用真空泵将连通容器抽低压至－０．０９ＭＰａ，保持一段时间；若气密性良好，再用

泄爆压力,丝网

容器通过螺栓连接，并在法兰处嵌入相应结构的丝网；用橡胶塞封住管道末端，用真空泵将连通容器抽低压至－０．０９ＭＰａ，保持一段时间；若气密性良好，再用ＲＣＳ２０００－Ｂ型计算机自动配气系统充入特定浓度的甲烷－空气混合气体至常压（０ＭＰａ），静止５～１０ｍｉｎ；点火前，取下管道末端盲板并迅速用点火能量为６Ｊ的高能电子点火器在球形容器中心引爆装置内的混合气体；通过压力变送器以及配套使用的数据采集系统采集数据。２实验结果与爆炸影响分析２．１有无丝网结构的影响图２为有无丝网结构对球形容器内压力的影响曲线。由图２可以看出，系统处于无丝网开口状态时，球内最大泄爆压力明显比无丝网密闭时的最大泄爆压力校加入丝网结构后，球内最大泄爆压力被增强。图２有无丝网结构对泄爆压力的影响Ｆｉｇ．２Ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｙｗｉｔｈｏｒｗｉｔｈｏｕｔｗｉｒｅｍｅｓｈ当系统处于无丝网开口状态时，，爆炸产生的压力纵波和压力横波均通过管道口释放。当管道内安放丝网结构时，原本无障碍释放的压力纵波较易穿过丝网，虽有部分被阻隔，但多数会通过管道口释放。而大部分爆炸横波被丝网阻隔和反射，由于压力的累积效应，使泄爆压力升高。随着丝网后管道中的泄爆压力被释放，以及可燃气体的减小，累积效８８解放军理工大学学报（自然科学版）第１８卷
【作者单位】：南京工业大学安全科学与工程学院;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51376088) 江苏省“六大人才高峰”高层次人才计划资助项目(2014-XNY-007) 江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人计划资助项目(SJ201216) 爆炸科学与技术国家重点实验室开放课题资助项目(KFJJ16-03M)
【分类号】：X932

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