长径比对管道油气爆炸特性与火焰传播规律影响研究

发布时间：2021-01-08 22:39

　　为了探究长径比对油气爆炸传播特性与火焰传播规律的影响,为复杂管道受限空间油气爆炸防控提供理论参考,结合油气爆炸与爆炸抑制工程实际需要,构建不同长径比管道油气爆炸模拟实验系统,在此基础上开展不同初始浓度的预混油气-空气混合气爆炸实验。研究结果表明:管道内部的预混油气爆炸超压信号呈先上升后下降的趋势,由于耗散以及憋压效应导致超压下降平稳后仍大于初始压力;同时长径比增加会导致达到最大爆炸超压的油气浓度增加,油气爆炸超压峰值随着长径比的增加呈现上升→下降→上升的规律,小长径比管道的油气爆炸超压峰值高于大长径比管道,但同为小长径比管道或大长径比管道工况的实验结果对比显示爆炸超压峰值随着长径比增加而提升;而超压上升速率则会随着长径比的增加而上升;长径比的增加同时也会促进火焰的加速传播并减小火焰持续时间。 

【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020,16(08)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

典型狭长管道油气爆炸实验系统

图2为距点火头0.25,0.75,1.25 m处的原始压力信号随时间变化曲线。由图2可知,不同测量位置处的爆炸超压均呈先上升后下降最终平缓的趋势,且高于初始压力。这是因为油气属于多烃混合物,燃烧后将产生大量水和CO2并放出热量,使管道内部温度与压力升高,在管道内部产生了憋压。管道内O2浓度为21%,在管道2内完成了初始油气浓度在1.4%～2.39%区间的7组实验,通过6个压力传感器对管道内部产生的超压进行采集,不同初始油气浓度下管道沿线最大超压如图3所示。同一压力传感器的测量结果中,油气爆炸最大超压值随油气浓度变化呈现先增后减的趋势,其中初始油气浓度为1.68%时达到最大值。

管道内O2浓度为21%,在管道2内完成了初始油气浓度在1.4%～2.39%区间的7组实验,通过6个压力传感器对管道内部产生的超压进行采集,不同初始油气浓度下管道沿线最大超压如图3所示。同一压力传感器的测量结果中,油气爆炸最大超压值随油气浓度变化呈现先增后减的趋势,其中初始油气浓度为1.68%时达到最大值。由不同浓度最大爆炸超压规律得出,距点火端0.25～0.75 m的范围内,除1.68%浓度之外的所有爆炸超压均出现下降趋势,由于混合气体点燃后产生了亚音速传播的压缩波以及之后的燃烧波,此时管道内部的燃料受到压力波冲击影响向前推动,使火焰面前方未燃烧区内燃料浓度下降,导致管道内爆炸超压随距离而减小。当燃料被推进至管道中后部时聚集起来,浓度上升,使爆炸超压随着上升。接近管道尾部时,由于管壁限制产生反射波,对超压值产生了抑制,同时由于管壁的耗散效应也造成了爆炸能量损失,所以在2.75 m测点附近超压基本处于下降趋势,而油气再被引燃之后管道内部的振荡现象也导致了个别浓度下不同测点的超压峰值整体上出现了多个上升拐点。由图3可知,当油气浓度接近化学当量比时,油气燃烧效率与爆炸超压峰值较高,产生的激波-火焰复合波释放出大量能量,抵消掉了反射波的效果,导致爆炸超压在管道末端仍然不断上升。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2965436