不同长径比的狭长管道油气爆炸实验
发布时间：2021-07-09 11:36
为了研究油料储运工程中较大长径比狭长受限空间内油气爆炸超压和火焰传播规律,搭建了不同长径比狭长管道油气爆炸实验系统。采集爆炸超压值、火焰传播速度、火焰强度等参数数值并进行整理分析,结果表明:长距离管道对爆炸超压和火焰传播有显著强化作用,长径比超过一定数值时可发展为爆轰;开口管道发生爆轰的时间早于闭口管道;火焰传播速度由管道中部开始急剧加快,且开口管道增大速率大于闭口管道;火焰强度在闭口管道中由管道中部到后部呈上升趋势,而在开口管道中呈下降趋势。实验数据可为油料储运安全及防护设计提供参考。（图6,表2,参22）
【文章来源】：油气储运. 2020,39(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同长径比狭长管道油气爆炸实验系统布置示意图
由1#和2#管道爆炸超压的变化趋势（图2）可见，2#管道末端的最大超压值远大于1#管道，但在油气爆炸发展的起始阶段（距离10～14 m),2#管道最大爆炸超压值反而比1#管道低。这是因为2#管道较长，爆炸发生后产生的高温高压前驱波会推动管道内的燃料向中后部运动，增大了燃烧反应的加速距离，使火焰面的影响沿管道方向逐渐减弱[10]，导致前半段油气体积分数有所降低，单位体积内燃烧释放的能量相应减少，从而出现最大超压值随传播距离增大而下降的现象（11 m之前），而当火焰波加速逐渐赶上前驱压力波时（11 m之后），将产生爆轰，管道超压急速上升。为进一步研究大长径比下开口对狭长管道爆炸的影响，需要对2#管道不同条件下的超压变化进行分析。P1～P6中，前段的传感器离点火端较近，受点火影响较大；后段的传感器受末端管壁结构影响较大，因此选取中段17.25 m处的压力传感器P4所测数据为代表，对比2#管道闭口和开口条件下的爆炸超压变化曲线（图3，其中黑色和红色虚线分别为管道闭口和开口条件下不同阶段的分隔线）。可以看出，无论是管道闭口还是开口条件下的油气爆炸，都可以分为4个阶段[14]。
为进一步研究大长径比下开口对狭长管道爆炸的影响，需要对2#管道不同条件下的超压变化进行分析。P1～P6中，前段的传感器离点火端较近，受点火影响较大；后段的传感器受末端管壁结构影响较大，因此选取中段17.25 m处的压力传感器P4所测数据为代表，对比2#管道闭口和开口条件下的爆炸超压变化曲线（图3，其中黑色和红色虚线分别为管道闭口和开口条件下不同阶段的分隔线）。可以看出，无论是管道闭口还是开口条件下的油气爆炸，都可以分为4个阶段[14]。管道闭口条件下的4个阶段：(1)点火延迟阶段（0～167.2 ms），油气被点燃后，起初在常温下燃烧较缓慢，火焰以层流状态传播，产生的超压值很小；(2)前驱超压阶段（167.2～183.7 ms），前驱冲击波到达压力传感器位置，爆炸超压值迅速上升，在176.4 ms时达到最大，当前驱冲击波通过后爆炸超压值迅速下降；(3)压力波反射阶段（183.7～219.5 ms），由于闭口管道两端均封闭，因此油气爆炸产生的压力波在经过压力传感器之后会继续前进，达到管道末端后反射回来；(4)振荡衰减阶段（219.5～400 ms），明显有两组波峰(图3中蓝圈部位)，每组都是正向和反向的压力波，但两个方向的压力波到达传感器的时间间隔在延长，由第1组的23.3 ms到第2组的28.5 ms，并且同一方向的压力波到达传感器的时间在延长，超压峰值在降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]封闭管道油气爆炸超压及火焰传播特性[J]. 蔡运雄,杜扬,王世茂,刘冲,胡文超,张霖. 中国安全生产科学技术. 2019(06)
[2]狭长密闭空间内油气爆炸火焰特性大涡模拟[J]. 刘冲,杜扬,李国庆,王世茂,李蒙. 化工学报. 2018(12)
[3]有无泄压条件下的管道油气爆轰实验研究[J]. 蒋新生,谢威,魏树旺,徐建楠,周毅. 振动与冲击. 2018(16)
[4]含弱约束端面短管道油气爆炸特性实验研究[J]. 杜扬,王世茂,袁广强,齐圣,王波,李国庆,李阳超. 爆炸与冲击. 2018(02)
[5]半密闭空间油气爆炸初期火焰特性研究[J]. 欧益宏,李润,袁广强,李国庆,王世茂. 中国安全生产科学技术. 2018(02)
[6]油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计[J]. 张培理,杜扬. 爆炸与冲击. 2016(05)
[7]狭长管道油气爆炸流场分布特征规律及分析[J]. 蒋新生,魏树旺,袁广强,周建忠,李阳超,吕科宗. 中国安全生产科学技术. 2016(08)
[8]瓦斯爆炸在封闭管道内冲击振荡特征的数值模拟[J]. 朱传杰,林柏泉,江丙友,刘谦. 振动与冲击. 2012(16)
[9]管道内瓦斯爆炸传播规律的数值模拟研究[J]. 戴林超,赵彩虹,刘桢,胡铁柱. 矿业工程研究. 2011(01)
[10]油料洞库坑道油气爆炸特征及规律的实验研究[J]. 李康宁,杜扬,梁建军. 中国储运. 2010(09)
本文编号：3273671
【文章来源】：油气储运. 2020,39(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同长径比狭长管道油气爆炸实验系统布置示意图
由1#和2#管道爆炸超压的变化趋势（图2）可见，2#管道末端的最大超压值远大于1#管道，但在油气爆炸发展的起始阶段（距离10～14 m),2#管道最大爆炸超压值反而比1#管道低。这是因为2#管道较长，爆炸发生后产生的高温高压前驱波会推动管道内的燃料向中后部运动，增大了燃烧反应的加速距离，使火焰面的影响沿管道方向逐渐减弱[10]，导致前半段油气体积分数有所降低，单位体积内燃烧释放的能量相应减少，从而出现最大超压值随传播距离增大而下降的现象（11 m之前），而当火焰波加速逐渐赶上前驱压力波时（11 m之后），将产生爆轰，管道超压急速上升。为进一步研究大长径比下开口对狭长管道爆炸的影响，需要对2#管道不同条件下的超压变化进行分析。P1～P6中，前段的传感器离点火端较近，受点火影响较大；后段的传感器受末端管壁结构影响较大，因此选取中段17.25 m处的压力传感器P4所测数据为代表，对比2#管道闭口和开口条件下的爆炸超压变化曲线（图3，其中黑色和红色虚线分别为管道闭口和开口条件下不同阶段的分隔线）。可以看出，无论是管道闭口还是开口条件下的油气爆炸，都可以分为4个阶段[14]。
为进一步研究大长径比下开口对狭长管道爆炸的影响，需要对2#管道不同条件下的超压变化进行分析。P1～P6中，前段的传感器离点火端较近，受点火影响较大；后段的传感器受末端管壁结构影响较大，因此选取中段17.25 m处的压力传感器P4所测数据为代表，对比2#管道闭口和开口条件下的爆炸超压变化曲线（图3，其中黑色和红色虚线分别为管道闭口和开口条件下不同阶段的分隔线）。可以看出，无论是管道闭口还是开口条件下的油气爆炸，都可以分为4个阶段[14]。管道闭口条件下的4个阶段：(1)点火延迟阶段（0～167.2 ms），油气被点燃后，起初在常温下燃烧较缓慢，火焰以层流状态传播，产生的超压值很小；(2)前驱超压阶段（167.2～183.7 ms），前驱冲击波到达压力传感器位置，爆炸超压值迅速上升，在176.4 ms时达到最大，当前驱冲击波通过后爆炸超压值迅速下降；(3)压力波反射阶段（183.7～219.5 ms），由于闭口管道两端均封闭，因此油气爆炸产生的压力波在经过压力传感器之后会继续前进，达到管道末端后反射回来；(4)振荡衰减阶段（219.5～400 ms），明显有两组波峰(图3中蓝圈部位)，每组都是正向和反向的压力波，但两个方向的压力波到达传感器的时间间隔在延长，由第1组的23.3 ms到第2组的28.5 ms，并且同一方向的压力波到达传感器的时间在延长，超压峰值在降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]封闭管道油气爆炸超压及火焰传播特性[J]. 蔡运雄,杜扬,王世茂,刘冲,胡文超,张霖. 中国安全生产科学技术. 2019(06)
[2]狭长密闭空间内油气爆炸火焰特性大涡模拟[J]. 刘冲,杜扬,李国庆,王世茂,李蒙. 化工学报. 2018(12)
[3]有无泄压条件下的管道油气爆轰实验研究[J]. 蒋新生,谢威,魏树旺,徐建楠,周毅. 振动与冲击. 2018(16)
[4]含弱约束端面短管道油气爆炸特性实验研究[J]. 杜扬,王世茂,袁广强,齐圣,王波,李国庆,李阳超. 爆炸与冲击. 2018(02)
[5]半密闭空间油气爆炸初期火焰特性研究[J]. 欧益宏,李润,袁广强,李国庆,王世茂. 中国安全生产科学技术. 2018(02)
[6]油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计[J]. 张培理,杜扬. 爆炸与冲击. 2016(05)
[7]狭长管道油气爆炸流场分布特征规律及分析[J]. 蒋新生,魏树旺,袁广强,周建忠,李阳超,吕科宗. 中国安全生产科学技术. 2016(08)
[8]瓦斯爆炸在封闭管道内冲击振荡特征的数值模拟[J]. 朱传杰,林柏泉,江丙友,刘谦. 振动与冲击. 2012(16)
[9]管道内瓦斯爆炸传播规律的数值模拟研究[J]. 戴林超,赵彩虹,刘桢,胡铁柱. 矿业工程研究. 2011(01)
[10]油料洞库坑道油气爆炸特征及规律的实验研究[J]. 李康宁,杜扬,梁建军. 中国储运. 2010(09)
本文编号：3273671
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