论文部分内容阅读
研究预混气体火焰在管道中的传播过程,对管道内可燃气体的防燃抑爆具有重要的意义。本文主要在管道中设有多孔材料区域情况下,针对缓燃火焰传播机理与抑制条件进行了实验研究,考察火焰的压力、速度、比冲量和破坏等级,明确多孔材料的抑爆性能。旨在为管道内可燃气体燃烧爆炸的防治以及阻火器的设计应用提供新方法和实验依据。对工业阻火器的设计与应用,以及管道中可燃气体的防燃抑爆等均具有重要的意义。本文主要工作和结论如下:1)完善了管道内可燃气燃烧爆炸的实验系统。配以高频数据采集系统,可以同时采集5个点的火焰速度和压力;建立了预混配气系统,改进了气密性以及多孔材料配套骨架的制作方法。通过改变部分管道直径,实现了管道内非变截面多孔区域的布置。2)进行了丙烷/空气预混气体在管道内传播和抑制的实验研究。丙烷体积分数为5.5%。管道内预混气体初始压力为1atm,末端开口常压点火,考察不同几何结构的多孔材料对缓燃火焰的抑制效果。3)实验对比了管道内相同位置处,相同几何结构的实体障碍物和多孔材料对管道内缓燃火焰的压力与速度的影响,明确了多孔材料的变截面湍流扰动作用,多孔壁面吸收横波的作用与冷壁作用的效果。随着多孔材料长度的增加,其对管道内火焰速度与压力的抑制作用增强。4)实验研究了管道内部分刚性壁面被多孔结构替换情况下,预混火焰在管道内传播与发展的情况,消除了由于内衬多孔材料导致的截面扰动作用。随多孔壁面长度增加,管道出口火焰速度下降;长度超过600mm时,沿火焰传播方向压力呈下降趋势。5)用压力—冲量准则,研究了多孔材料对管道出口处压力冲击破坏能力的影响,评价多孔材料的抑爆防护性能。本实验条件下,光管时,管道出口压力冲击波的破坏等级为2级;加入障碍物,破坏等级上升到3-4级;加入内衬多孔区域,破坏等级下降;用多孔材料替换刚体壁面时,破坏等级下降更快,多孔壁而长度lps达到600mm时,管道出口比冲量和修正压力值都小于静态参数,基本无破坏。