為了探究長徑比對油氣爆炸傳播特性與火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的影響,為復(fù)雜管道受限空間油氣爆炸防控提供理論參考,結(jié)合油氣爆炸與爆炸抑制工程實(shí)際需要,構(gòu)建不同長徑比管道油氣爆炸模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上開展不同初始濃度的預(yù)混油氣-空氣混合氣爆炸實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明:管道內(nèi)部的預(yù)混油氣爆炸超壓信號呈先上升后下降的趨勢,由于耗散以及憋壓效應(yīng)導(dǎo)致超壓下降平穩(wěn)后仍大于初始壓力;同時長徑比增加會導(dǎo)致達(dá)到最大爆炸超壓的油氣濃度增加,油氣爆炸超壓峰值隨著長徑比的增加呈現(xiàn)上升→下降→上升的規(guī)律,小長徑比管道的油氣爆炸超壓峰值高于大長徑比管道,但同為小長徑比管道或大長徑比管道工況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比顯示爆炸超壓峰值隨著長徑比增加而提升;而超壓上升速率則會隨著長徑比的增加而上升;長徑比的增加同時也會促進(jìn)火焰的加速傳播并減小火焰持續(xù)時間。 

【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2020,16(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

典型狹長管道油氣爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖2為距點(diǎn)火頭0.25,0.75,1.25 m處的原始壓力信號隨時間變化曲線。由圖2可知,不同測量位置處的爆炸超壓均呈先上升后下降最終平緩的趨勢,且高于初始壓力。這是因?yàn)橛蜌鈱儆诙酂N混合物,燃燒后將產(chǎn)生大量水和CO2并放出熱量,使管道內(nèi)部溫度與壓力升高,在管道內(nèi)部產(chǎn)生了憋壓。管道內(nèi)O2濃度為21%,在管道2內(nèi)完成了初始油氣濃度在1.4%～2.39%區(qū)間的7組實(shí)驗(yàn),通過6個壓力傳感器對管道內(nèi)部產(chǎn)生的超壓進(jìn)行采集,不同初始油氣濃度下管道沿線最大超壓如圖3所示。同一壓力傳感器的測量結(jié)果中,油氣爆炸最大超壓值隨油氣濃度變化呈現(xiàn)先增后減的趨勢,其中初始油氣濃度為1.68%時達(dá)到最大值。

管道內(nèi)O2濃度為21%,在管道2內(nèi)完成了初始油氣濃度在1.4%～2.39%區(qū)間的7組實(shí)驗(yàn),通過6個壓力傳感器對管道內(nèi)部產(chǎn)生的超壓進(jìn)行采集,不同初始油氣濃度下管道沿線最大超壓如圖3所示。同一壓力傳感器的測量結(jié)果中,油氣爆炸最大超壓值隨油氣濃度變化呈現(xiàn)先增后減的趨勢,其中初始油氣濃度為1.68%時達(dá)到最大值。由不同濃度最大爆炸超壓規(guī)律得出,距點(diǎn)火端0.25～0.75 m的范圍內(nèi),除1.68%濃度之外的所有爆炸超壓均出現(xiàn)下降趨勢,由于混合氣體點(diǎn)燃后產(chǎn)生了亞音速傳播的壓縮波以及之后的燃燒波,此時管道內(nèi)部的燃料受到壓力波沖擊影響向前推動,使火焰面前方未燃燒區(qū)內(nèi)燃料濃度下降,導(dǎo)致管道內(nèi)爆炸超壓隨距離而減小。當(dāng)燃料被推進(jìn)至管道中后部時聚集起來,濃度上升,使爆炸超壓隨著上升。接近管道尾部時,由于管壁限制產(chǎn)生反射波,對超壓值產(chǎn)生了抑制,同時由于管壁的耗散效應(yīng)也造成了爆炸能量損失,所以在2.75 m測點(diǎn)附近超壓基本處于下降趨勢,而油氣再被引燃之后管道內(nèi)部的振蕩現(xiàn)象也導(dǎo)致了個別濃度下不同測點(diǎn)的超壓峰值整體上出現(xiàn)了多個上升拐點(diǎn)。由圖3可知,當(dāng)油氣濃度接近化學(xué)當(dāng)量比時,油氣燃燒效率與爆炸超壓峰值較高,產(chǎn)生的激波-火焰復(fù)合波釋放出大量能量,抵消掉了反射波的效果,導(dǎo)致爆炸超壓在管道末端仍然不斷上升。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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