粉尘爆炸导管泄爆特性实验研究

来源 :北京石油化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qifasoft2009
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泄爆技术是粉尘爆炸事故灾害控制的主要措施之一,广泛应用于存在爆炸风险的各类生产设备和辅助设备设施。在设备设施较为冗杂拥塞的粉尘爆炸危险场所,为了规避涉粉设备设施泄爆产生的二次危害,往往需借助泄爆导管将冲击波、高温火焰及爆炸产物泄放至安全区域。导管泄爆很可能改变爆炸灾害传播过程,对泄爆安全效果可能产生重要影响。而现有研究主要集中在传统的泄爆片普通泄爆方式,导管泄爆机理的研究较少,导管泄爆安全效应缺乏科学准确的评估依据,制约了这一泄爆技术在粉尘防爆工程中的实际应用。基于此,借助自主设计的小型柱形泄爆实验装置,以玉米淀粉为爆炸介质开展粉尘爆炸泄爆实验,研究普通泄爆片、直导管、转弯导管三种不同泄爆方式在泄爆动力学方面的根本差异,重点分析转弯导管结构特征对泄爆过程的影响规律,为泄爆导管的优化设计提供科学依据。首先,开展普通泄爆片泄爆实验,研究不同泄爆面开启压力下泄爆过程。研究表明,容器内部最大泄爆压力与开启压力呈现正相关。通过观测火焰传播发现多次间接性泄爆现象,泄爆次数与开启压力呈现负相关。开启压力较小时,容器发生最多三次间接性泄爆。二次、三次泄爆火焰在波及范围和存在时间上均有所增加。其次,开展直导管泄爆实验,研究容器内部和导管内部爆炸传播过程。研究发现,与传统的普通泄爆方式相似,容器内部最大泄爆压力与泄爆面开启压力呈现正相关。相比于普通泄爆,导管的存在使得容器内部最大泄爆压力与最大压力上升速率不同程度增大,且导管内爆炸压力随时间呈现“三峰结构”,三个压力峰值分别由破膜激波、二次爆炸、容器内火焰持续燃烧引起。导管内二次爆炸强度与泄爆面开启压力呈现正相关。最后,开展转弯导管泄爆实验,研究导管转弯结构特征对泄爆过程的影响。研究表明,容器内部最大泄爆压力与转弯角度、转弯距离分别呈现正相关和负相关。对比不同泄爆方式可知,转弯结构在降低容器内部爆炸产物泄爆效率的同时,增加了导管内二次爆炸强度,且该二次爆炸强度与转弯角度、转弯距离均呈现正相关。因此,在转弯导管设计参数选取时,不仅要考虑导管转弯结构对容器内部压力的影响,同时还应充分评估转弯导管强度,尽可能选取转弯角度小、转弯距离大的泄爆导管。
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