預(yù)混火焰在微小通道中傳播和淬熄的研究.pdf

1、研究預(yù)混爆燃火焰在微小通道內(nèi)的傳播與淬熄過程，對管道內(nèi)或開敞空間可燃?xì)怏w的防燃抑爆均具有重要的意義。本文主要針對爆燃火焰在微小通道中的傳播機(jī)理與淬熄條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究，旨在為可燃?xì)怏w燃燒爆炸的防治以及阻火器的設(shè)計(jì)應(yīng)用提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本文主要工作和結(jié)論如下：　　(1)建立了管內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸與爆炸抑制試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)程控點(diǎn)火和同步采集測點(diǎn)的壓力和火焰速度。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免了非測點(diǎn)火焰信號的干擾，保證了采集系統(tǒng)獲得的火焰信

2、號與測點(diǎn)火焰信號相對應(yīng)，為確定管內(nèi)火焰的平均傳播速度提供可行的方法，從而能夠研究火焰和壓力的傳播與發(fā)展過程。對預(yù)混火焰在圓管內(nèi)的爆炸傳播進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，獲得了圓管內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ囊?guī)律，總結(jié)了關(guān)系式。 (2)對管內(nèi)預(yù)混爆燃火焰在多層絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的傳播與淬熄進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了淬熄壓力和淬熄速度與絲網(wǎng)幾何參數(shù)如絲網(wǎng)層數(shù)、絲網(wǎng)目數(shù)等之間的關(guān)系。引入熄爆參數(shù)來反映絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)抑制火焰和爆炸壓力的效果，熄爆參數(shù)可解釋為被淬熄的預(yù)混火焰進(jìn)入絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3、前的能量。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，用熄爆參數(shù)能夠更全面反映絲網(wǎng)抑制火焰和爆炸壓力的效果。熄爆參數(shù)越大，絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的熄爆能力越強(qiáng)，對相同預(yù)混火焰，絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠淬熄的火焰壓力和傳播速度越大，而對不同預(yù)混火焰，絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠淬熄活性更大的預(yù)混火焰。該研究思路為確定其他微通道阻火抑爆結(jié)構(gòu)的抑爆性能提供了可行的方法。 (3)建立了預(yù)混火焰在狹窄通道的淬熄計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差為16.1％。對預(yù)混爆燃火焰在平行板狹縫結(jié)構(gòu)中的傳播和淬熄進(jìn)行

4、了數(shù)值模擬，分析了火焰在狹縫中傳播的4種不同狀態(tài)。獲得了火焰?zhèn)鞑ニ俣萔、狹縫淬熄間距G、狹縫壁面溫升△Tw與淬熄長度Lq之間的關(guān)系Lq=G·V/CC=f1(G)·f2(△Tw)在固定狹縫間距G時(shí)，相同預(yù)混火焰的淬熄時(shí)間Lq/V是定值。 狹縫間距G增加，參數(shù)C減小，淬熄困難。對CH4/Airf1(G)=3.62G-1對C3H8/Airf1(G)=3.05G-1對C2H2/Airf1(G)=2.51G-0.85狹縫壁面溫度上升導(dǎo)致f

5、2(△Tw)減小，淬熄性能下降。 對CH4/Air和C3H8/Air預(yù)混火焰f2(△Tw)=-0.479△Tw/T0+1同等條件下，反應(yīng)活性高的氣體，參數(shù)C越小，相應(yīng)淬熄長度也越長，淬熄越困難。 利用上述關(guān)系，可確定平行狹縫阻火裝置的幾何參數(shù)。該方法可推廣應(yīng)用到淬熄不同C-H預(yù)混火焰的阻火裝置設(shè)計(jì)。 (4)對預(yù)混爆燃火焰在微小圓管內(nèi)的淬熄進(jìn)行了數(shù)值模擬。得到了火焰速度V、圓管管徑D、預(yù)混氣初始溫升△T與淬熄長度L

6、q之間的關(guān)系Lq=D·V/C=D·V/f3(△T)·C0同等條件下，反應(yīng)活性高的氣體，C越小，淬熄越困難。 在固定圓管直徑D的條件下，火焰速度V對參數(shù)C有影響，火焰速度V提高，會(huì)使淬熄時(shí)間Lq/V減小，參數(shù)C增加。 對CH4/Air、C3H8/Air和C2HE/Air預(yù)混火焰C0=A·V0.38Dt管內(nèi)預(yù)混氣體初始溫度上升導(dǎo)致圓管的淬熄性能下降。隨著溫度升高，C2H2/Air溫度系數(shù)f3(△T)下降顯著，淬熄更困難。

7、 對CH4/Air和C3H8/Airf3(△T)=-0.103(△T/T0)+1對C2H2/Airf3(△T)=-0.127(△T/T0)+1(5)在混有惰性氣體條件下，對預(yù)混爆燃火焰分別在微小圓管和平行板狹縫中的淬熄進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了惰性氣體的最佳淬熄濃度，總結(jié)了在該濃度下氣體淬熄的規(guī)律。 在狹縫中，C3H8/O2/InertGas的淬熄特性與C3H8/Air的淬熄特性相似。狹縫間距G和參數(shù)C可表示為：C=A1·G-1