刚/柔性障碍物对甲烷/空气预混气体泄爆动力学的影响

为探究刚/柔性障碍物对甲烷/空气泄爆行为的影响,采用自主搭建的连接容器(20 L球形容器连接4 m长爆炸管道和0.5 m长泄压管道)试验系统,研究不同阻塞比与厚度的刚性/柔性障碍物对甲烷/空气爆炸超压及泄爆火焰的影响。结果表明,在球形容器内,随阻塞比和厚度增加,峰值超压与最大升压速率相应增大,在阻塞率为80%和厚度为0.40 mm时峰值超压分别达到了190.4 kPa和273.5 kPa,最大升压速率分别为4.32 MPa/s和7.32 MPa/s。在管道末端,随柔性障碍物厚度增加,爆炸超压与升压速率同样大幅度提升。而随刚性障碍物阻塞比增加,峰值超压和最大升压速率先上升后下降。在设置刚性和柔性障碍物后,泄爆管道内均出现二次爆炸的现象,不同的是,二次爆炸的剧烈程度随柔性障碍物厚度增加而上升,而随刚性障碍物阻塞比增加呈现先增加后降低的趋势。

泄压强度与浓度梯度作用下甲烷爆炸特性

为探究泄压强度与浓度梯度对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响,在方形火焰传播测试管道系统中,针对泄压强度为30、60和90 kPa和具有1%体积分数梯度的预混气体,开展甲烷/空气预混气体爆炸特性的试验研究。结果表明:随着泄压强度的增加,火焰通过观察窗的时间逐渐增加,并且泄压膜破裂后,火焰传播呈现往返振荡现象;浓度梯度的存在,使得管道内测得的温度峰值与压力峰值均显著提高;在泄压强度较低时,泄压膜破裂之后的泄压作用对温度峰值、压力峰值的影响占主导作用;随着泄压强度的增大,浓度梯度对爆炸反应的激励作用对温度峰值、压力峰值的影响占主导作用。

金属丝网对甲烷/空气爆燃火焰传播特性的影响

在自主设计的方形管道中开展了金属丝网对甲烷/空气预混气体爆燃火焰传播特性影响的实验,通过改变金属丝网的目数和层数,探讨其对爆燃火焰超压和温度的影响。结果表明:金属丝网能有效抑制爆燃火焰的超压与温度,安装金属丝网后,管道内测得的超压峰值与温度峰值相较于无金属丝网均出现降低,温度峰值衰减率最高达到52.37%,超压峰值衰减率最高达到66.84%;金属丝网的目数和层数是影响金属丝网对超压抑制效果的重要因素,层数与目数较小时,达到超压峰值的时间相较于无金属丝网时提前,层数与目数适中时,超压曲线出现二次峰值现象,层数与目数较大时,超压能得到有效抑制;随着目数与层数的增加,火焰热量向前扩散速度变慢,温度曲线起始时间相较于无金属丝网时延后。