连通设备粉尘爆炸泄压面积确定方法

国内外相关标准提供了单体设备的泄压面积计算方法,但连通设备的准则尚属空白.通过FLACS数值模拟,以玉米淀粉为爆炸介质,探究了连通设备内的泄爆压力和压力上升速率.结果表明:当管道长度一定时,传爆容器内最大泄爆压力随泄压面积增加而降低;在设置相同泄压面积时,传爆容器内的最大泄爆压力随管道长度的增长而增大,且达到最大泄爆压力的时间也随之延后;传爆容器所需最小安全泄压面积大于同等大小单体设备的泄压面积,说明现有单体设备的泄压面积计算方法对于连通设备不适用.通过数值拟合,对标准中单体设备的泄压面积计算公式进行修正,使其满足连通设备安全泄压要求.研究结果为连通系统的防爆设计提供参考和依据.

柱形容器开口泄爆过程中压力发展特性的实验研究

在体积为 0 0 2 5m3 的柱形容器中 ,采用底端中心点火方式 ,对 4 1%的丙烷 空气、9 5 %甲烷 空气预混气的顶端开口泄爆过程进行了实验研究。实验结果给出了不同泄爆面积和不同泄爆压力条件下容器的内压力发展历史。就不同泄爆条件对容器内爆炸发展产生的影响进行了讨论。

柱形容器开口泄爆过程中的火焰传播特性

泄爆过程中流动与燃烧的相互作用机制是研究开口泄爆问题的关键。对柱形容器泄爆过程中压力与火焰发展传播过程的观测与分析表明,不同泄爆条件下压力与火焰的发展传播具有明显特点。泄爆诱导流动通过加速火焰传播、加剧火焰变形、增大火焰面积对容器内燃烧产生增强作用,泄爆流动大小主要由泄爆面积决定。小口中低压泄爆过程压力与火焰的发展过程与封闭燃烧中类似;小口高压以及大口泄爆过程中,火焰变形剧烈,传播速度明显上升,并导致压力的回升。

泄爆外部压力变化特性的影响因素

为了研究可燃性气体爆炸泄爆过程中,不同因素对容器外部压力变化特性的影响,利用0.022和0.113 m3 2个球形容器进行了一系列实验.实验结果给出了不同容器容积、泄爆面积、容器结构和形式条件下容器外部压力发展历史：容器容积减小,会导致泄爆容器外部的峰值压力增大,压力变化更为迅速,持续冲击时间减小;泄爆口直径在0～0.04 m范围内增加,容器外部最大压力上升速率及峰值压力均相应增大,呈现上升的趋势但非线性,存在一个增加程度先减小后增大的驻点;容器结构和形式对泄爆过程产生显著的影响,相对于单个容器,连通容器外部峰值压力、最大压力上升速率均有较大提高;连通容器泄爆时,跟大容器泄爆相比,小容积泄爆外部最大峰值压力较大,最大压力上升速率较小.

泄压口面积对温压炸药内爆炸准静态压力的影响

为研究泄压条件下准静态压力峰值及其衰减规律,采用带有泄压口的长方形爆炸室开展了温压炸药内爆炸试验,获取了4种典型比例泄压面积下准静态压力时程曲线,分析了泄压口面积对准静态压力峰值及衰减规律的影响。结果表明,随着泄压口面积的增加,准静态压力峰值、峰值到达时间、上升速率峰值和准静态持续时间均减小,而压力下降速率增加。泄压和密闭条件下的准静态压力峰值qA和q0与泄压口面积A和密闭空间容积V之间满足qA[]q0=f(A[]V2/3)的函数关系,准静态压力q(t)满足q(t)/qA=f(A/V)的函数关系;若峰值压力下降不大于10%时可忽略泄压对峰值的影响,则A/V2/3应不大于0.0085,与文献给出的A/V2/3≤0.0215相差较大;在现有研究和试验数据基础上,建立了与试验结果吻合度较高的不同泄压口面积下实时准静态压力q(t)的经验公式,可用于泄压条件下的温压炸药内爆炸准静态压力预估。

泄爆面积对柱形容器泄爆过程压力影响

为了研究泄爆面积对柱形压力容器泄爆过程中压力变化的影响,采用经典流体力学软件FLUENT在泄爆口直径分别为50、80、100mm情况下对容器内甲烷和空气混合气体泄爆过程进行了数值模拟,研究了不同情况下容器内压力发展变化规律以及爆炸流场参数分布。结果表明当泄爆压力为0.04MPa,泄爆口直径50mm时,泄爆口开启后压力容器内压力呈现继续上升趋势;泄爆口直径为80、100mm时,泄爆口开启后压力均立即下降,采用直径100mm泄爆口时压力下降速率更快,容器内压力降至环境压力所需时间更短。

粮食粉尘爆炸过程分析及泄爆面积的计算

分析了粮食粉尘在密闭设备中的爆炸发展过程,引用了等温爆炸模型假设、燃烧产物质量变化速率、压力上升速率的概念及公式,在此基础上对泄爆面积的计算理论和方法进行了分析和归纳,利用爆炸指数K_(st)值诺谟图公式法和粉尘爆炸等级S_t诺谟图公式法对进口加拿大小麦在定容设备、斗式提升机及袋式除尘器储存输送过程中的泄爆面积进行了计算。

厂房泄压面积量化分析探讨

在分析GB 50016-2014《建筑设计防火规范》厂房泄压面积计算方法来由及量纲问题的基础上,分别针对具有可燃粉尘和可燃气体/液体蒸气爆炸危险封闭空间的泄压面积/泄压比量化方法进行讨论。结果表明,可燃粉尘的防爆泄压面积主要与粉尘爆炸指数、泄压装置的启动压力、有无泄压条件下封闭结构内能够达到的最大压力和封闭结构的容积等因素有关;具有可燃气体/液体蒸气爆炸危险厂房的防爆泄压面积与其基础燃烧速率等有关;与按照2007版和2013版NFPA 68推荐方法得到的泄压比数据相比,我国现行规定的数值偏小。针对上述问题,从量纲和泄压比数据两个方面对相关规定提出修订建议。

球形容器泄爆及其外部伤害效应

为了研究球形容器泄爆及其外部伤害效应,利用小球容器和大球容器建立了2种尺寸的球形容器泄爆测试系统。在研究球形容器泄爆内部压力变化特性时,利用大、小球容器分别开展了无膜泄爆和泄爆片泄爆2种实验,得到了如下结论:当大、小球容器泄爆时,随着泄爆口直径的增加,最大泄爆压力减小,压力上升速率减小,正压持续时间减小;当无量纲化泄压比较小时,无膜泄爆峰值压力随泄压比的增大而减小,且呈线性变化。在研究球形容器泄爆外部伤害效应时,分别进行了大、小球容器压力伤害范围实验,获取了大、小球容器泄爆口周围空间不同位置处的压力峰值,并结合超压伤害阈值标准,判断其对人员的伤害作用,从而划定了压力伤害的范围。

方形容器爆燃泄放过程中的压力特性实验研究

对乙烯-空气预混气体在一端开口的方形容器内泄爆过程进行了实验研究,分析了泄爆面积、泄爆压力和气体浓度对泄爆过程中压力发展和分布特性的影响,结合容器内压力峰值的变化对现有经验公式进行了讨论。结果表明:小面积泄爆时容器内压力出现明显的双峰值现象,且气体浓度主要影响第2个峰值的大小;大面积泄爆时气体浓度对压力峰值影响较小;泄爆面积较小且容器内预混气体接近最佳浓度时方形容器内压力分布梯度明显,远离最佳浓度或泄爆面积较大时容器内压力分布均匀;经验公式计算值与实验值之间的误差随工况变化很大。研究结论为方形容器和建筑物泄爆安全设计提供参考。

连通容器泄爆过程的影响因素

以甲烷/空气混合物为研究对象,开展了连通容器气体泄爆影响因素的实验研究。结果表明:连通容器泄爆片泄爆时,随着破膜压力和量纲一泄压比的减小,大、小球容器的最大泄爆压力均增大;在等量纲一泄压比条件下,随着连接管道长度的增加,传爆容器的最大泄爆压力增大。连通容器无膜泄爆时,大球点火条件下,无论管长如何,起爆容器和传爆容器均比单个容器最大泄爆压力大。小球点火条件下,当管道长度为0.45 m时,起爆容器和传爆容器的最大泄爆压力均小于单个容器。连通容器无膜泄爆且量纲一泄压比相同时,当管道长度为0.45 m时,大、小容器内的最大泄爆压力基本相等;当管道长度为2.45 m时,大容器点火时,传爆容器最大爆炸压力大于起爆容器,但小容器点火时,起爆容器最大泄爆压力大于传爆容器;当管道长度为4.45和6.45 m时,传爆容器最大泄爆压力均大于起爆容器。

泄爆面积比对泄爆门封闭泄爆特性的影响研究

为研究泄爆面积比对泄爆门泄爆特性的影响,运用FLUENT软件建立煤矿井下1∶1巷道模型,在不同泄爆面积比的工况下对瓦斯爆炸传播规律及泄爆过程进行模拟,分析其变化特征和封闭泄爆效果。结果表明:S_(0)工况条件下,压力和温度衰减后保持在0.29 MPa和565 K;S_(1)~S_(4)工况条件下,S_(4)比S_(1),S_(2)和S_(3)达到封闭状态时间快780,260,50 ms,封闭时间最大节省70.91%;随着泄爆面积比的增大,封闭火区内的压力的峰值、峰值数量和达到封闭状态时间减小,泄爆能力增强;火焰速度峰值和衰减速率增大;温度的初始峰值、峰值数量和达到稳定状态时间减小,最大峰值反而增大,说明泄爆门对瓦斯爆炸火焰无抑制作用。

甲类仓库内可燃气体爆炸灾害及泄压尺寸研究综述

甲类仓库是储存易燃易爆危险化学品的重要场所,易发生严重的爆炸事故。基于当前甲类仓库内可燃气体爆炸灾害的研究成果,综述了甲类仓库内部可燃气体可能造成严重爆炸灾害的影响因素与规律、泄爆的研究方法、泄压尺寸设计的优势与不足,指出了今后研究需要解决的关键问题。重点阐述了甲类仓库内不同影响因素作用下可燃气体爆炸灾害目标参数的演化规律及其原因;总结了目前方形局部受限空间内可燃气体泄爆压力的计算方法、数值模拟方法和试验方法,指出计算方法的适用范围、数值模拟方法的误差原因和局限性;探讨了甲类仓库的泄压尺寸设计,并对比了国内外现有的相关设计规范的优势与不足,以为泄压设计标准的改进和爆炸灾害效应的削减提供参考。

变压器油蒸气爆炸与泄爆过程数值模拟

变压器油是一种易燃易爆物质,在高压电弧激励下会产生蒸气进而导致变压器爆炸的重大事故发生。基于计算流体力学方法,对变压器油闪蒸后发生的爆炸与泄爆过程进行数值模拟,研究了爆炸TNT当量分别为0.2 kg、0.6 kg、1.0 kg及顶部泄爆口面积分别为0 m^(2)、2 m^(2)、5 m^(2)的不同工况,并对抗爆门上的压力变化进行监测。结果表明:随着爆炸前可燃气体量的增加,抗爆门上所监测的最大压力逐渐增大;有泄爆口的工况与密闭空间相比抗爆门上的超压有所降低;但随着爆炸当量的增加,小面积泄爆口泄爆效果不明显。

布袋除尘器防爆门的选型研究与应用

以某厂煤气化工程磨煤及干燥单元布袋除尘器的防爆实例为研究背景,针对目前绝大多数布袋除尘器选用的一般普通型防爆门存在泄爆后无法将泄爆物引至安全地方,还可能引起煤粉二次爆炸等问题,提出选用一种超导自动启闭系列防爆门解决这一问题。

泄爆面积对甲烷-空气预混泄爆容器结构响应影响的实验研究

利用自主搭建的泄爆容器结构响应测试系统,开展了不同泄爆面积条件下甲烷-空气预混气体泄爆实验,结合振动加速度、内部超压、火焰演化和信号频率-时间分布等探究了泄爆面积对容器结构响应的影响特征及机制。研究发现:(1)容器振动加速度曲线和内部超压曲线具有相似的变化趋势,两者均存在双峰现象,且两者一一对应,但加速度峰值出现略迟;随着无量纲泄爆系数增大,第1个内部超压和加速度峰值主体为增大趋势,而第2个内部超压和加速度峰值的变化趋势为先减小后增大再减小;(2)火焰未到达泄爆口之前,上部的火焰平均速度随着无量纲泄爆系数增大而减小,无量纲泄爆系数较小时火焰较早从泄爆口喷出;(3)在当前实验条件下,当无量纲泄爆系数为25.00时,热声耦合现象最剧烈,表现为最大幅值的振动响应和最大能量的高频振荡,而随着无量纲泄爆系数进一步增大或者减小,热声耦合现象逐渐衰减。

泄爆区域设置对内爆作用下RC框架结构破坏的影响

为探讨多层RC框架结构中加固泄爆组合墙体泄爆区域的设置对内爆冲击波传播方式及结构破坏形态的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对内爆作用下2层L型带有填充墙的RC框架结构进行数值模拟.结果表明:冲击波射流现象对结构破坏程度的影响不容忽视;对无洞口内墙应避免设置泄爆区域;含洞口内墙泄爆区域须设置在墙体上部且与已有洞口连通.

连通容器单/双口泄爆压力特性研究

为提高对工业生产中连通结构装置内爆炸事故的抑制及防护水平,开展实验室试验,研究2个球形容器及管道组合成的连通容器中甲烷-空气混合气体泄爆过程。通过改变该装置上2个泄爆口的开合状态,观察单口及双口泄爆时容器内部的压力变化。结果表明：对于连通结构装置内的爆炸,泄爆有一定防护效果;单口泄爆时,连通容器内会出现压力震荡现象;双口泄爆时,体积较小容器内的压力曲线会出现双波峰现象。此外,在相同泄压比情况下,泄爆面积增大,连通容器内压力会显著降低。

高开启压力条件下粉尘爆炸泄压火焰特性

为得到高开启压力条件下粉尘泄爆过程中火焰传播特性,采用20L球形爆炸装置,在开启压力为(0.78~2.1)×10^(5)Pa的条件下对粉尘浓度为400~900g/m^(3)的玉米粉尘开展爆炸泄放试验研究。结果表明:火焰泄放过程分为点火与破膜、欠膨胀射流火焰、湍流射流火焰、湍流燃烧火焰、火焰回燃5个阶段,最大火焰宽度出现在火焰泄放过程的第2阶段,最大火焰长度出现在火焰泄放过程的第3阶段;不同开启压力下,泄爆火焰长度和火焰传播速度随时间先增大后减小;泄放火焰最大宽度变化范围为0.146~0.269m,泄放火焰的最大长度变化范围为0.41~0.666m。通过预测计算得出泄放火焰可能出现的最大范围为S_(max1)=0.179m^(2),采用MATLAB软件定量计算求得的泄放火焰可能出现的最大范围的横截面积为S_(max2)=0.122m^(2),定量计算得到的S_(max2)达到预测值S_(max1)的68%。

锌粉料仓的泄爆设计及优化

泄爆装置是应用于可燃性粉尘装置的一种保护性措施。针对锌粉料仓垂直落料和切线进料两种方式,确定泄爆压力下料仓的设计强度,进行泄爆面积的计算并选用合理的爆破片。在泄压导管的设计及优化中,确定其长度、直径、壁厚及支撑。选用带泄爆功能的防尘盖,进一步保证装置的安全可靠性。