內(nèi)壁粗糙度對丙烷爆炸影響的微觀研究
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【摘要】：可燃氣體爆炸嚴重妨礙我國工業(yè)安全生產(chǎn)，極大地威脅著勞動者的生命健康和財產(chǎn)安全，事故的嚴重后果從身心方面給生產(chǎn)事故受害者帶來極大的創(chuàng)傷，也降低了普通勞動者的生產(chǎn)熱情。丙烷氣體是工業(yè)生產(chǎn)中常用的石油化工原料，安全性不容小覷，因此，對丙烷燃燒爆炸之后的火焰產(chǎn)生機理及其傳播規(guī)律的研究，對其引發(fā)的事故預(yù)防具有很好的啟示作用，也越來越受到研究人員的重視，關(guān)注點也更加廣泛。 利用中北大學防火防爆安全工程技術(shù)研究中心自行設(shè)計并制造的水平管道式氣體爆炸測試裝置，通過設(shè)計不同的管道粗糙度，采用高速攝像技術(shù)觀測丙烷在各種粗糙度情況下爆炸火焰?zhèn)鞑サ那闆r，對常溫、常壓下丙烷空氣混合氣體的燃爆機理進行了一定的研究探討，主要研究內(nèi)容如下： （1）在常溫常壓試驗條件下，通過試驗確定了丙烷的爆炸極限濃度范圍為3%-11%，當量濃度為5%。 （2）確定了管道中氣體爆炸火焰?zhèn)鞑プ畲笏俣鹊奈恢�。在丙烷的當量濃度下，通過改變高速攝影儀的拍攝位置，分別拍攝了爆炸管前端、中端和末端的火焰?zhèn)鞑ニ俣�，在前端最大，中端次之，末端最小，從前端到末端，�?jīng)歷了一個從高速到低速的過程，這是由于在傳播過程中能量損耗、摩擦阻力、外界冷卻等造成的。 （3）丙烷-空氣混合氣體在丙烷當量濃度條件下，爆炸火焰開始時呈現(xiàn)穩(wěn)定層流燃燒狀態(tài)，進而向湍流狀態(tài)轉(zhuǎn)變，火焰陣面結(jié)構(gòu)由穩(wěn)定趨于不穩(wěn)定，，由開始時的球形不斷拉伸變形，火焰亮度也不斷減弱，直至在壓力沖擊波的作用下沖破泄爆膜而出。而爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣仍诔跏计谘杆龠_到一個峰值，約為137m/s，然后在沖擊波阻力的作用下，火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸霈F(xiàn)一定幅度下降后，在層流燃燒狀態(tài)下逐漸上升，之后由于湍流作用、管壁摩擦等作用出現(xiàn)小幅下降后，以高速沖出泄爆膜。 （4）管道內(nèi)壁粗糙度對丙烷爆炸有顯著的影響。改變粗糙度大小，分別在粗糙度為1mm、2mm、3mm的情況下進行了試驗，隨著粗糙度的增加丙烷爆炸更為劇烈，火焰更加明亮，爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸尸F(xiàn)遞增趨勢，粗糙度的存在對爆炸火焰的激勵作用大于抑制作用。當改變粗糙網(wǎng)面的長度，分別選取20cm、40cm、70cm進行試驗時，發(fā)現(xiàn)在長度為20cm和70cm時，火焰特征表現(xiàn)類似，40cm時在爆炸劇烈程度、火焰亮度及火焰?zhèn)鞑ニ俣壬蟿t高于前兩者，說明粗糙網(wǎng)面長度在一定范圍內(nèi)激勵了爆炸，但是當達到峰值后，抑制作用則壓過激勵作用，阻礙爆炸火焰的傳播。總之，粗糙度的增加，加速了爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣龋贡ǚ磻?yīng)更為劇烈，因此，在實際中，控制管道粗糙度的大小可以有效預(yù)防和控制可燃氣體爆炸。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X932
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本文編號：1277537
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