【摘要】：輕烴混空燃?xì)馐怯蓺鈶B(tài)輕烴與空氣混合而成的一種新型燃?xì)?在能源日益短缺的今天扮演著越來(lái)越重要的作用。由于其具有易燃易爆的性質(zhì),為了防止爆燃事故的發(fā)生,在其制備與使用的過(guò)程中均需要安裝阻火器。為了確定輕烴混空燃?xì)獾淖罴讶細(xì)饨M成,對(duì)比分析不同的混合燃?xì)庵苽浞椒?最終采用先氣化再混合的制氣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對(duì)不同配比下的輕烴混空燃?xì)獾臒嶂蹬c露點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量與統(tǒng)計(jì),并與天然氣進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)輕烴混空燃?xì)獾幕炜毡仍?:3至1:4之間時(shí),其燃?xì)鉄嶂蹬c露點(diǎn)均能夠保持在合理的范圍內(nèi),這種情況下混合燃?xì)獠粌H能夠保證阻火器的正常使用,而且也能夠滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要。根據(jù)輕烴混空燃?xì)獾男再|(zhì)以及火焰?zhèn)鞑l件計(jì)算并建立了蜂窩六邊形阻火器的幾何模型并進(jìn)行了網(wǎng)格獨(dú)立性分析。利用Fluent軟件在截面邊長(zhǎng)為1mm、阻火厚度60mm的蜂窩六邊形阻火器通道中進(jìn)行了上述混合燃?xì)獾娜紵c淬熄性能模擬,研究了10m/s、30m/s、50m/s三種燃?xì)饣鹧嫠俣认伦杌鹜ǖ赖臏囟葓?chǎng)與濃度場(chǎng),得出火焰溫度隨著傳播距離的增加而降低的結(jié)論,并且燃燒過(guò)程中反應(yīng)物和生成物的變化趨勢(shì)與溫度變化趨勢(shì)基本一致,隨距離的增加反應(yīng)物逐漸增多而生成物逐漸減少。另一方面,阻火器淬熄火焰的能力也會(huì)隨著通道直徑的擴(kuò)大以及壁面溫度的升高而減弱。此外,模擬了在沒(méi)有持續(xù)能量輸入的情況下,預(yù)混燃?xì)膺M(jìn)行一次點(diǎn)燃后在阻火通道模型中的傳播過(guò)程,淬熄時(shí)間約為0.5ms。本文用過(guò)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬的方法研究了輕烴混空燃?xì)獾闹苽浼捌湓诜涓C六邊形阻火器中的傳播與淬熄情況,對(duì)今后相關(guān)阻火器設(shè)計(jì)以及輕烴混空燃?xì)庵圃煊幸欢ǖ膮⒖純r(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TQ086
【圖文】：

最終與火焰?zhèn)鞑リ嚸嫦嘤�，這種既包含兩種反應(yīng)波又含有燃燒反應(yīng)的沖擊波，就是爆轟波。爆轟波一般包含下圖1-1 所示的三個(gè)區(qū)域，圖中 0 區(qū)、1 區(qū)、2 區(qū)分別為可燃混合氣體的初始狀態(tài)、前驅(qū)沖擊波通過(guò)后的狀態(tài)以及爆燃波陣面（火焰面）通過(guò)后的狀態(tài)。值就是所謂的爆燃的兩波三區(qū)結(jié)構(gòu)[5,6]。圖 1-1 爆燃的兩波三區(qū)結(jié)構(gòu)爆轟是氣體燃燒爆炸的最高形式，與爆燃波不同，其最顯著的特征是反應(yīng)波的速度大大加快。具體表現(xiàn)為其沖擊波不僅包含著燃燒的化學(xué)反應(yīng)而且傳播速度是超音速的，

圖 1-2 穿越薄層的層流火焰的溫度分布稱(chēng)紊流火焰，其定義為當(dāng)可燃?xì)獗稽c(diǎn)燃時(shí)處于湍流流動(dòng)狀態(tài)與層流火焰不同的是，湍流火焰在傳播時(shí)其火焰波形極為不快，其燃燒火焰的鋒面作無(wú)規(guī)律的變化并且鋒面區(qū)域相對(duì)較不但要考慮可燃預(yù)混氣的化學(xué)成分與物理化學(xué)性質(zhì)，而且也態(tài)與脈動(dòng)速度。相比，火焰的湍流特性會(huì)使燃燒火焰由長(zhǎng)變短，但是火焰鋒噪音加大，平滑的火焰鋒面逐漸變得粗糙并且伴隨劇烈的抖速度加快，這是因?yàn)椴粩喽秳?dòng)的火焰鋒面會(huì)增加火焰的傳熱火焰燃燒的化學(xué)反應(yīng)，從而最終使火焰的燃燒和傳播速度大流燃燒火焰的傳播速度如果需要進(jìn)一步加快，則需要合適的燒速率會(huì)在燃燒鋒面經(jīng)過(guò)前方高壓流體的時(shí)候增加，而剛性流體區(qū)域內(nèi)部的速度梯度增大，當(dāng)火焰流經(jīng)大速度梯度的區(qū)導(dǎo)致火焰面積的增大與有效燃燒速度提高，即燃燒鋒面前后接觸面積擴(kuò)張，最終使火焰的熱傳遞速率加快[9]。

圖 1-4 波紋板阻火器結(jié)構(gòu)形式型阻火器：這類(lèi)火焰抑制器是由若干金屬平板平行疊加 0.3~0.7mm 之間，這些狹窄縫隙可以使其中的火焰熄滅，等多種形式，可根據(jù)需要進(jìn)行選取。這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，間占用率高，也不易于通道流體流動(dòng)。屬型阻火器：其結(jié)構(gòu)與填料塔類(lèi)似，阻火器內(nèi)部充滿(mǎn)無(wú)點(diǎn)是空間利用率高，缺點(diǎn)是流動(dòng)阻力大，孔隙易堵塞。型阻火器：這類(lèi)火焰抑制器與平行板型類(lèi)似，不同的是多細(xì)小的縫隙或許多細(xì)小的孔眼，與平行板型阻火器類(lèi)似能夠阻止猛烈的爆炸。

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本文編號(hào)：2796906