泄爆过程的安全可靠性研究

摘要

为了避免泄爆引发的有毒介质排放和泄爆火焰危害等二次灾害，基于多孔介质阻火能力和衰减压力波的作用，对泄爆过程的安全可靠性展开了研究。
　　采用流体动力学软件，对不同参数多孔介质条件下球形容器泄爆收容过程进行了数值模拟，研究多孔介质对泄爆火焰传播的影响。结果表明:导管内衬多孔介质时，火焰温度明显下降，泄爆容器和收容容器内的压力值都降低，多孔介质的存在能有效降低泄爆收容过程的爆炸强度;距泄爆容器250mm导管内衬多孔介质相比距收容容容器200mm时，泄爆容器压力峰值降低4.1％，收容容器压力峰值降低24.7％;多孔介质越厚，其保护效果越好，当厚度增加到20mm时，泄爆容器压力峰值下降7.2％，收容容器压力峰值降低41.2％;在一定范围内增加多孔介质长度时，收容容器内压力峰值降低，达到900mm后，继续增加多孔介质长度，收容容器内压力峰值下降不明显，说明存在一个最佳的长度值;多孔介质分段分布时，收容容器中的压力峰值相比连续分布时下降了12.1％，可作为泄爆收容优化设计的参考。
　　根据多孔介质对泄爆火焰传播的影响以及多孑孔介质淬熄火焰热理论，试验研究了针对不同爆炸强度的两种泄爆火焰抑制结构。在2.7m3爆炸容器中进行粉尘泄爆试验，首先探究安装泄爆火焰抑制结构带来的阻塞影响，发现安装泄爆火焰抑制结构泄爆最大压力Pred会增加10％左右。然后进行不同粉尘爆炸指数和剩余压力下泄爆火焰抑制效果研究，并探究实际应用中容积大小与泄爆火焰抑制结构填充量的关系，得到:粉尘爆炸指数越大，泄爆火焰抑制结构金属丝屑和惰性矿物质的填充量越大;泄爆最大压力Pred增加到0.07MPa时，只有Ⅱ型泄爆火焰抑制结构才能熄灭其泄爆火焰;对Ⅱ型泄爆火焰抑制结构在泄爆最大压力Pred取0.07MPa～0.25MPa时进行泄爆火焰抑制试验，得到了惰性矿物质与泄爆最大压力Pred的关系;由立方根定律推算得到了实际应用中不同容器大小下泄爆火焰抑制结构金属丝屑和惰性矿物质填充量的确定方法。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 泄爆防护研究

1．2．2 多孔介质抑爆研究

1．3 本文研究内容

第2章 多孔介质抑爆理论及数值模拟基础

2．1 多孔介质抑爆理论

2．2 数值模拟基础

2．2．1 基本控制方程组

2．2．2 湍流模型

2．2．3 燃烧模型

2．2．4 壁面函数

2．3 多孔区域

2．4 本章小结

第3章 多孔介质对泄爆火焰传播影响模拟研究

3．1 物理模型及网格划分

3．1．1 物理模型

3．1．2 初始和边界条件

3．2 模拟可行性验证

3．3 多孔介质位置对泄爆的影响

3．3．1 位置变化对温度场影响

3．3．2 位置变化对泄爆导管轴向上火焰压力波影响

3．3．3 位置变化对泄爆容器和收容容器泄爆压力影响

3．4 多孔介质厚度对泄爆的影响

3．4．1 厚度变化对温度场影响

3．4．2 厚度变化对泄爆导管轴向上火焰压力波影响

3．4．3 厚度变化对泄爆容器和收容容器泄爆压力影响

3．5 多孔介质长度对泄爆的影响

3．5．1 长度变化对温度场影响

3．5．2 长度变化对泄爆导管轴向上火焰压力波影响

3．5．3 长度变化对泄爆容器和收容容器泄爆压力影响

3．6 多孔介质结构优化分析

3．6．1 结构优化后温度场分布

3．6．2 结构优化后泄爆导管轴向上火焰压力波分布

3．6．3 结构优化后泄爆容器和收容容器泄爆压力变化

3．7 本章小结

第4章 泄爆火焰抑制结构及效果试验研究

4．1 泄爆火焰抑制结构研究

4．2 粉尘泄爆火焰抑制试验装置及方法

4．2．1 试验装置

4．2．2 试验条件及方法

4．3 泄爆火焰抑制结构的阻塞影响

4．4 爆炸指数对泄爆火焰抑制的影响

4．5 泄爆压力对泄爆火焰抑制的影响

4．6 泄爆火焰抑制结构应用探讨

4．7 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文