泄爆导管对燃爆泄放过程影响的研究

摘要

泄爆技术是防止工业生产过程中气体、粉尘发生毁灭性爆炸灾害的一种有效减灾技术手段。它是在爆炸初始或扩展阶段，将围包体内高温高压的燃烧物，通过泄压口，向安全方向泄出，使围包体免遭破坏，确保环境安全的技术。为了防止泄爆时喷出的火焰对周围人员和环境产生危害，并防止可能产生的“二次爆炸”危害，一般在泄爆口外需安装泄爆导管，将爆炸引至安全地带。因此，研究泄爆导管尺寸和结构的变化对泄爆过程的影响，对泄爆容器和泄爆导管的设计有很大的指导作用。 本文对原有的Hartman粉尘爆炸实验装置进行了改进，自行设计了不同尺寸和结构的泄爆导管。以铝粉为介质，研究在不同泄爆条件下(即泄爆导管尺寸、结构、粉尘浓度和粒度等)，容器内外压力的变化。主要的工作和结论如下： (1)直管泄爆试验研究单纯以直管作为泄爆导管，研究各因素对泄爆过程的影响。试验结果表明：容器内的最大泄爆超压和最大升压速率都随着泄爆直管长度的增加而增大，且最大泄爆超压随长度近似成对数增长；泄爆导管越粗，泄放效果越好；存在一个最佳爆炸浓度，在此浓度下容器内的最大泄爆超压和最大升压速率同时达到最大值，但此浓度随管径的增大而下降；粉尘粒度对泄爆超压无明显影响，而最大升压速率会明显随其增大而下降。 (2)弯管泄爆试验研究带弯管的泄爆导管泄爆试验研究表明：弯管的引入会增大容器内的最大泄爆超压；弯管离泄爆口越近，对泄爆过程的影响越大；泄爆导管的结构越复杂，容器内的最大泄爆超压增加得越大；弯管的泄放效果相当于其弯曲长度2～3倍长直管的泄爆效果。 (3)研究并分析了导管泄爆过程中出现的Helmohtz摆动、二次压力峰值和负向压力峰值偏大等异常试验现象。并且指出了各种现象的成因。 本文的创新点是： (1)研究了泄爆导管的尺寸和结构在泄爆过程中对容器内外压力所产生的作用效果。给出了各种影响因素的定量关系，有助于泄爆导管的工程设计。 (2)综合比较了各种结构泄爆导管的泄爆效果，给出了他们之间的排序关系，得到了用于指导泄爆导管设计的工程依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1文献综述

1.1引言

1.2粉尘爆炸的防护和抑制措施

1.2.1粉尘爆炸的特点

1.2.2粉尘爆炸的预防和抑制措施

1.3粉尘爆炸泄放

1.3.1泄爆原理

1.3.2爆炸泄放计算

1.4粉尘燃爆泄放的实验研究

1.5粉尘爆炸泄放的理论研究

1.6课题研究的背景及意义

1.7论文的研究内容

2实验装置

2.1国内外现有粉尘泄爆装置比较

2.1.1扬尘系统

2.1.2点火系统

2.1.3控制系统

2.1.4泄爆系统

2.2粉尘泄爆试验装置

2.3实验内容及步骤

2.3.1实验的主要内容

2.3.2实验步骤

3泄爆直管对泄爆容器内外压力的影响分析

3.1引言

3.2实验装置简图及实验过程

3.3泄爆过程中各测点压力发展过程分析

3.3.1泄爆过程中容器和泄爆管内的压力变化曲线

3.3.2泄爆过程中最大泄爆压力沿管的衰减分析

3.4泄爆直管长度对泄爆过程中内外压力的影响

3.5泄爆管内径对泄爆过程中容器内外压力的影响

3.6粉尘浓度对泄爆过程中容器内外压力的影响

3.7粉尘粒径对泄爆过程中容器内外压力的影响

3.8本章小结

4泄爆弯管对泄爆容器内外压力的影响分析

4.1引言

4.2实验装置简图

4.3泄爆导管长度对泄爆过程的影响

4.4弯管安装位置对泄爆过程影响

4.4.1弯管安装位置对泄爆过程影响的实验研究

4.4.2弯管安装位置为对泄爆流场的影响

4.5直管和弯管泄爆结果比较

4.6粉尘浓度在弯管泄爆中的影响

4.7粉尘粒径在弯管泄爆过程中的影响

4.8本章小结

5导管泄爆过程中异常现象研究

5.1导管泄爆过程中的Helmholtz摆动

5.2导管泄爆过程中的“二次压力峰值”

5.3导管泄爆过程中第一个负压峰值偏大的现象

5.4本章小结

6结论

6.1本文的主要结论

6.2问题与展望

参考文献

附录A符号说明

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢