流动态可燃气体的爆炸特性测试装置设计

摘要

可燃气体的燃烧爆炸是各种爆炸事故的主要形式之一，未来工业生产和运输领域亟待解决的新课题之一就是如何有效预防和控制流动态可燃气体发生爆炸事故。目前国内外对可燃气体的爆炸特性的研究主要是在相对静止的状态下进行的，而实际生产生活中，可燃气体爆炸时通常是在流动过程中发生的。在静态下对可燃气体爆炸的测试参数，虽然对实际的防火防爆工作有一定的指导意义，但是在动态输送可燃气体的工业生产场合中无法直接应用。研究流动态可燃气体的爆炸，可以解决现代工业火灾的很多问题。 本文综述了国内外现有可燃气体的爆炸实验装置和可燃气体爆炸特性的研究现状，探讨了可燃气体的燃烧与爆炸理论，并以此为依据建立一套既可以研究静止状态下可燃气体的爆炸特性又能够研究流动态可燃气体爆炸特性的测试装置。整套装置由燃爆管、辅助部分、配气部分组成，燃爆管的内径60mm，长1400mm，可耐压6MPa。加工成形后首先确定了流动态可燃气体测试过程中的配气方法，即通过流量计调节气体流量来实现可燃气体和空气同时进气的同步式配气法，并以甲烷为研究对象，试验比较了同步式配气法和分压式配气法测试结果的不同。为了确定本装置设计的合理性和可用性，用同步式配气法测试了静态下甲烷、液化石油气和氢气的爆炸极限，并进一步测试了流动状态下甲烷、液化石油气和氢气的爆炸极限，试验结果表明： （1）以甲烷为研究对象，使用同步式配气法测得甲烷的爆炸下限为5.15%，用分压式配气法测得甲烷的爆炸下限为5.25%，文献中甲烷的爆炸下限为5.00%，表明同步式配气法的配气效果优于分压式配气法，所以同步式配气法测得的数据更加接近文献值。 （2）用本装置测得静止状态下甲烷的爆炸极限范围为5.15%-17.55%，液化石油气的爆炸极限范围为2.45%-13.25%，氢气的爆炸极限范围为4.15%-77.15%，而文献中甲烷的爆炸极限范围是5.00%-15.00%，液化石油气的爆炸极限范围是2.20%-12.50%，氢气的爆炸极限范围是4.00%-75.00%，爆炸极限均比文献值偏高，考虑到本装置与标准测试装置的差别以及测试过程中的误差影响，认为本装置能够对静态可燃气体的爆炸极限进行测试。 （3）用本装置测得流动态甲烷的爆炸极限范围是5.25%-17.05%，流动态液化石油气的爆炸极限范围是2.55%-12.85%，流动态氢气的爆炸极限范围是4.35%-76.05%。分别与三种可燃气体在静态下的爆炸极限相比，爆炸下限升高，爆炸上限降低，爆炸极限范围变窄。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4本章小结

2可燃气体燃烧与爆炸相关理论

2.1可燃气体燃烧的基本理论

2.2可燃气体爆炸的基本理论

2.3本章小结

3流动态可燃气体的爆炸特性测试装置设计

3.1试验装置组成

3.2燃爆管设计

3.3配气系统设计

3.4点火控制系统

3.5数据采集系统

3.6安装调试

3.7本章小结

4流动态可燃气体爆炸极限的试验研究

4.1爆炸判据

4.2试验条件及样品

4.3试验内容

4.4装置可靠性的试验测试

4.5流动态可燃气体爆炸极限测试

4.6本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2不足与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢