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                波紋阻火器的淬熄實驗研究與試驗方法

                2017/10/23 9:38:45 點擊:

                波紋板式阻火器

                波紋阻火器是用來阻止易燃氣體和易燃液體蒸氣的火焰蔓延的安全裝置。按用途可將其分為儲罐阻火器、加油站阻火器、加熱爐阻火器、火炬阻火器、放空管阻火器、煤氣輸送管阻火器等。

                大多數的阻火器都是由能夠通過氣體的許多細小通道或孔隙的固體材質所組成,而對這些通道或孔隙要求盡量小到能使火焰被熄滅。導致火焰能夠被熄滅的機理就是傳熱作用和器壁效應。

                依照阻火器性能測試方法的規定,淬熄實驗使用中國和日本所廣泛采用的測試方法,建立相關實驗裝置。實驗裝置分為四大部分,即管路、氣體循環系統以及點火裝置。爆炸實驗管道由引爆管、加速管和觀察管三部分組成,通過法蘭連接在一起。管道上設有螺紋安裝的測量孔,可根據實驗需要安裝壓力、火焰等傳感器及充配氣閥門。當需要更高的火焰速度時,可在管道中設置一些環形的氣體擾動裝置,其作用是使層流火焰盡快轉變成湍流火焰,以便在有限長度的加速段中獲得更大的火焰速度。實驗是在半開口管道中進行的,即點火端封閉,爆炸時出口端是完全開放,無約束的。為了做到這一點,在管道出口端用法蘭密封,待實驗管道氣體循環結束后,與點火前取下該法蘭,此時仍要確保紙片封住出口端,這樣,瓦斯爆炸就在半開口管道中進行了。管內的初始壓力為常壓。

                氣體循環系統由瓦斯氣罐、流量計、風機、連接軟管、球閥和甲烷濃度檢測儀組成。它與爆炸實驗管道通過兩個球閥連接,點火前閥門是打開的,儲氣罐向管道內排入甲烷。使用空氣流量計控制進入的瓦斯氣的體積分數,打開鼓風機使氣體在管路內循環,以達到密度均勻,同時使用甲烷濃度檢測儀進行甲烷濃度動態監測,并于點火前關閉單向閥,使爆炸僅在爆炸實驗管道中發生。甲烷的爆炸極限為5%15%,但有實驗研究發現,低于8%和高于12.5%的甲烷混合氣體難以點燃,因此需要控制濃度在這個范圍內以便于點燃。

                點火裝置由蓄電池、點火線圈、電容、火花塞和開關組成。接通開關ab,蓄電池的電流從蓄電池的正極出發,經過開關a、點火線圈的一次繞組、開關b、殼體接地,流回蓄電池負極。由于回路中流過的是低壓電流,所以稱這條電路為低壓電路或一次電路。電流通過點火線圈一次繞組時,在一次繞組的周圍產生磁場,并由于鐵心的作用而加強,當開關b斷開時,一次電路被切斷,一次電流迅速下降到零,鐵心中的磁場隨之迅速衰減以至消失,因此在匝數多、導線細的二次繞組中感應出很高的電壓,稱為高壓電。二次繞組中產生的高壓電,作用在火花塞的中心電極和側電極之間,當高壓電超過火花塞間隙的擊穿電壓時,火花塞的間隙被擊穿,產生火花點燃混合氣。實驗時首先打開試驗管道兩端的閥門,將鼓風機運轉一分鐘,清除管道內的空氣,然后打開儲氣罐閥門,向管道內加入甲烷氣,鼓風機運轉3分鐘后,用甲烷濃度檢測儀監測甲烷濃度使其控制在8%-12.5%,關閉儲氣罐閥門以及管道的閥門點火引爆,使用光敏傳感器監測有無火焰傳播。曾觀察到在火焰探測器的信號表明阻火成功的時候,卻在管尾端看到有火焰噴出管口。國內也遇到過這種情況,他們分析認為是高溫的燃燒產物離開狹縫并進入阻火器下游后,由于散熱條件改變仍然可能重新點燃管道中的未燃氣體。因此還需要人工觀察尾端是否有火焰射出。

                實驗用波紋阻火器結構參數表

                模型

                直徑(mm

                長度(mm

                間隙(mm

                1

                98

                140

                2.24

                2

                98

                90

                2.24

                3

                98

                50

                2.24

                4

                98

                30

                2.24

                5

                98

                90

                1.68

                6

                98

                50

                1.68

                7

                98

                30

                1.68

                8

                98

                50

                1.2

                9

                98

                30

                1.2

                10

                98

                30

                1.0

                11

                98

                50

                0.5

                依據標準規定對每組波紋阻火器模型進行十次火焰淬熄實驗。通過對觀察管段的觀察,100記錄實驗結果。從實驗結果可以看出,前四種間隙為2.24mm的模型均不能阻火,模型5、6、7間隙為1.68,其中只有模型5有阻火成功的現象,后四種模型全部阻火成功。這說明當阻火器間隙比較大時,可以通過加大阻火器長度來彌補,但當波紋阻火器間隙大到一定程度(2.24mm)的時候,就算加大阻火器的長度,也不能阻火。另一方面也指出了符合《礦用防爆柴油機通用技術條件》標準的波紋阻火器阻火效果優良,可以用于煤礦柴油機車防爆。

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