密閉管道內(nèi)低濃度甲烷著火及火焰?zhèn)鞑ヌ匦詫?shí)驗(yàn)研究.pdf

1、低濃度甲烷廣泛存在于煤層氣、礦井通風(fēng)氣及工業(yè)廢氣中,其在礦井巷道、輸氣管道及儲(chǔ)氣設(shè)備中常因泄露引發(fā)災(zāi)害。研究低濃度甲烷著火及火焰?zhèn)鞑ヌ匦杂兄诜治龌鹧嫘纬蓹C(jī)理、減少災(zāi)害發(fā)生、控制災(zāi)害破壞程度等;另外,對(duì)于低濃度甲烷在密閉管道中的燃燒特性研究,其著火特性、火焰陣面、壓力峰值及熄火條件等內(nèi)容都有待于進(jìn)一步深入探討,本文對(duì)以上內(nèi)容展開(kāi)研究,具有重要的學(xué)術(shù)意義及工業(yè)指導(dǎo)價(jià)值。
　　根據(jù)低濃度甲烷的特點(diǎn),設(shè)計(jì)并搭建了一套低熱值氣體著火及火焰

2、傳播實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)通過(guò)離子電流探針、微細(xì)熱電偶及高頻壓力傳感器記錄、分析低熱值氣體在密閉管道中的燃燒過(guò)程。利用該實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)研究了低濃度甲烷在管道中的火焰?zhèn)鞑ヌ匦?分析討論了氣體初始參數(shù)、點(diǎn)火位置及泄壓孔封閉強(qiáng)度對(duì)火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程及管內(nèi)壓力變化的影響。
　　利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了氣體初始參數(shù)對(duì)低濃度甲烷著火及火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程包括火焰溫度、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、火焰厚度、離子電流、管內(nèi)壓力等火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?。結(jié)果表明:壓力波的傳播速度要高于火

3、焰?zhèn)鞑ニ俣?火焰陣面位于壓力沖擊波之后;由于壓力波對(duì)未燃?xì)怏w的擾動(dòng),致使火焰?zhèn)鞑ビ幸粋€(gè)明顯的加速過(guò)程,沿火焰?zhèn)鞑シ较蚧鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?、鋒面厚度及火焰峰值溫度都有一定程度的增加;甲烷初始濃度對(duì)火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程的影響較大,隨著甲烷濃度增加,平均火焰?zhèn)鞑ニ俣?、鋒面厚度、火焰峰值溫度及管道內(nèi)峰值壓力先上升后下降,在甲烷與空氣濃度為9.85 vol.％左右上述參數(shù)都有最大值。不同初始?jí)毫ο碌蜐舛戎鸺盎鹧鎮(zhèn)鞑?shí)驗(yàn)表明,平均火焰?zhèn)鞑ニ俣取h面厚度、火焰峰值

4、溫度及管道內(nèi)峰值壓力都隨氣體初始?jí)毫υ黾佣黾印?br>　　近泄壓孔端點(diǎn)火及遠(yuǎn)泄壓孔端點(diǎn)火下實(shí)驗(yàn)表明:火焰的加速作用并不是存在于整個(gè)管道中,在管道后部由于壁面反射回來(lái)壓力波的影響,火焰?zhèn)鞑コ霈F(xiàn)一定程度的減速,而火焰峰值溫度與鋒面厚度沿火焰?zhèn)鞑シ较蛴幸欢ǖ卦黾?由于泄壓孔柱形空間的影響,近泄壓孔端點(diǎn)火的壓力波傳播速度要慢于遠(yuǎn)泄壓孔端點(diǎn)火,但前一點(diǎn)火位置產(chǎn)生壓力波的峰值要高于后者。
　　研究了三種泄壓孔封閉強(qiáng)度對(duì)管內(nèi)壓力及火焰?zhèn)鞑サ挠?/p>

5、響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程產(chǎn)生的壓力能夠致使單層薄膜破裂;薄膜厚度增加至四層時(shí),薄膜破裂是高溫火焰灼燒所致;將泄壓孔封閉材料更換為紙片時(shí),整個(gè)過(guò)程未發(fā)生破裂。泄壓孔封閉材料的強(qiáng)度對(duì)管道內(nèi)燃燒過(guò)程影響十分明顯,強(qiáng)度更高的封閉材料對(duì)管道內(nèi)火焰?zhèn)鞑ビ懈玫募铀傩Ч?封閉薄膜破裂后不利于火焰在管道內(nèi)的加速過(guò)程,使得火焰在管道后部傳播的平均火焰?zhèn)鞑ニ俣容^低;管內(nèi)峰值壓力受到泄壓孔封閉材料強(qiáng)度的影響,封閉材料破口后不利于壓力在管道內(nèi)的集聚,薄膜