基于小尺度实验的燃料蒸气-空气预混气体泄爆动力学研究

• 作者: 王世茂 李向东 蔡运雄 李国庆 齐圣
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 石油燃料-空气混合物 小尺度 泄爆模式 超压峰值 火焰行为
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 过程安全
• 页码范围: 4961-4972
• 页数: 11页
• 分类号: X932
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210221

摘要

利用体积为2L的亚克力材质容器搭建了小尺度可燃气体泄爆实验系统，基于小尺度实验开展了不同泄爆面积条件下的石油燃料蒸气-空气预混气体泄爆过程研究，获得了典型开口率条件下的内外场超压随时间的动态变化特征，分析了开口率对超压及火焰参数的影响，并对泄爆模式进行了分类。研究结果显示：(1)在不同泄爆系数条件下，石油燃料蒸气-空气预混气体的泄爆模式包括泄爆失败诱导的封闭燃烧、泄爆成功诱导的射流燃烧、泄爆成功诱导的外部爆炸，三种泄爆模式的内外场超压-时间动态曲线、超压峰值、火焰传播速度、火焰传播距离均具有显著差异，且小尺度实验与中尺度实验中均出现破膜超压峰值、火焰射流超压峰值、外部爆炸超压峰值Δp1、Δp2、Δp3；(2)当泄爆系数Kv≤39.68时，内场最大超压峰值、外场轴向最大超压峰值、最大火焰传播速度、轴向火焰传播距离均随着Kv的增大而增大，径向火焰传播距离随着Kv的增大而减小；(3)当Kv≤4.41时，外场轴向和径向最大超压峰值分别由外部爆炸引起(Δp3(ver)和Δp3(hor))，当7.94≤Kv≤39.68时，外场轴向和径向最大超压分别由火焰射流冲击和泄爆膜破裂引起(Δp2(ver)和Δp1(hor))；(4)泄爆成功和泄爆失败的临界泄爆系数在Kv=39.68和Kv=158.74之间，发生外部爆炸和射流燃烧的临界泄爆系数在Kv=4.41和Kv=7.94之间。