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中国安全生产科学技术 2024年第3期20卷 40-45页

作者：赵祥迪张广文郑毅徐伟羊涛陈国鑫化学品安全全国重点实验室山东青岛266071 中石化安全工程研究院有限公司山东青岛266071 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026

为探究石化企业污水系统等狭长通道抗爆炸冲击特性,采用10 m×1.5 m×1.5 m(长×宽×高)全尺寸模型,对通道内丙烷气体泄漏燃爆压力、泄放火焰尺寸等冲击特性进行实验和模拟研究。研究结果表明:在长径比L/D为6的大长径比通道内,气体燃爆... 详细信息

为探究石化企业污水系统等狭长通道抗爆炸冲击特性,采用10 m×1.5 m×1.5 m(长×宽×高)全尺寸模型,对通道内丙烷气体泄漏燃爆压力、泄放火焰尺寸等冲击特性进行实验和模拟研究。研究结果表明:在长径比L/D为6的大长径比通道内,气体燃爆超压呈现出多波峰形态,其中P 2波峰占超压波动的主导地位,尾端全开口泄放腔内最大超压达到97 kPa,高于L/D在1~5范围内的已有文献报道;通道内爆炸超压峰值和泄放火焰尺寸等冲击特性受泄放开口率、燃料体积分数等因素影响,超压峰值随泄放口开度增加呈指数降低、随初始燃料配比浓度增加呈先减小后增加的抛物线趋势变化,泄放火焰最大长度高于标准NFPA 68—2018计算结果。本文构建的数值模型结果与实验吻合较好,研究结果可为相关石化企业狭长通道内油气爆炸后果评估及防火设计等提供一定参考。

关键词：狭长通道丙烷气体超压波峰泄放火焰

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高密度聚乙烯粉尘燃爆特性及泄爆实验研究

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中国安全生产科学技术 2023年第10期19卷 144-150页

作者：吴雪梅朱顺兵吴佳梦孙悦段毅南京工业大学安全科学与工程学院江苏南京211816 南京工业大学江苏省城市与工业安全重点实验室江苏南京211816

为研究高密度聚乙烯(HDPE)粉尘燃爆及其泄爆特性,通过结合热重(TG)和差示扫描量热(DSC)分析高密度聚乙烯燃爆机理,利用20 L球形爆炸测试系统、最小点火能测定仪、最低着火温度测定仪等探究粉尘质量浓度对最小点火能(MIE)、最低着火温度(... 详细信息

为研究高密度聚乙烯(HDPE)粉尘燃爆及其泄爆特性,通过结合热重(TG)和差示扫描量热(DSC)分析高密度聚乙烯燃爆机理,利用20 L球形爆炸测试系统、最小点火能测定仪、最低着火温度测定仪等探究粉尘质量浓度对最小点火能(MIE)、最低着火温度(MIT)、最大爆炸压力(P_(max))和爆炸指数(K_(st))的影响;在300 g/m^(3)爆炸浓度及以上时,分析高密度聚乙烯泄放特性并探究在不同质量浓度下的泄放火焰特征。研究结果表明:随着HDPE粉尘质量浓度增加,最大爆炸压力先增加后减小、最低着火温度和最小点火能先减小后增加;泄爆压力峰值随着HDPE粉尘泄爆膜层数增加而升高,随着泄爆口径的增大而下降;在质量浓度为300 g/m^(3)时,出现2次火焰长度较大值,且第2次泄放火焰更亮,燃烧面积更大;在质量浓度为400 g/m^(3)时,产生2次火焰。研究结果可为预防聚乙烯粉尘爆炸事故以及减小相应事故损失提供参考。

关键词：高密度聚乙烯(HDPE) 最小点火能最低着火温度最大爆炸压力爆炸指数泄爆压力泄放火焰

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高开启压力条件下玉米淀粉爆炸及其泄放特性研究

高开启压力条件下玉米淀粉爆炸及其泄放特性研究

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作者：王家祎西安科技大学

学位级别：硕士

粉尘爆炸给涉爆粉尘企业的安全生产带来了巨大的威胁,为了降低爆炸所带来的危害程度,泄放措施一直是最简便最有效的方式之一。因此,在现有的粉尘泄放研究基础上,对高开启压力条件下的粉尘泄放特性进行研究,可为涉爆粉尘企业生产过程中... 详细信息

粉尘爆炸给涉爆粉尘企业的安全生产带来了巨大的威胁,为了降低爆炸所带来的危害程度,泄放措施一直是最简便最有效的方式之一。因此,在现有的粉尘泄放研究基础上,对高开启压力条件下的粉尘泄放特性进行研究,可为涉爆粉尘企业生产过程中的爆炸防控工作提供指导。本文结合使用20L球形爆炸与泄放实验系统和专业粉尘爆炸模拟软件FLACS,对发生在球形容器内玉米淀粉的燃爆及其泄放过程进行实验与数值模拟,重点分析了在不同粉尘浓度与开启压力条件下,整个粉尘泄放过程中压力与火焰传播的特征变化规律。研究结果表明:密闭状态下,玉米淀粉的爆炸压力峰值随着粉尘浓度的增加先增大后逐渐下降,在最佳质量浓度600g/m3时达到最大爆炸压力6.28bar。在采用泄放措施后,容器内部的最大爆炸超压与最大爆炸温度都有显著的降低。沿着泄放方向,随着距泄爆口位移的增加,容器外部的超压峰值先增大后减小,存在一个位移区间,使得在此位移区间范围内,泄放超压峰值最大。在玉米淀粉浓度较低时(小于400g/m3)，随着浓度增加,容器内部的爆炸超压峰值逐渐增大;浓度较高时(大于900g/m3),随着浓度增加,超压峰值趋于稳定:浓度区间在400～900g/m3时,随着浓度的增加,超压峰值仅有小幅度上升,基本保持稳定;开启压力越大,容器内部的超压峰值越大。容器外部空间的温度峰值要比内部低,高温所能持续的时间也较短,且在泄放火焰的末端,随着距泄爆口位移的增加,火焰温度峰值呈现出快速下降的趋势;容器内部的温度峰值随着粉尘浓度的增加,在浓度为600g/m3迅速增大到最高,之后出现小幅度降低,而随着开启压力的增大,容器内部的燃爆温度峰值呈现出逐渐增高的趋势。在泄放方向上,泄爆口位置处的气流速度峰值最大,随着开启压力的增加逐渐增大,随着玉米淀粉浓度的增大,先增加后减小,在粉尘浓度为500g/m3时使得气流速度峰值最大。泄放火焰的传播可以分为两个阶段:压力与火焰共同进行泄放的第一传播阶段,以及压力泄放结束后,泄放火焰的第二传播阶段,火焰的第二传播阶段的时间比第一阶段要长。由于粉尘浓度与开启压力的相互作用,第二传播阶段会出现二次火焰,二次火焰的出现会明显加长整个火焰泄放过程的时间,使泄放火焰的长度变短,对整个泄放过程有重大影响,浓度的增加也会使火焰泄放过程的时间呈现出增大的趋势。火焰在容器内的传播速度远低于火焰泄放后的传播速度,火焰从泄爆口释放后，其传播速度在短时间内就迅速增大并取得峰值。

关键词：粉尘爆炸粉尘泄放粉尘浓度开启压力泄放压力泄放火焰火焰传播速率

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高静态动作压力下铝粉爆炸泄放行为研究

高静态动作压力下铝粉爆炸泄放行为研究

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作者：杨明瑞大连理工大学

学位级别：硕士

粉尘爆炸泄放作为爆炸危害防治的有效技术手段,广泛应用于具有潜在爆炸风险的工业生产设备中。随着相关行业发展,高压料仓,加氢反应器等小型化工单元以及高温高压加工工艺繁荣发展,如何在高动作压力下实现精准爆炸泄放成为亟待解决的科... 详细信息

粉尘爆炸泄放作为爆炸危害防治的有效技术手段,广泛应用于具有潜在爆炸风险的工业生产设备中。随着相关行业发展,高压料仓,加氢反应器等小型化工单元以及高温高压加工工艺繁荣发展,如何在高动作压力下实现精准爆炸泄放成为亟待解决的科学问题。前人研究大多针对动作压力低于0.1MPa的实验工况,主要关注泄放压力和火焰的变化规律,缺乏对泄放行为的量化研究,高动作压力粉尘爆炸泄放的工程计算方法尤为不足。基于此,本文以30μm铝粉为研究对象开展高动作压力(70 k Pa～280 k Pa)粉尘爆炸泄放研究,揭示静态动作压力、泄放面积和粉尘浓度对泄放行为的影响,建立泄放压力和泄放火焰尺寸的精确预测模型,并在此基础上提出了适用于高动作压力工况的泄放面积设计方法。主要结论如下:(1)在高动作压力泄放过程中,泄放火焰传播过程常分为两个阶段。在第一阶段,腔口附近高压泄放物出射后在腔口燃烧膨胀;而在第二阶段,腔口附近膨胀结束后,腔口燃烧粉尘云主要由后续泄放物推动继续向前传播。当粉尘浓度为400 g/m、600 g/m、800 g/m和1200 g/m时,最大火焰长度分别为0.98 m、1.44 m、1.40 m和1.84 m。动作压力,粉尘浓度与泄放面积总体上对泄放火焰长度、宽度增长都有促进作用。铝粉爆炸泄放腔内最大泄放压力和腔内升压速率均随动作压力上升而增大。当腔内粉尘浓度高于密闭爆炸最佳浓度时,泄放压力仍继续上升。(2)通过对泄放过程中能量损失分析计算,建立粉尘爆炸泄放压力预测模型,该模型可较好预测高静态动作压力下腔内爆炸泄放压力变化过程,精度高于现有设计标准。对模型结果进行分析,发现内能损失占总能量损失比例超过80%,是泄放过程主要能量损失形式。内能损失占总能量损失的比例与泄放过程的动作压力变化呈正相关,而与泄放面积变化呈负相关;在泄放过程中,状态参数的变化滞后于能量损失速率的变化,两者并不同步。基于以上分析提出适用于高动作压力平衡泄放设计的泄放面积设计方法,该方法考虑了腔内火焰传播的影响,设计结果得到实验结果的验证。(3)基于射流动力学分析,建立外场泄放火焰最大长度和最大宽度的预测模型,相比于现行标准,新方法综合考虑了各参量对火焰行为的影响,泄放火焰最大长度和最大宽度预测值与实验值均较为吻合。对于外场压力,标准EN 14491的预测结果与泄放面积呈正相关,与实验结果趋势一致,而标准NFPA 68则与实验结果相反。通过对实验结果的拟合,发现外部压力衰减与距离呈反比例关系,建议对标准EN 14491予以修正以获得更准确的外部压力预测。

关键词：粉尘爆炸泄放泄放火焰压力预测泄放面积

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