合理地设计阻火器十分重要,阻火器设计公式
在易燃易爆气体储罐的进出口处,储罐上的呼吸阀和泄压安全阀出口处及其附近区域内常常含有一定量的易燃气体,这些气
体和空气混合在一起就可以形成局部燃烧甚至爆炸的环境。当遇到雷击、明火或其他各种偶然情况产生的点火因素时,就有
可能点燃局部预混气,并且火焰可能会沿着未燃预混气的分布方向传人储罐内,引起贮罐内部起火爆炸等灾难性事故。为了
阻止外部可能产生的火焰传人储罐造成危险,需要在储罐的相关位置。
安装储罐阻火器。对于可燃气体输送管道,由于其所输送的气体中没有氧化剂一般不会产生火焰。但在某些不可预料的特殊
条件下,例如年久失修或意外事故,有可能造成管道的破裂,进而有可能在下游管道中形成可燃气和空气的预混气。当该预
混气达到爆炸极限时就具备了回火和导致爆炸灾害的必要条件,国内外产生的此类事故较多。如果能在输送管道中的合适位
置安装管道阻火器,在很多情况下就可以有效地遏制这种事故的发生。总之,为了防止在非正常条件下火焰沿可燃气体的分
布方向传播,避免爆炸灾害的产生,工业上常使用阻火器这种安全装置。阻火器的作用是阻止爆燃或爆轰火焰通过,但不影
响气体通过。
阻火器设计:合理地设计阻火器十分重要,一个阻火器:能否有效地阻火主要取决于孔隙的大小、孔的长度(即阻火芯的厚度)
和爆炸火焰的传播度,工业上比较期望获得具有低流阻和高阻.性能的阻火器。本节针对目前普遍使用的波纹型阻火器对其设
计原则做了简要说明。阻火芯材料通常,阻火芯的材质应采用导热系数大、熔点高的、耐腐蚀性好的材料,通常采用不锈钢波
纹板。若采用铝或铜板当受到强大的回火压力时,阻火器容易变形甚至破裂,不能起到阻火作用。为此,阻火器应选用不锈钢波
纹板制造,这样具有一定的抗腐蚀性且不易变形,使用寿命长。
阻火器设计计算公式:目前,关于火焰在狭缝中的传播和熄灭的理论研究还相对较少,对于阻火器的设计多依赖于一般的经验公
式或半经验公式。波纹型阻火器所能阻止的最大爆燃火焰传播速度可按公式(1)计算:V=0.38aL/d2(1)式中,V为阻火器能够阻
止的最大火焰传播速度,a、L和d分别为有效面积比(即阻火层总面积与阻火层空隙面积之比)、阻火层厚度和阻火单元的当量直径。
但(1)式只能应用于爆燃火焰,对爆轰的情况误差较大,因为爆轰的能量传递方式为冲击波压缩,与爆燃火焰以热传导为主的能量
传递方式不同。类似地,对于丙烷一空气爆燃火焰的实验研究总结可得,阻爆燃型阻火器可以阻止的IIA类介质与空气混合物的最
大火焰传播速度可按公式(2)计算:V=6.833L/h2式中,V为阻火器能够阻止的最大火焰传播速度。L和h分别为阻火层的厚度和阻
火单元的高度,(2)式只在应用于丙烷一空气爆燃火焰时比较准确。美国Groth也在经过实验研究后得到了阻火层厚度与火焰速度及
熄灭直径的关系,即公式(3):L=2VrH2式中,V为火焰传播速度,L和rH分别为阻火层的厚度和熄灭的水力半径。公式(3)表明了火
焰速度和阻火层熄灭水力半径与阻火器所需厚度的关系。在这个厚度下,阻火器能阻止高速的火焰传播。由(1)(2)(3)式均可看出,
燃气火焰速度与阻火器的阻火层厚度成正比,与孔隙直径的平方成反比。以3寸阻爆燃型阻火器为例进行计算,测试介质为丙烷与
空气的混合气,为IIA类介质,根据表1介质的MESG值>0.9mm。根据国外某厂家的推荐尺寸,正三角形单元的高度取为0.8mm,
阻火芯厚度取为40mm,薄片
厚度取0.5mm。经粗略估算,当阻火芯外径为108mm时所有空隙面积之和约等于两端管道截面积,根据结构要求取阻火芯外径
为165mm。根据公式(1)计算得到该阻火器的最大阻火速度为380m/s,根据公式(2)计算得到该阻火器的最大阻火速度为427m/s。
由此可以看出该阻火器可以阻止爆燃火焰的通过。
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