波纹型阻火器设计—课程设计学位论文.doc

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1、课程设计说明书   学生姓名:学号：学院:化工与环境学院 专业:安全工程 题目:波纹型阻火器设计（乙炔/空气）    2015年1月22日目录1绪论12机械阻火器22.1阻火器的工作原理22.2阻火器的种类32.3阻火器主要应用场所42.4阻火器特点43波纹型阻火器（乙炔/空气）设计53.1RZGB-1型波纹型阻火器53.2波纹型阻火器结构63.3阻火器结构设计73.4阻火器性能测试124课程设计总结13参考文献14附图附图 1绪论爆炸阻隔是一种利用隔爆装置将设备内发生的燃烧或爆炸火焰实施阻隔，使之无法通过管道传播

2、到其他设备中去的一种防爆技术措施。隔爆技术措施按作用机制不同，分为机械隔爆和化学隔爆两种类型，隔爆装置主要有工业阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔爆装置等几种类型。工业阻火器又分为机械阻火器、液封阻火器和料封阻火器等类型，主要用于阻隔燃烧和爆炸初期火焰蔓延；主动式隔爆装置通过传感器探到的爆炸信号实施制动；被动式隔爆装置则依靠爆炸波本身引发制动。本次设计产品为波纹型阻火器（乙炔/空气），为机械阻火器的一种。阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃、易爆物料的设备、管道、容器内，或者阻止火焰在设备和管道闻蔓延。乙炔极易发生

3、氧化爆炸，当乙炔气体浓度达到爆炸极限，遇到点火源，便可发生氧化爆炸。乙炔在空气中爆炸浓度范围极大为2.5～100%（体积），其爆炸危险性远大于氢气。同时乙炔爆炸所需点火能很低，约0.019mJ。此外乙炔具有分解爆炸特性，其分解过程不需要助燃剂氧气的参与。一旦局部气体过热使少量气体分解而波及剩余气体，短时间内气体急剧膨胀并且放出大量热量，最终导致爆炸发生[1]。故通过高效、经济的阻火器来阻止乙炔爆炸，或进行爆炸阻隔很有必要。142机械阻火器2.1阻火器的工作原理关于阻火器的工作原理，目前主要有两种观点：一种是基于传热

4、作用；一是器壁效应。（1）传热作用阻火器能够阻止火焰传播并迫使火焰熄灭。燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度，即着火点。低于着火点，燃烧就会停止[2]。依照这一原理，只要将可燃物的温度降到着火点以下，使火焰熄灭就可以阻止火焰的蔓延。阻火器是由许多细小的空隙和通道组成。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰流，由于通道或空隙的传热面积很大，火焰通过时立即进行热交换，温度降低极快。当火焰温度下降到一定温度时火焰便熄灭。在设计阻火器的内部阻火元件时尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积，强化传热，

5、使火焰温度尽快降低到着火点以下，达到阻止火焰蔓延的目的。根据英国罗贝尔对阻火器进行实验表明：传热作用对阻火器熄灭火焰不是主要的，而是器壁效应起主要作用。（2）器壁效应根据燃烧与爆炸连锁反应理论[2]，认为燃烧与爆炸现象的产生并不是分子直接作用的结果，而是受外来能源（热能、辐射能、电能、光能、化学反应能等）的激发，分子键受到破坏，产生具备反应能的分子（称为活化分子），这些活化分子在发生化学反应时，首先分裂出十分活跃而生命短促的自由基。化学反应就是靠这些自由基进行的。自由基与其他分子相撞，生成新的产物，同时也产生新的自

6、由基再继续与其他分子发生反应。当燃烧的可燃气体通过阻火元件的狭窄通道时，自由基与通道壁的碰撞几率增大，参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时，自由基与反应分子之间的碰撞几率随之减少，自由基与通道壁的碰撞几率增大，当自由基与通道壁的碰撞占主导地位，由于自由基数量急剧减少，当化学反应自由基销毁速率大于产生速率时，反应不能继续进行，当通道尺寸减少到一定程度时，这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件，火焰即被阻止，也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。14但是在大多数情况下，阻火器的传热效应和碰撞效应同时存在

7、。火焰发生淬熄的过程如图2-1所示,爆燃火焰在狭缝中淬熄主要是由于火焰面的化学反应放热与散热条件不匹配引起的。火焰以速度v进入狭缝时,火焰面内靠近狭缝冷壁处作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量,这相当于反应区的热量流向冷壁边界,从而当火焰面到达一定距离时,在壁面附近产生了熄灭层。随着火焰面的运动,熄灭层厚度不断增大,以至于自由基进入熄灭层内就被复合成分子并放出能量,而仅有少量自由基能穿透熄灭层与冷壁相撞。在后续进程中,火焰在该狭缝内完全淬熄。能使火焰发生淬熄的通道直径称为淬熄直径,用D来表示

8、。火焰在具有淬熄直径D的通道上传播到熄灭之前的那段距离称为淬熄长度,用L来表示。图2-1燃烧火焰淬熄原理[2]模型2.2阻火器的种类（1）按用途不同分类隔爆型：主要用于阻隔可燃物燃烧或爆炸火焰的传播，且能承受一定的爆炸压力的作用。耐烧型：主要用于阻止可燃物燃烧火焰的传播，且能承受一端时间的燃烧作用。阻爆轰型：主要用于阻止可燃物从爆燃向爆轰转变火焰的传播，且能