金属网型阻火器设计

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1、中北大学2008级课程设计说明书1引言防止爆炸甚至爆轰事故,把灾害控制在有限的范围内，把损失降到最低，需要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到其它设备中去。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。本课题通过了解机械阻火器的工作原理、主要应用场所、分类方法，金属网型阻火器的结构、工作原理，从而进一步学习金属网型阻火器的性能参数及其计算过程；最后，应用相关知识，设计乙炔/空气在标准燃烧速率下的金属网型阻火器。2阻火器相关知识2.1机械阻火器的工作原理大多数阻火器由能够通过气体的许多细小均匀的或不均匀的通道和孔隙的基体组成，这些通道和孔隙应

2、尽量小，小到能够通过火焰就行。这样，火焰进入阻火器内就被分成许多细小的火焰流，由于通道或孔隙传热面积相对增大，火焰通过管道壁时加速了热交换，使温度迅速下降到着火点以下而使火焰熄灭；另一方面，可燃气体在外界能源激发作用下，会因分子键受到破坏而产生活化分子，这些具有反应能力的活化分子发生化学反应时，首先分裂成自由基，这些自由基与反应分子碰撞几率随阻火器通道尺寸减小而下降，当通道尺寸减小到火焰最大熄灭直径时，这种器壁效应就阻止火焰继续传播。2.2机械阻火器的分类2.2.1根据阻火器的用途分类(1)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。(2)耐烧型：主要用于

3、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。第10页共10页中北大学2008级课程设计说明书（3）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，且能承受较大爆炸压力的作用。2.2.2.根据阻火器的结构型式分类（1）金属网型阻火器，由单层和多层网重叠起来。金属网型阻火器随着层数增加有效性也增大，但增加到一定层数之后效果并不加大。国内采用16-22目金属网，国外常用30-40目金属网。根据英国帕尔默(Palmer)试验除二硫化碳介质外，一般易燃性气体，金属网层数达到5层就能满足要求。再增加层数效果并无显著改进。一般单层金属网阻止火焰速度不大于14米/秒。(2)波纹型阻火器用

4、不锈钢，铜镍合金，铝或铝合金制成。但是用铝和铝合金，由于熔点低，同时与锈铁撞击易产生火花，因此用铝或铝合金，尚有许多异议。波纹型阻火层有两种型式。第一种型式由两个方向折成波纹形薄板材料组成。波纹的作用是分隔成层，并留有间隙，形成许多曲折的通道。另一种型式在两层波纹薄板之间加一层扁平的薄板，形成许多三角形的通道更利于熄灭火焰。这种型式的阻火器在国外广泛用于石油化工企业。(3)泡沫金属阻火器是用一种最新材料制成的泡沫金属，其结构同多细孔的泡个沫塑料相似，由多种金属制成。以镍/铬合金为主，铬的含量不少于15%、不大于40%,组成阻火器材质的密度不少于0.5克/厘米30其优点阻爆能力好，体积轻，便

5、于安装使用和置换。但是对于内部孔隙检查有困难，因此空隙达不到要求也不易检查，主要用干飞机上或石油化工系统。(4)平行板型阻火器顾名思义，阻火层是由薄的不锈钢板平行重叠而成，板上有许多细小的缝隙或许多细小孔隙。上下排列成许多平行的通道，板前有0.6毫米空隙。其主要优点是阻爆性能好，机械强度高并易于清洗、耐腐蚀。缺点是耐烧性差、重量大、成本高，一般制造成小型的，用于汽车和柴油机系统。(5)金属球型和砾石型阻火器利用金属颗粒或砾石堆积于容器之内，主要目的是利用颗粒之间的孔隙作为熄灭火焰的通道，并吸收大量热量。这种阻火器对于乙炔火焰阻爆效果比较好，其缺点阻力大、易阻塞、重量大，但是由于结构简单，便

6、于制造所以有些情况下也能被选用。第10页共10页中北大学2008级课程设计说明书2.3金属网型阻火器及其结构阻火层由单层或多层不锈钢丝或同丝网重叠制作而成,如下图2.1所示。阻火效果随金属网层增加而增强，但金属网层数增加到一定值后，阻火效果增强不在显著。金属网层数及阻火性能与金属网孔大小有关。一般来说，网孔较小的金属网要求层数相对较少，但金属网孔眼过小会因流体阻力增大而造成堵塞。目前，国内常用阻火器层金属网的网孔为16～22目，国外则多采用网孔为30目和40目的阻火层金属。图2.1金属网型阻火器金属网型阻火器主要由阻火器壳体、金属网层（阻火层）两部分组成。如下图2.2所示：图2.2金属网型

7、阻火器的结构第10页共10页中北大学2008级课程设计说明书3金属网型阻火器的性能参数及其计算过程3.1气体熄灭直径及其计算过程使火焰不能继续传播的阻火器最大通道直径称为气体熄灭直径。气体熄灭直径大小取决于气体种类，并直接关系到阻火器的阻火效能。在设计阻火器时，应根据可燃气体燃烧速度选取熄灭直径，这种估算方法对大多数饱和烃和易燃气体适用，但不适用燃烧速度更快的易燃气体。另外，由于乙炔气体具有许多不同于一般易燃气体的特性，