油料洞库坑道油气爆炸特征及规律的实验研究

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1、M田军事!【物I流油料洞库坑道油气爆炸特征及规律的实验研究文／李康宁杜扬梁建军摘要：通过实验对狭长通道q-油气爆炸波的传播特征及规律进行了研究。研究表明，在油气爆炸渡发展的过程q-，压力波、火焰波和流场湍流强度之间相互影响、相互作用．使空间内压强发展呈现出明显的特征分段，分别为缓慢燃烧段、湍流发展段、激化震荡段和阻尼震荡段。各段具有不同的特征，这些特征和规律的研究为阻爆抑爆技术的发展提供了依据。关键词：油气浓度；爆炸；压力波；火焰波；湍流；燃烧油料洞库是最重要的油料储存方式测试系统使用采样频率为100k的压阻的，E、F两点的压强变化可以反映空间之一，油料洞库油气爆炸规律和机理的式压力

2、传感器进行压强测量。两个测点内湍流强度持续增加过程中压力波的发研究是发展科学、有效的油库安全技术的位置布设：①第一个测点即E点布置展规律。和研究有关装备的基础，在此基础上进在距点火端端面640ram处的壁面上；②实验中，为了使油料在实验装置中一步发展油料洞库安全与防护工程技第二个测点即F点在另一端面中心位雾化成油蒸汽并且与装置中的氧气混合术，提高装备技术水平，对油气储运、石置。传感器应变片与管内壁保持齐平，无均匀，设计了油气混合物形成及循环系油化工等行业的事故防治有着非常重要明显凸凹。热电偶为铠装K型热电偶，用统，主要包括真空泵、加油系统和阀门。的作用。于测量环境温度，置于B点坑道长

3、度方使用真空泵循环约10分钟，静置2分油料洞库地下空间一般由狭长通道向的中心处，引爆前取出，以减小对爆炸钟，然后使用浓度检测仪分别在两端和空间和油罐容积空间组成。爆炸诱因常波的干扰。模拟坑道实验系统如图1所中部测量实际油气浓度，若三点测量浓常由狭长通道引入。另一方面，因为空间不0度差小于O．2％，则认为油气已混合均狭小，狭长通道通常成为阻爆抑爆的瓶匀。分别进行油气浓度为0．89％，1．1％，颈。本文通过研究不同浓度下油料洞库1．27％，1．32％，1．38％等多组浓度的试狭长通道中油气爆炸波传播特征及规验。试验在环境温度为16℃下进行，为了律，为发展地下洞库安全防爆阻爆技术消除温度对

4、试验的影响，每次试验后等’一-_，提供科学依据。同时，研究成果为诸如煤⋯待模拟坑道内的温度冷却至环境温度。矿坑道瓦斯爆炸以及其它地下储藏空间图1370x3000mm模拟坑道实验系统爆炸发生后，通过两个传感器测定两测通道气体爆炸提供借鉴。1模拟坑道；2点火器；3传感器E；4测温点；点的压强变化，进而对爆炸波、火焰波以1实验装置与实验设计5传感器F：6真空泵：7油气加注系统及湍流间的作用机理进行分析研究。实验装置主要由油气爆炸模拟坑实验采用能量为4—6J的化学点2．实验结果及分析道、红外分析仪、动态压力测试系统、热火头点火，点火位置在距端盖250mm处2．1不同浓度下两测点压强峰值和电偶

5、测温仪表、油气循环搅拌系统、油气坑道中心位置附近A点。由于模拟坑道残余浓度实验结果加注系统等组成。中无明显的凸凹点以及障碍物，因此空不同浓度下两测点压强峰值和残余模拟坑道为~p370x3000mm圆形钢间中的压强变化主要是压力波、火焰波浓度如表1所示。由实验数据可以看出，管，材料为Q235C，内壁光滑。动态压力以及空间流场的湍流强度相互作用引起随着油气浓度增加，爆炸波所产生的压106Chinastorage＆transportmagazine201000M田军事!【物】流(a)不同浓度下测点E的压强变化(b)不同浓度下测点F的压强变化图4不同浓度实验中两测点的压强变化p0a'a：2一

6、t(埘s)强对比图6实验2中湍流发展段E、F测点的压强对比段燃烧反应速度是由链化学反应速度和焰峰面局部压强、温度和燃烧速度不断波在往复震荡中也会逐渐消逝，均匀消湍流强度共同作用的结果。增加，燃烧所产生的压力波波速和振幅散于模拟坑道中。因此，在阻尼震荡段这一阶段中，压力波振幅很小，没有也跟着提高，即波峰速度大于波谷速度：(Iv)中，各测点的压强呈阻尼震荡态势，形成明显的波动，但是通道中心和壁面在压力波下降段穿越火焰峰面时，由于爆炸完成后残余油气浓度仍较高，约处的压强已经出现了较明显的差异，如压强快速降低，火焰峰面的温度和反应0_3％。图6所示。该阶段的时间跨度受油气浓速度也随之下降，产

7、生的压力波速度和3．结论度的影响较大，在不同的实验中出现了振幅都减小。因此在这一阶段中，呈现出本文通过实验，对模拟坑道中湍流较大差异，当油气浓度较小、接近爆炸下压力波上升段不断压缩、下降段不断拉连续发展情况下爆炸波的传播规律进行限时，几乎持续到爆炸完成，不会产生激伸的特性，当上升段压力波逐渐压缩到了研究。研究表明，在爆炸波发展的过程化震荡段，如图7所示为实验l浓度靠一个很薄的峰面时，就产生了激波，速度中，压力波、火焰波和流场湍流强度之间近爆炸下限临界点时的