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做座爆炸抑制系统冷却抑爆法

发布时间:2021-10-10 07:01:51 阅读: 来源:工程聚丙造粒厂家

爆炸抑制系统——冷却抑爆法

现在,我们再回过头来谈谈喷射液流与火焰的相互作用问题。液流与火焰接触后有三种可能发生的情况:①火焰的前锋面和后锋面均被扑灭,这意味着爆炸完全被抑制住;②只扑灭了火焰的前锋面而没有扑灭火焰的后锋面;③火焰的前后锋面均未被扑灭。显然,只有第一种情况才达到了预期的目的。但是,全苏化学工业安全技术利学研究所所进行的研究表明,不采用完全扑灭火焰的办法也能保证设备达到防爆的目的。这种新的防爆方法我们姑且称之为“冷却抑爆法”。冷却抑爆法的实质,是往被保护的设备内喷入雾状液体(一般为水),喷入速度要使燃烧产物尽管在火焰继续蔓延的情况下也能得以迅速冷却,以便设备内的压力不致有什么升高。与爆炸抑制法不同的是,冷却法的喷射过程不是在一个极短的时间里完成,而是持续数秒钟。喷入液体的总量与传统的自动抑爆系统几近相同。爆炸冷却系统的冷却液最好是采用水,因为水主要能以自身的蒸发把燃烧产物的热撤走。图1 试验容器中的爆炸压力变化曲线冷却抑爆法对喷水的要求是采取在爆炸结束时再打开喷雾装置来喷水的方法进行摸索试验后确定的。试验的实际结果可用图1加以说明。在图1中,列出了当时试验容器中的各种压力变化曲线。实线1是没有任何外加影响因素的爆炸曲线(试验容器在强度上要能经受住爆炸的全压)。喷雾装置是在t1瞬间即爆炸刚结束之时接通。接通后,压力即开始按曲线2比较明显地下降。把曲线2同曲线1加以比较,可以明显地看出喷入的水雾同灼热的燃烧产物相互作用的热效应。进一步改变喷入水量、喷雾细度、雾柱形状以及其他条件后,即可使压力如曲线3所表示的那样更急剧地下降。这时的喷水条件是最适宜的条件。试验表测力计的容量不应超过样品预测断裂载荷太多明,喷入细雾状的水,可使燃烧产物得以迅速冷却,使容器内的压力下降速度(曲线3)可以与爆炸时的压力最大增高速度(曲线1)相平衡。采用冷却抑爆法保护设备时,应当在爆炸发生后的前期尽可能早地即在t2的瞬间便把喷雾装置打开。这时容器里的压力变化如曲线4所示。尽管容器内的燃烧过程在t2这个时候不会中止,而是要继续进行到终了,即进行到所有的可燃混合物全部燃烧光,容器内的压力也不会有什么升高。细水雾对可燃混合物和火焰的影响固然是一个复杂的过程,但它的主要作用还是在于能使可燃混合物直到烧尽以前的燃烧产物得以迅速冷却。上面所介绍的选择冷却水喷射条件的试验方法,只是一种近似于实际条件的方法,因为喷入的水雾与蔓延的火焰相互作用时的实际条件和试验时的条件是有很大差异的。其所以有差异,除了实际条件下灼热的气体在体积上变化之外,还有两个相互矛盾的因素也使冷却降温过程复杂化了。首先,细水雾有一定的抑制作用,这可以降低燃烧的速度,但是,喷入水雾时,使可燃混合物产生了剧烈的湍动,这样又加剧了燃烧的进行。这样一来,最后的效果究竟如何也就很难一概而论了。例如,对于气体火焰来说,湍流作用可能是矛盾的主要方面,而对于粉尘来说,喷入的水雾却可使固体可燃物沉降下来,而且由于粉尘燃烧时火焰锋面的厚度更大,水雾对火焰的抑制作用更有效,因而最后产生的效果是使燃烧速度降低。与抑制爆炸法相比,冷却法的一个主要优点是,当爆炸发生后,喷水冷却的开始时间实际上可以远较抑制法开始动作的时间延后。这实质上等于降低了对爆炸传感器灵敏度的要求,因而也就大大提高了系统的抗干扰能力,避免了误动作的可能性。还有非常重用于测定材料的抗剪切才华要的一点是,采用冷却抑爆法时,由于可燃混合物聚氨酯长时间稳定性没问题本来就是要完全燃烧尽的,所以实际上也就完全排除了复燃(二次爆炸)的可能。此外,用水作为冷却剂,到处可取,价格低廉,氟里昂是无法与之相提并论的,更何况氟里昂与火焰作用后还会生成一些极为有毒的产物。冷却法的缺点是,它使容器里形成的压力比较低。如果燃烧反应是等量进行的话,那末只有在气体冷却不充分和一部分喷入的水蒸发时才会引起压力升高。比如,在容积10立方米容器内冷却“ВИТаН-2М”粉尘产生的爆炸时,容器内的压力只达到75千帕。而这样的压力升高在许多情况下是完全允许的。市场担心的多是原材料短缺的问题图2所示的喷淋器是往设备内喷射冷却液用的一种装置。喷淋器是由钢瓶6、密封膜2、3、9和喷头1组成。钢瓶四分之三的容积充以冷却液,其上正方借压缩气体(一般为氮气10造成约8兆帕的压力。当爆发管8引发后,密封膜2、3,然后密封膜9相继破裂,喷头1 随之下移而伸到设备10内,冷却液迅即呈细雾状被压入设备的内部空间。为了提高喷射的质量,在喷淋器的结构上考虑了冷却液可在喷头之前即与通过中心管5出来的压缩气进行混合搅拌。针形阀4供钢瓶充气用,压力计7用以检查钢瓶内的压力。喷淋器的惯性,即从向爆发管输入引发脉冲到冷却液开始流出之间的时间,实际上与爆炸

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