小型管道内气体燃烧火焰传播规律研究

论文摘要

火焰在小型管道内的传播规律，是安全技术领域的一项重要课题。为了发展和完善小型管道内火焰传播的学术研究，本文设计出相应的设备，并通过在实验设备上进行相应的实验来初步研究火焰的传播规律。本文查阅了国内外气体燃烧火焰传播的研究现状，探讨了火焰传播的机理与特点。以此为基础，该设备选用有机玻璃作为主体材料，它具有高透明度、易于加工等优点。经过验证，建成的设备能够满足实验的要求。通过实验，完成了对设备的验证以及对火焰传播规律的初步研究，结果表明：1、通过验证性实验，证明了实验设备确实满足实验的要求。2、对甲烷的爆炸上下限进行研究，甲烷在该设备上的爆炸下限为：5%；上限为16%，且与实验室其他装置相比，本装置在甲烷爆炸上下限的测量值更接近理论值。3、甲烷浓度对火焰传播速度有比较大的影响，当甲烷浓度在理想混合浓度（10%）时，火焰传播速度和最大爆炸压力最大。对于高活性的可燃气体，不建议在该实验装置上进行最大爆炸压力的实验。4、通过高速摄影仪对火焰传播的观察和对实验数据的后处理，火焰在该管道内传播呈现出跳跃性波动，但整体呈加速趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 2 预混气体爆炸和火焰传播的相关理论
• 2.1 气体爆炸传播理论
• 2.1.1 气体热爆炸理论
• 2.1.2 气体链锁爆炸理论
• 2.2 预混火焰传播的相关理论
• 2.2.1 预混火焰
• 2.2.2 管道中层流火焰传播及其理论
• 2.2.3 湍流火焰传播理论
• 2.3 火焰加速理论
• 2.3.1 湍流化理论
• 2.3.2 前驱压力波作用理论
• 2.3.3 气体燃烧和燃烧过程的相互作用理论
• 3 实验装置设计
• 3.1 材料的选择
• 3.2 主体结构设计
• 3.2.1 管道尺寸
• 3.2.2 设计压力的确定
• 3.2.3 管道壁厚计算
• 3.3 附属装置设计
• 3.3.1 电极装置设计
• 3.3.2 测压装置的设计
• 3.3.3 支架设计
• 3.3.4 泄放装置设计
• 3.3.5 有机玻璃管整体装置设计图
• 3.4 有机玻璃管整体的实物图
• 4 实验研究
• 4.1 调试及校验实验
• 4.1.1 抽真空试验
• 4.1.2 空载实验
• 4.2 有机玻璃管实验研究
• 4.2.1 甲烷燃烧爆炸上下限实验研究
• 4.2.2 最大爆炸压力随甲烷浓度变化的实验研究
• 4.2.3 管道内火焰燃烧传播规律的简单实验研究
• 5 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢