阻火器阻火性能的影響因素

1.     引言阻火器是裝置運行過程中發(fā)生火災(zāi)等意外情況下阻止火焰向源頭傳播的安全裝置，廣泛應(yīng)用于儲罐、管道、排風(fēng)、火炬等系統(tǒng)。作為阻止災(zāi)害發(fā)生的道安全屏障，其阻火性能至關(guān)重要。火焰與流動的相互作用，涉及火焰結(jié)構(gòu)、火焰?zhèn)鞑ァ⒒鹧娌环€(wěn)定性等基本環(huán)節(jié)，因此一直是燃燒研究的重點課題之一。在工業(yè)災(zāi)害中，壓力波作用于火焰會進一步加快燃燒速度，同時火焰會失穩(wěn)而誘發(fā)湍流，甚至可能出現(xiàn)燃燒轉(zhuǎn)爆轟現(xiàn)象。管道內(nèi)火焰?zhèn)鞑ミ^程是一個加速、加壓的燃燒爆炸過程，所造成的危害極大。管道波紋阻火器作為一類安全設(shè)備，其核心部件阻火單元允許介質(zhì)流通，阻止火焰?zhèn)鞑ァ鴥?nèi)外不少學(xué)者研究了爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣取毫ψ兓群暧^參數(shù)，也研究了火焰陣面結(jié)構(gòu)特性及其影響因素等微觀特性，多作為實驗室課題對管道內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律進行研究，對于阻火器產(chǎn)品的阻火性能和測試試驗方法研究很少。本文將從火焰速度和爆炸壓力對阻火器阻火性能進行試驗研究。

2.    阻火器阻火機理

對于阻火器的工作原理，目前主要有兩種觀點：一種認為壁面?zhèn)鳠嶙饔檬亲杌鹌髂軌蜃杌鸬闹饕颍硪环N則認為器壁效應(yīng)對火焰的熄滅影響很大。

（1）傳熱作用

阻火器能夠阻止火焰繼續(xù)傳播并迫使火焰熄滅的因素之一是傳熱作用。我們知道，阻火器是由許多細小通道或孔隙組成的，當火焰進入這些細小通道后就形成許多細小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積很大，火焰通過通道壁進行熱交換后，溫度下降，到一定程度時火焰即被熄滅。

（2）器壁效應(yīng)

根據(jù)燃燒與爆炸連鎖的反應(yīng)理論，認為燃燒與爆炸現(xiàn)象不是分子間直接作用的結(jié)果，而是在外來能源（熱能、輻射能、電能、化學(xué)反應(yīng)能等）的激發(fā)下，使分子鍵受到破壞，產(chǎn)生具備反應(yīng)能力的分子（稱為活性分子），這些具有反應(yīng)能力的分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，首先分裂為十分活潑而壽命短促的自由基。這樣自由基又消耗又生成如此不斷地進行下去。已知可燃氣體自行燃燒的條件是：新產(chǎn)生的自由基數(shù)等于或大于消失的自由基數(shù)。當然，自行燃燒與反應(yīng)系統(tǒng)的條件有關(guān)，如溫度、壓力、氣體濃度、容器的大小和材質(zhì)等。隨著阻火器通道尺寸的減小，自由基與反應(yīng)分子之間碰撞幾率隨之減少，而自由基與通道壁的碰撞幾率反而增加，這樣就促使自由基反應(yīng)降低，當通道尺寸減小到某一數(shù)值時，這種器壁效應(yīng)造成了火焰不能繼續(xù)進行的條件，火焰即被阻止。

不同試驗條件下，火焰淬熄的原因可能不同，但就爆燃火焰在通道中傳播而言，一般認為壁面?zhèn)鳠崾腔鹧嫦绲闹饕颉?/p>