波紋型阻火器設(shè)計課程設(shè)計

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1、課程設(shè)計說明書???學(xué)生姓名:學(xué)號：學(xué)院:化工與環(huán)境學(xué)院?專業(yè):安全工程?題目:波紋型阻火器設(shè)計（乙炔/空氣）????2015年1月22日目錄1緒論12機(jī)械阻火器22.1阻火器的工作原理22.2阻火器的種類32.3阻火器主要應(yīng)用場所42.4阻火器特點43波紋型阻火器（乙炔/空氣）設(shè)計53.1RZGB-1型波紋型阻火器53.2波紋型阻火器結(jié)構(gòu)63.3阻火器結(jié)構(gòu)設(shè)計73.4阻火器性能測試124課程設(shè)計總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附圖附圖?1緒論爆炸阻隔是一種利用隔爆裝置將設(shè)備內(nèi)發(fā)生的燃燒或爆炸火焰實施阻隔，使之無法通過管道傳播到其他設(shè)備中去的一種防爆技術(shù)措施。隔爆技術(shù)措施按作用機(jī)制不同，

2、分為機(jī)械隔爆和化學(xué)隔爆兩種類型，隔爆裝置主要有工業(yè)阻火器、主動式隔爆裝置和被動式隔爆裝置等幾種類型。工業(yè)阻火器又分為機(jī)械阻火器、液封阻火器和料封阻火器等類型，主要用于阻隔燃燒和爆炸初期火焰蔓延；主動式隔爆裝置通過傳感器探到的爆炸信號實施制動；被動式隔爆裝置則依靠爆炸波本身引發(fā)制動。本次設(shè)計產(chǎn)品為波紋型阻火器（乙炔/空氣），為機(jī)械阻火器的一種。阻火器的作用是防止外部火焰竄入存有易燃、易爆物料的設(shè)備、管道、容器內(nèi)，或者阻止火焰在設(shè)備和管道聞蔓延。乙炔極易發(fā)生氧化爆炸，當(dāng)乙炔氣體濃度達(dá)到爆炸極限，遇到點火源，便可發(fā)生氧化爆炸。乙炔在空氣中爆炸濃度范圍極大為2.5～100%（體積），

3、其爆炸危險性遠(yuǎn)大于氫氣。同時乙炔爆炸所需點火能很低，約0.019mJ。此外乙炔具有分解爆炸特性，其分解過程不需要助燃劑氧氣的參與。一旦局部氣體過熱使少量氣體分解而波及剩余氣體，短時間內(nèi)氣體急劇膨脹并且放出大量熱量，最終導(dǎo)致爆炸發(fā)生[1]。故通過高效、經(jīng)濟(jì)的阻火器來阻止乙炔爆炸，或進(jìn)行爆炸阻隔很有必要。142機(jī)械阻火器2.1阻火器的工作原理關(guān)于阻火器的工作原理，目前主要有兩種觀點：一種是基于傳熱作用；一是器壁效應(yīng)。（1）傳熱作用阻火器能夠阻止火焰?zhèn)鞑ゲ⑵仁够鹧嫦?。燃燒所需要的必要條件之一就是要達(dá)到一定的溫度，即著火點。低于著火點，燃燒就會停止[2]。依照這一原理，只要將可燃物

4、的溫度降到著火點以下，使火焰熄滅就可以阻止火焰的蔓延。阻火器是由許多細(xì)小的空隙和通道組成。當(dāng)火焰通過阻火元件的許多細(xì)小通道之后將變成若干細(xì)小的火焰流，由于通道或空隙的傳熱面積很大，火焰通過時立即進(jìn)行熱交換，溫度降低極快。當(dāng)火焰溫度下降到一定溫度時火焰便熄滅。在設(shè)計阻火器的內(nèi)部阻火元件時盡可能擴(kuò)大細(xì)小火焰和通道壁的接觸面積，強(qiáng)化傳熱，使火焰溫度盡快降低到著火點以下，達(dá)到阻止火焰蔓延的目的。根據(jù)英國羅貝爾對阻火器進(jìn)行實驗表明：傳熱作用對阻火器熄滅火焰不是主要的，而是器壁效應(yīng)起主要作用。（2）器壁效應(yīng)根據(jù)燃燒與爆炸連鎖反應(yīng)理論[2]，認(rèn)為燃燒與爆炸現(xiàn)象的產(chǎn)生并不是分子直接作用的結(jié)果

5、，而是受外來能源（熱能、輻射能、電能、光能、化學(xué)反應(yīng)能等）的激發(fā)，分子鍵受到破壞，產(chǎn)生具備反應(yīng)能的分子（稱為活化分子），這些活化分子在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，首先分裂出十分活躍而生命短促的自由基。化學(xué)反應(yīng)就是靠這些自由基進(jìn)行的。自由基與其他分子相撞，生成新的產(chǎn)物，同時也產(chǎn)生新的自由基再繼續(xù)與其他分子發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)燃燒的可燃?xì)怏w通過阻火元件的狹窄通道時，自由基與通道壁的碰撞幾率增大，參加反應(yīng)的自由基減少。當(dāng)阻火器的通道窄到一定程度時，自由基與反應(yīng)分子之間的碰撞幾率隨之減少，自由基與通道壁的碰撞幾率增大，當(dāng)自由基與通道壁的碰撞占主導(dǎo)地位，由于自由基數(shù)量急劇減少，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)自由基銷毀速率大于

6、產(chǎn)生速率時，反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)通道尺寸減少到一定程度時，這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)傳播的條件，火焰即被阻止，也即燃燒反應(yīng)不能通過阻火器繼續(xù)傳播。14但是在大多數(shù)情況下，阻火器的傳熱效應(yīng)和碰撞效應(yīng)同時存在?；鹧姘l(fā)生淬熄的過程如圖2-1所示,爆燃火焰在狹縫中淬熄主要是由于火焰面的化學(xué)反應(yīng)放熱與散熱條件不匹配引起的?；鹧嬉运俣葀進(jìn)入狹縫時,火焰面內(nèi)靠近狹縫冷壁處作為化學(xué)反應(yīng)活化中心的自由基和自由原子與冷壁相碰撞放出其能量,這相當(dāng)于反應(yīng)區(qū)的熱量流向冷壁邊界,從而當(dāng)火焰面到達(dá)一定距離時,在壁面附近產(chǎn)生了熄滅層。隨著火焰面的運(yùn)動,熄滅層厚度不斷增大,以至于自由基進(jìn)入熄滅層內(nèi)就被復(fù)

7、合成分子并放出能量,而僅有少量自由基能穿透熄滅層與冷壁相撞。在后續(xù)進(jìn)程中,火焰在該狹縫內(nèi)完全淬熄。能使火焰發(fā)生淬熄的通道直徑稱為淬熄直徑,用D來表示。火焰在具有淬熄直徑D的通道上傳播到熄滅之前的那段距離稱為淬熄長度,用L來表示。圖2-1燃燒火焰淬熄原理[2]模型2.2阻火器的種類（1）按用途不同分類隔爆型：主要用于阻隔可燃物燃燒或爆炸火焰的傳播，且能承受一定的爆炸壓力的作用。耐燒型：主要用于阻止可燃物燃燒火焰的傳播，且能承受一端時間的燃燒作用。阻爆轟型：主要用于阻止可燃物從爆燃向爆轟轉(zhuǎn)變火焰的傳播，且能