水平管道内甲烷爆炸压力传播实验

借助自行研制的瓦斯爆炸水平管道模拟巷道,通过实验研究低浓度瓦斯爆炸特征参数及爆炸压力在水平管道内的传播规律。结果表明：爆炸极限范围内的甲烷气体,在燃爆腔体内（点火段附近）爆炸超压随甲烷浓度的增大呈先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9．4％时,爆炸压力最大,为0．165670MPa,对应时间为76．8ms。在燃爆腔体一扩散管路内,气体爆炸压力峰值呈波动性变化;距点火段3600mm处、体积分数为9．4％的甲烷气体爆炸压力最大,爆炸超压为0．181228MPa。实验中甲烷爆炸超压的体积分数为9．4％。该研究为管道及煤矿巷道瓦斯爆炸事故分析提供了参考。     

炸药在密闭空间中爆炸超压测试与分析

摘 要：为了研究炸药在密闭空间中爆炸超压特性,将TNT作为典型炸药,在容积为500L的密闭爆炸罐中进行空中爆炸试验,测量了爆炸罐内超压随时间的变化曲线,提出了准静压形成时间的概念。结果表明,密闭空间中的超压是由冲击波超压和准静压组成,试验药量增大,冲击波峰值超压和准静压增大,准静压形成时间减小;传感器位于管道中将无法测量冲击波峰值超压,但是能够准确地测量准静压;环境中的氧气量增大,准静压增大,说明爆轰产物发生了后燃烧,提高环境中的氧气含量能够提高爆轰产物反应率。     

空气低温氧化原油产出气的爆炸极限研究

设计了可燃性气体的爆炸极限测定装置,通过测定其安全性和准确性均符合本实验要求。空气与原油在油藏温度和一定压力下,低温氧化后得到CO、CH4、CO2等气体,根据该产出气的组成配制模拟混合气体,研究其爆炸情况,通过人工配制,对原油低温氧化后产出气中各组分比例进行调节,研究测定了不同压力和温度条件下的被测气体爆炸极限以及最高允许氧含量。结果表明：按照产出气组分比例配制的混合气体,不会在油藏条件下发生爆炸;爆炸极限和最高允许氧含量随温度和压力条件改变而改变,高温低压条件易使混合气体发生爆炸,而低温高压条件混合气体不易发生爆炸;二氧化碳对混合气体的爆炸有一定的抑制作用。     

甲烷爆炸后体系的温度与压力

利用公式ΔU=-0.1196 n/λ.计算了不同浓度的甲烷爆炸后体系的温度,进而计算了爆炸产生的压力.当甲烷在空气中的浓度达到爆炸反应的下限浓度5.3%时,爆炸后体系的温度为1232 K,最高压力为4.13 atm.当甲烷在空气中的浓度达到9.5%时(甲烷与空气中的氧气完全反应),爆炸后体系的温度为1815 K,最高压力为6.09 atm.     

MTP与DMTO工艺技术比较

1工艺路线与产品1.1 DMTO的工艺路线与产品DMTO(甲醇制烯烃)技术由中科院大连化学物理研究所开发,联合了洛阳设计院进行工程化的设计。该工艺反应类型为流化床反应。反应条件为:反应温度400-550℃,反应压力0.1-0.3MPa。工艺流程为:进料甲醇经加热达到350℃后进入MTO流化床反应器进行反应,生成C2-C5的烯烃混合物进入急冷塔冷却,烃类混合气体经分离工段分离出燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、LPG及C5杂油;出口气体并入MTO反应气出口气中;催化剂部分引入再生器连续再生     

内爆炸荷载下钢管的动力响应特性

输油管道在服役过程中由于各种因素形成缺陷,遭遇明火极有可能发生爆炸。为研究内爆炸荷载作用下钢管的动力响应规律,采用不同剂量的乳化炸药对封闭钢管进行内爆炸荷载试验,试验中通过沿管壁布置超压和加速度传感器及应变片的方式测量管壁的动力响应。试验结果表明:钢管在内爆炸荷载作用下,应变、超压和加速度迅速达到峰值,但下降速度不同;同一位置处的应变,随着与轴向角度的增加,应变逐渐增大;随着炸药量的增加,超压衰减率逐渐增大,加速度增加速率逐渐减小;根据超压数据,拟合密闭空间中超压峰值计算公式,与实测值基本吻合,可为预估密闭空间中超压峰值提供参考。     

基于定容燃烧弹的不同初始压力甲烷爆炸特性研究

在工业生产现场中存在各种储罐,特别是在天然气柱罐区,天然气爆炸冲击波产生抛射物碎片形成多米诺骨牌效应。本文利用定容燃烧弹爆炸实验装置,通过设置不同初始压力、甲烷浓度条件,对不同初始压力下不同浓度甲烷爆炸特性进行了实验研究,结果表明初始压力增大,使甲烷-空气混合气的最大爆炸压力增大,爆炸危险性增加,初始压力对低浓度甲烷爆炸的最大压力影响最大;当量比浓度与爆炸下限之间的混合气体在初始压力增加时的正反馈效应,使当量比浓度与爆炸下限之间混合气体最大爆炸压力的增幅较当量比浓度与爆炸上限之间的增幅大,即当量比浓度与爆炸下限之间的混合气体较当量比浓度与爆炸上限之间的混合气体对初始压力更敏感。分析初始压力对甲烷爆炸传播的影响,对降低罐区甲烷爆炸事故的严重程度具有指导意义。     

开敞空间可燃气云爆炸数值模拟研究

基于流体力学控制方程组、Realizable湍流方程和Eddy-Dissipation燃烧模型,建立了可燃气云爆燃的理论模型,对半径为0.5 m的半球形乙炔-空气预混爆炸进行了三维数值模拟,并采用了密度基耦合求解器进行了数值求解.选取了乙炔质量分数分别为5.3%、10.4%、13.3%和15.4%的预混气体,并得到不同质量分数的混合气云爆炸超压沿时间与空间的分布,模拟得到最大爆炸压力与实验结果吻合良好,最大相对偏差为13.79%;在气云爆炸初期,爆炸压力急剧增加,达到最大爆炸压力,在短期内有周期性的超压波不断向外扩散,且当气体浓度处于最危险质量分数时,产生的爆炸压力最大.在工业生产中,应尽量避免气体浓度达到其最危险质量分数,从而预防事故的发生.     

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

 在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。     

丙烷热裂解反应机理及路径的研究

首先利用Materials Studio（MS）模拟计算得到的丙烷结构数据得到了丙烷热裂解最有可能发生的14个自由基一次反应,并获得其动力学与热力学参数,通过与已有的文献数据进行对比以及已有的烃类热裂解规律验证了MS软件计算结果的正确性;进而运用稳态过程中自由基生成与消耗速率相等的方法,对丙烷热裂解可能发生的一次反应不同路径进行了推导和计算,得到了生成乙烯和丙烯各路径的动力学参数,并预测得到了乙烯与丙烯的比例,该结果与文献中的实验结果吻合良好。     

少量乙烯对甲烷爆炸危险性及反应历程的影响

工业生产中可燃气体爆炸往往是多元可燃气体在空气中的爆炸,而乙烯作为活性非常高的可燃性气体,对甲烷爆炸的危险性有很大影响,为了进一步考察乙烯影响CH4爆炸的规律,采用标准的可燃气体爆炸极限测试装置,分析了含有不同浓度C_2H_4时,CH_4在空气中的爆炸极限;并基于密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31G水平下对相关基元反应进行定量分析,计算出相应热力学数据,然后用反应内禀坐标法验证反应路径,结合反应动力学来分析C2H4对甲烷爆炸反应历程的影响。结果表明:少量C_2H_4可使甲烷爆炸上限和下限均有所下降,且爆炸下限下降更明显,爆炸危险度F值增大;C2H4裂解过程中的·C2H3与O2反应生成爆炸链反应的中间产物CH_2O,增加了CH_4爆炸链分支反应;C_2H_4的存在增加了链反应所需的中间产物,提高了整个反应体系活化中心浓度,促进了甲烷爆炸;计算结果从微观角度很好地解释了实验结果,得出了C_2H_4/CH4混合体系16步简化反应机理。     

爆炸作用下薄壁柱壳结构动力响应实验研究

为获得薄壁圆柱壳结构在可燃气体爆炸作用下的动力响应特性,该文进行了乙炔/空气混合气体爆炸冲击波对缩比薄壁柱壳模型的冲击实验,测得模型壁面的超压荷载、动态应变和振动加速度时程曲线。通过对时程曲线的变化特征分析,研究了爆炸荷载作用下薄壁柱壳结构的响应特性及其破坏机理。实验结果表明,在爆炸荷载作用下,正反射迎爆区域壁面超压和应变峰值始终最高;柱壳模型抵抗变形破坏的能力与其径高比D/H有关,径高比接近1的模型抵抗变形破坏的能力较强;柱壳模型内部液体能够吸收和耗散爆炸冲击能量。     

不同气体环境对液固混合FAE爆炸能量的影响研究

为了研究不同气体环境对液固混合FAE爆炸能量的影响,利用爆热量热计和密闭爆炸容器,分别在真空、空气和纯氧三种条件下,测定了液固混合FAE的爆热和准静态压力。结果表明：爆热和准静态压力的大小符合如下顺序：纯氧＞空气＞真空,即随着环境中氧气含量的增加,试样的氧化完全性更高,且释放出更多的能量;同时,通过对试验数据进行分析,拟合得到了准静态压力与试样爆炸释放能量的关系,即：试样的能量与准静态压力近似呈现线性关系,并满足 的关系式。     

不同气体环境对液固混合燃料空气炸药爆炸能量的影响研究

为了研究不同气体环境对液固混合燃料空气炸药(FAE)爆炸能量的影响,利用爆热量热计和密闭爆炸容器,分别在真空、空气和纯氧三种条件下,测定了液固混合FAE的爆热和准静态压力。结果表明:爆热和准静态压力的大小符合如下顺序:纯氧空气真空,即随着环境中氧气含量的增加,试样的氧化完全性更高,且释放出更多的能量;同时,通过对试验数据进行分析,拟合得到了准静态压力与试样爆炸释放能量的关系,即:试样的能量与准静态压力近似呈现线性关系,并满足Δpqs=0.18+0.52ΔQ的关系式。     

密闭巷道内瓦斯爆炸超压场的数值模拟研究

应用计算流体动力学软件AutoreaGas定量研究了截面为3 m×3 m、长25 m的一段密闭巷道中瓦斯爆炸超压场. 通过数值模拟手段分析了障碍物的形状和大小对密闭巷道中瓦斯爆炸超压的影响,确定了形成最大爆炸超压时巷道内的最佳阻塞比,并在最佳阻塞比的障碍物填装条件下,研究了不同瓦斯浓度对爆炸超压的影响. 结果表明,瓦斯空气混合物爆炸超压随着阻塞比的增大呈现先增大后减小的趋势,在7.5%、8.5%、9.5%、10.5%、11.5% 5种瓦斯浓度下,爆炸超压随着浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当阻塞比为26.6%时,爆炸超压在9.5%时达到峰值.     

抑爆位置对连通容器甲烷空气混合气体爆炸的影响

以甲烷-空气混合物作为研究气体,用两个不同尺寸的球形容器和三段管道组合成不同结构的连通容器,进行多次爆炸实验,对比分析不同抑爆位置条件下球形容器与管道末端的最大爆炸压力与最大爆炸压力上升速率。结果表明:抑爆位置对连通容器混合气体爆炸产生一定影响;连通容器的最佳抑爆位置与管道长度有一定的关系;对于球形容器与一段管或两段管构成的连通容器中,抑爆位置对气体爆炸影响不大;对于两个球形容器与三段管构成的连通容器中,抑爆位置对连通容器混合气体爆炸影响较大,在管道中后段加入丝网结构抑爆效果最佳。在实际生产设计中,应根据具体应用条件和要求,全面考虑选用最佳的抑爆位置。     

干气密封在液态烃泵上的应用

在现代石油化工工业中，常用离心泵来输送各种饱和液化石油气体，如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、液氨等。这些液化气绝大多数属于易燃、易爆的危险介质，一旦大量泄漏到环境中，将带来极大的安全隐患，对生产装置的安全造成严重的威胁。因此，这类液态烃泵轴封的可靠性和密封性在很大程度上决定了泵是否能可靠、稳定、安全地运行。     

预混气体爆炸超压实验研究

对预混气体在圆形管道内的爆炸过程进行了实验研究,根据实验结果将超压的变化过程分为4个阶段.前驱冲击波阶段超压上升曲线比较规则,且压力上升速率逐渐增加,离点火处越远压力上升速率增加得越快.介绍了最大超压在时间和空间上的变化规律.尽管二次超压的峰值相对较小,但作用时间长,且有些二次超压过程中的超压上升幅度甚至超过了某些爆炸环境下的最大超压值.对爆燃转爆轰过程(DDT)进行了初步研究,实验能够记录爆燃转爆轰这种快速转变的过程.建议在设计非密闭的管道或矿道时要充分考虑二次超压的破坏作用和高活性可燃气体的影响.     

贮油罐的爆炸模拟试验

对大型贮油罐爆炸的危险性进行室内模拟试验。用乙炔/空气和液化石油气/空气作为模拟气体。将满罐充气和半罐充气点火爆炸,与不同药量的TNT炸药在罐中爆炸作对比,从而确定模拟气体爆炸气体TNT当量值。同时测定模拟防火墙位置上平均迎面、侧面和背面超压值。结果表明1×10~4m~3贮油罐爆炸时其威力量级为588kgTNT当量;满罐充气爆炸时,模拟防火墙上载荷为9.5kPa。本文对实际贮油罐爆炸威力进行了估算,其量级与实际结果相一致。     

玻璃窗泄爆下室内燃气爆炸荷载规律试验研究

建立了一套野外试验系统,设计了19组试验工况,分别研究了室内燃气浓度、泄爆窗玻璃破坏强度及面积对室内燃气爆炸荷载的影响,得到了玻璃窗泄爆条件下室内燃气爆炸的荷载特性和变化规律。试验研究结果表明：甲烷浓度在7.5%~10.5%时,室内燃气爆炸产生两个压力峰值,并引起声振不稳定燃烧,形成远大于第一个压力峰值的第二压力峰值;甲烷浓度较高时,声振现象不容易出现,只产生一个压力峰值,其大小仅与泄爆口封闭物有关;当甲烷气体浓度为9.5%时,燃气爆炸反应最剧烈,第一个压力峰值和声振压力峰值均为最大;提高泄爆窗玻璃破坏强度,会导致爆炸荷载的第一个压力峰值增大;增加泄爆窗面积,会使第一个压力峰值略微降低,但第二个的声振压力峰值则会大幅降低。研究结果有利于了解玻璃窗泄爆条件下室内燃气爆炸荷载规律和作用机理,并对进一步研究燃气爆炸荷载下结构的动力响应和破坏形态具有实际意义。