连通容器内预混气体爆炸过程的实验研究

对连通容器内预混气体爆炸过程进行实验研究,具有重要的科研和实用价值.本文通过实验室内自制的实验仪器,详细研究了不同的点火位置、初始压力、初始浓度对连通容器内预混气体爆炸压力的影响.得出了在大容器中点火,会引起更大的爆炸压力.压力上升速率也增大很快;初始浓度对连通容器内预混气体爆炸的影响基本与单个容器中的影响一致.当初始压力增大时,连通容器的爆炸压力也随着一起增大,而且小容器比大容器增加更快.因而,在工业中,最有效的方法是隔爆,在容器和管道接口设置隔离装置,使爆炸不能通过管道传播.     

初始压力对连通容器甲烷-空气混合物泄爆压力的影响

建立球形容器与管道、2个球形容器与管道组成的2种形式的连通容器试验装置,研究初始压力对连通容器甲烷-空气混合物泄爆压力的影响。结果表明:连通容器内泄爆超压随初始压力增加而增大,并与初始压力近似成线性关系;对于2个球形容器与管道组成的连通容器,起爆容器的泄爆超压始终小于传爆容器;泄爆方式和点火方式对连通容器泄爆超压有较大影响,大容器点火时,2个容器的泄爆压力差随初始压力增加而增大,但小容器点火时,2个容器的泄爆压力差随初始压力的增加变化较小;初始压力对不同结构和尺寸的连通容器的泄爆压力的影响不同,当令初始压力对大容器点火时,小容器内泄爆压力受影响最大,而当对单球形容器与管道组成的连通容器的小容器点火时,小容器内泄爆压力受影响最小。     

加氢站用45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验模拟*

为研究加氢站用高压储氢容器在火灾下的安全性能,采用计算流体力学（CFD）方法对45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验过程进行模拟研究,结合气瓶火烧试验,分析高压储氢容器火灾下的热响应过程,研究不同因素对储氢容器压力泄放装置动作时间的影响。结果表明:613 s以内试验压力与模拟数据的最大相对误差为3.9%,模型误差在可接受范围;不同充装介质对安全泄放装置动作时间影响不大;不同充装压力对容器内介质压升速率影响较大,充装水平较高时压力泄放装置更快动作,较低的充装压力下容器内介质温升较快;不同环境温度对介质温升影响较小。     

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。     

基于查表插值算法的高压CO2管道泄漏瞬态特性数值模拟

为准确高效地模拟高压CO₂管道泄漏的瞬态特性，基于Fluent仿真平台，利用用户自定义真实气体模型(User Defined Real Gas Model, UDRGM)和用户自定义函数(User Defined Function, UDF),结合查表法和双线性插值法建立CO₂的真实气体模型，并将压力驱动的Lee模型通过用户自定义函数嵌入Fluent求解器来模拟CO₂的非平衡相变过程，建立了高压CO₂管道泄漏的非平衡相变数值模型。通过与Botros等的试验数据进行对比分析，验证了该模型的准确性。在此基础上，对比了上述模拟方法与编译S-W(Span-Wagner)状态方程模拟方法的精度和效率，最后使用本模型研究了不同初始压力对高压CO₂管道泄漏瞬态特性的影响。结果表明：两种模拟方法精度接近，最大相差为7.37%,但提出的模拟方法效率明显优于编译S-W状态方程的模拟方法，计算时间相较缩短约86.9%;初始压力为11.27 MPa的最大总出口质量流量比4.36 MPa的大7.24 k...     

基于可靠性研究的内压薄壁容器两个重要系数

应用应力-强度干涉模型,建立了确定钢制内压薄壁容器安全系数与试验压力系数的方法;根据钢制内压薄壁容器静强度在不同操作时的最小许用可靠度系数,研究了其安全系数与试验压力系数的关系。研究表明:①屈服与抗拉安全系数应分别不小于1.45与1.70;②试验压力系数在气压试验与液压试验时应分别不大于1.10与1.25。     

高压水射流系统动态特性试验研究

阐述了建立ＧＹＳ—３００系统的原理图及其主要装置特性。还阐述了高压容器对水射流系统动态压力特性影响的试验及其结果分析。试验结果表明合理地选配高压容器，可使往复式增压器高压水射流系统获得良好的动态工作特性，并使所研制的水射流系统具有工业应用前景。     

初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯含量关系研究

基于初始释放瓦斯膨胀能理论,根据突出模拟实验中发生突出时初始释放瓦斯膨胀能的临界值以及初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的关系,结合朗格缪尔方程,得出初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯含量的关系.该方法只需通过少量实验,就可以快速、准确得出煤样的初始释放瓦斯膨胀能,解决了通过瓦斯压力实验得出煤样初始释放瓦斯膨胀能测压周期长,特别是在地质破碎,裂隙发育的矿区很难准确测出瓦斯压力的难题.这一研究成果对石门揭煤和煤巷掘进中的突出预测具有重大意义.     

低压氢气-空气混合物爆炸试验研究及数值模拟

为了预防或控制密闭容器内氢气爆炸事故,运用20 L密闭球形容器试验研究不同初始低压(0.025~0.1 MPa)下氢气-空气混合物的最大爆炸压力、最大压力上升速率;并采用Fluent数值模拟软件,通过标准k-ε湍流模型和概率密度函数(PDF)燃烧模型,模拟不同初始压力下氢气-空气混合物燃烧过程,直观再现不同初始压力下火焰传播过程及流场扰动状况。研究表明:氢气体积分数一定时,氢气-空气混合物的最大爆炸压力和最大压力上升速率与初始低压均成线性关系;初始压力从0.1MPa降低至0.025 MPa,最大爆炸压力降低75.1%~75.9%,最大压力上升速率降低77.1%~83.7%。另外,初始压力降低,火焰前沿到达器壁的时间变长。     

高压氢气泄漏自燃研究现状及展望

介绍了高压氢气泄漏自燃的研究现状,对基于扩散点火机理的高压氢气泄漏自燃的研究方法、手段及主要成果进行了初步分析.指出目前对于该机理的研究主要借助于管道内高压氢气突然扩散传播与喷射时的自燃现象进行分析.从初始压力和温度、管道几何尺寸和管口形状等方面讨论了引发这种自燃现象的主导因素及各因素的相互关系,并对实验和计算机模拟的研究方法和结果进行了讨论.最后对高压氢气泄漏自燃的研究进行了展望,可以针对更为复杂的工况进行研究,系统全面地分析各类因素的影响及其相互关系.     

高压储气罐泄漏参数的计算

基于压缩气体的容器动力学特性,提出高压储气罐小孔泄漏参数的计算方法.以氢气储罐和一氧化碳储罐为例,分别计算储罐壁面小孔泄漏和储罐连接短管泄漏情况下的泄漏质量流率以及储气罐内温度、压力等参数随时间的变化趋势.计算结果表明,泄漏口孔径和泄漏初始压力对泄漏质量流率的影响显著,泄漏口上游管长对泄漏质量流率的影响不明显.     

《压力容器安全监察规程》问答

问:《规程》附件三中,对无绝热材料保温层的液化气体容器安全泄放量如何计算?采用的公式与《液化石油气汽车槽车安全管理规定》中采用的公式有什么不同? 答:盛装液化气体的容器,计算其安全泄放量时,要根据容器在周围发生火灾的情况下的蒸发量考虑。求出蒸发量,即可选择足够排放量的安全装置。 要确定蒸发量就要确定容器在火灾情况下的吸入热量,目前国内对此尚无试验数据。美国石油协会根据试验数据和事故实例提出吸热量: Q=37100A0.82……(1) 这是根据实验数据的最低值归纳的。日本高压气体安全协会根据实验数据的中间值归纳出公式: Q一6…     

甲烷-空气预混气体泄爆过程的实验研究

对甲烷-空气预混气体在球形容器和球形管道连通容器内的泄爆过程进行实验研究,根据实验结果得出在较小的泄压面积时,与密闭容器爆炸实验比较,不能降低容器内的最大压力,反而会增大容器内的最大压力。通过实验结果分析,泄爆口安装在远离点火源的位置,当发生预混气体爆炸时能较好地降低容器内的最大压力,起到保护容器的作用。     

连通容器气体密闭爆炸与泄爆过程的实验研究

利用球型容器与管道组合,开展连通容器气体爆炸与泄爆实验,分析连通条件下,火焰在管道中的传播过程及其对起爆容器和传爆容器的压力影响。实验结果表明:连通容器气体爆炸中,火焰从起爆容器到传爆容器传播经历了一段不断加速,但加速度不断减小的过程;泄爆过程中,火焰传播过程与密闭爆炸时基本一致。管道中火焰加速传播,使得传爆容器的爆炸压力和强度相较于作为起爆容器时均明显增加,危险更大,采用与起爆容器相同的泄爆面积,无法满足对连通容器中传爆容器的泄爆。同时,泄爆是一个快速的能量泄放过程应选择合理的泄爆方式,防止二次危害。     

高压水射流超细粉碎的压力与粒度的关系

从理论分析和实验研究两方面，对高压水射流超细粉碎压力与粒度的定量关系进行了研究。根据流体力学理论，推导出粉体颗粒的动能与射流压力成正比；再由Ｒｉｔｔｉｎｇｅｒ的“表面积假说”，得出高压水射流超细粉碎的压力与产品调和平均粒度倒数和给料调和平均粒度倒数之差成正比；并在不同压力和给料粒度下，用水射流对云母粉进行了超细粉碎实验。实验结果与理论结果相当吻合。     

全多层钢制高压储氢容器定期检验方法研究

全多层钢制高压储氢容器是高压氢气储存的重要装备,在加氢站发挥着重要作用。由于容器结构的特殊性,容器制造完成后难以进入容器内部进行检验,现成的检验方法和检测装置难以检测容器在使用过程中产生的缺陷。笔者在综合考虑全多层钢制高压储氢容器失效形式基础上,提出该类储氢容器定期检验方法,特别是针对双层封头与单层接管连接的厚壁焊缝,提出了内置式曲面耦合超声相控阵检测方法,解决了定期检验关键技术难题。试验研究表明,笔者提出的定期检验方法,可有效检出容器在使用过程中产生的缺陷,保证容器的使用安全。     

管状容器的泄压

在世界范围内,研究泄压的实验多采用球形或立方形容器,所得数据若被用于长径比大于5的管状容器时,误差较大。本文采用长径比为12的管状容器进行了泄压实验,结论如下:最大爆炸压力P_(max)(kPa)与开口比A_v(m~2/m~3)的关系式为P_(max)=41.54A_v~(-0.3684);不同容积的容器,容积V_2(m~3)、最大爆炸压力(kPa)和开口比A_v之间的关系式为A_(v2)=5137.34P_(max)~(-2.71)V_2~(-1/3);密闭的管状容器的爆炸压力(kPa)与时间t(s)的关系式为P=733.77e~(-0.099/t     

标准椭圆形封头爆破压力的计算

容器的爆破压力确定对于容器的安全及设计具有重要指导意义。首先通过有限元和试验结果对比,验证了有限元计算爆破压力的可行性。进而利用有限元模拟得到试验很难确定的标准椭圆封头爆破压力数据,归纳数据,得出工程上可行的标准椭圆形封头爆破压力公式。     

固定式钢制内压容器的耐压试验压力系数

考虑设计变量的不确定性,应用随机-模糊概率模型,定量分析固定式钢制内压容器初始静强度在耐压试验时的可靠度,研究耐压试验压力系数与超压限制系数、可靠度系数和安全系数之间的关系,解决了把可靠性方法应用于压力容器工程设计的理论基础问题.     

南京理工大学高压实验室及其研制高压水射流切割机

南京理工大学高压实验室自８０年代初建立以来，在高压容器及武器发射管的自紧理论和工程应用、高压零部件研制、高压传感器和信号放大显示系统、高压介质等方面做了大量的工作。９３年以来，进行了水射流切割机的研制工作，解决了超高压缸体的动态密封、高压缸体的自增强、无触点式换向传感器、内衬不锈钢组合型高压容器等诸多问题，试制成功了水射流切割机样机。