初始温度和初始压力对丙烷爆炸特性参数的影响研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinxinrenren
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丙烷作为传统的燃料气体和化工原料,在日常生活和工业生产得到了广泛的应用。但是,近年来由于人的不安全行为、物的不安全状态以及周围环境的影响,丙烷以及其作为主要成分的燃气的燃爆事故时有发生,造成了严重的财产损失和人员伤亡。为了更加深入的了解丙烷的爆炸特性,本文结合实验研究、理论计算和数值模拟的方法研究了初始温度、初始压力以及不同惰性气体对丙烷爆炸特性参数的影响。在实验温度范围(T0=25℃-120℃)和压力范围(P0=0.10MPa-0.16MPa)内,分别运用特殊环境20L爆炸特性测试系统测得了丙烷以及丙烷在惰性气体稀释下的爆炸极限。首先,在实验温度范围内,随着初始温度的升高,丙烷爆炸上限升高、下限降低,爆炸极限范围变宽,并且其爆炸上、下限与初始温度呈线性相关;在实验压力范围内,丙烷的爆炸下限变化不明显,其值在2.3%左右波动,而爆炸上限随着初始压力的升高而呈二阶函数升高。其次,在任一初始条件下,随着惰性气体稀释比率的增加,丙烷的爆炸上限降低、爆炸下限升高,其爆炸风险值降低,而且惰性气体对于爆炸上限的影响较大。另外的,随着初始温度和初始压力的升高,相同惰性比率下的丙烷的爆炸极限范围变大,并且丙烷的极限氧浓度也随初始温度或初始压力的升高而降低。最后,在任一初始条件下,加入相同稀释比率的二氧化碳得到的丙烷爆炸极限范围更小,而且二氧化碳稀释时丙烷的极限氧浓度值始终大于氮气稀释时的值,这说明了二氧化碳对丙烷的惰化效果优于氮气。同样的,本文利用绝热火焰温度估算和CHEMKIN模拟的方法对丙烷在不同惰性气体稀释比率下的爆炸极限进行了预测。绝热火焰温度估算方法仅对于氮气稀释时以及25℃下二氧化碳稀释时丙烷的爆炸极限预测比较准确,CHEMKIN模拟结果对于25℃、0.10MPa下二氧化碳和氮气稀释时丙烷的爆炸极限预测比较准确,这说明这两种方法的应用仍具有一定的局限性。虽然在其他条件下将模拟值直接作为丙烷在惰性气体稀释时的爆炸极限精度有限,但是模拟值可以作为丙烷在惰性气体稀释时爆炸极限的估算值。
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