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基于大量的实验数据与数据分析,逐渐形成了工程应用的开口泄爆设计规范[61-[8],但由于缺乏恰当的理论指导,虽然耗费了巨大的人力物力,泄爆设计的实际应用可靠性和通用性仍不能令人满意。迄今为止,还没有一套较为有效的泄爆理论来指导开口泄瀑设计。
本研究主要工作针对考虑泄爆装置模拟高压力容器爆炸的泄爆过程开展实验研究。研究内容包括:设计了一套模拟高压气体爆炸过程的开口泄爆装置,对泄爆过程中压力时程、泄爆装置开启过程开展测试,考虑泄爆压力变化对泄爆装置开启过程的对应关系。为后续泄爆机理硏究提供实验依据。
2.受限空间气体泄爆性能测试
由于可操作性、安全性等因素限制,目前关于高压容器爆炸的实验研究有所不足。在理论分析结合数值模拟的基础上,设计了一套泄爆实验装置,可实现高压容器爆炸效果,采集监测系统可实时采集爆炸压力,为研究高压容器爆炸的特征提供了实验基础。
泄爆实验系统由配气系统(高压气源),方形爆炸容器,泄爆装置、蝶阀开关与控制系统,监测与数据采集系统构成。如图1所示。
方形容器一端利用管道和高压气源连接,可以自由调节管道内部压力大小,以获得指定的初始压力柱形管道两侧均安装有蝶阀开关。容器四周均设有压力传感器,正对出口一侧安装泄爆窗作为开口泄爆装置,泄爆窗侧面布设高速摄影装置记录泄爆窗开启过程和开启时间。
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实验前,通过高压气源向柱形管道内注入一定压力的气体,然后通过柱形管道内的高压气体向容器内部瞬间释放产生气体爆炸。容器周围安装有压力传感器,实时采集泄爆过程中容器内部的压力值时程 。
3.不同起爆压力下容器内压力分布行为
考虑两种初始压力0.3MPa、0.4MPa工况下的泄爆行为,实验过程中,通过开关控制蝶阀气动,管道内高压气体瞬间释放到容器内部,在容器内产生爆炸效果,同时泄爆装置开启进行泄爆,高压管道泄出的气流冲击压力探针,采集系统实时记录压力值大小,一側的高速摄影会准确记录泄爆装置的开启时间和开启的整个过程。
3.1.不同起爆压力下全封闭行为的压力分布
泄爆口封堵和带有泄爆装置两种条件下进行爆炸測试,图2,图3给出了在0.3MPa和0.4MPa初始 压力下,全封闭和带有泄爆装置两种行为下的实验压力时程。